Управляемый электронагреватель

УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ
Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться для промышленных, сельскохозяйственных и бытовых нужд.
Известен водонагреватель, содержащий сетевую обмотку, магнитопровод и нагревательный элемент в виде вращающейся вторичной обмотки, имеющей форму полого электропроводящего цилиндра с герметичным основанием (ПМ № 9144 РФ, МПК Н 05 В 6/10).
Недостатком этого электронагревателя является невозможность регулирования температуры нагрева.
Существует электронагреватель, содержащий каркас и охлаждаемый вентилятором нагревательный элемент, причем каркас образован магнитопроводом с расположенной на нем первичной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока через встроенный регулятор частоты питающего первичную обмотку электронагревателя напряжения, а нагревательный элемент выполнен в виде вращающейся самоохлаждающейся вторичной обмотки, состоящей из короткозамкнутых стержней, установленных на подвижной опоре (свидетельство на ПМ JVf27266 РФ, МКИ Н 05 В 3/06).
К недостатку этого устройства относится нечувствительность схемы управления, которая представлена регулятором частоты питающего первичную обмотку электронагревателя напряжения, от эксплуатационных параметров и состояния элементов электронагревателя.
Н 05 в 6/10, F 25 В 29/00
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является электронап)еватель, содержащий сетевую обмотку, магнитопровод и нагревательный элемент в виде вращающейся вторичной обмотки, выполненной из электропроводящего материала, при этом магнитопровод образует непосредственно часть корпуса электронагревателя, который является составным и включает кроме магнитопровода по крайней мере два элемента - устройство для закручивания нагреваемой среды и устройство для её раскручивания, а вторичная обмотка имеет вид тела вращения произвольной формы (свидетельство на ПМ № 25669 МПК Н 05 В 6/10, F 25 В 29/00).
Недостатком этого устройства является невозможность регулирования температуры нагреваемой среды, так как сетевая обмотка непосредственно подключена к сети без использования элементов, позволяющих изменять параметры передаваемой электромагнитным путем мощности.
Задачей заявляемой полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в обеспечении возможности регулирования параметров электронагревательного устройства. Это обеспечивается за счет использования устройства управления, разделяющего источник электроэнергии и сетевую обмотку.
Такой технический результат является следствием того, что количественные показатели подводимой электроэнергии определяются, анализируются и преобразуются к величинам, обеспечивающим требуемые выходные параметры.
Сущность предполагаемой полезной модели поясняет рисунком.
Электронагреватель состоит из корпуса 1 с входным и выходным патрубками, предназначенными соответственно для подвода и отвода нагреваемой среды. Корпус 1, выполненный по крайней мере в области размещения сетевой обмотки 4 из магнитопроводящего материала, включает
устройство для закручивания потока нагреваемой среды 5 и устройство для его раскручивания 6. Внутри корпуса 1 установлена вторичная обмотка 7. Питание на сетевую обмотку подается через устройство управления, включающее систему измерений СИ, переключатели П1 и П2, нейросетевой фильтр НСФ с блоком управления для оценки вектора состояния электронагревателя х, корректируемый оптимальный фильтр ОФ и детерминированный оптимальный регулятор ДОР, которые образуют элемент управления ЭУ, формирующий вектор управляющих сигналов U с контролем вектора помех v, учетом вектора возмущений w и оценкой параметров электронагревателя х .
Управляемый электронагреватель работает следующим образом.
К входному патрубку 2 подводится нагреваемая среда. На обмотку возбуждения 4 через устройство управления подается напряжение от сети переменного тока. Проходящий при этом по обмотке ток, создает намагничивающую силу и переменное магнитное поле, наводящее на основании закона электромагнитной индукции во вторичной обмотке 7 электродвижущую силу и обусловленный ею вторичный ток, взаимодействующий с первичным магнитным полем. Это приводит к одновременному нагреву и вращению вторичной обмотки 7. Вращающаяся обмотка 7 отдает тепло нагреваемой среде, предварительно закручивая и нагнетая её в вихревой преобразователь 5, в котором характер движения среды устанавливается турбулентным. Подогретая турбулентная среда поступает в выходной вариатор 6, где её движение преобразуется в ламинарное с соответствующим повыщением температуры до величины, определяющей температуру в выходном патрубке 3. Выходные параметры нагревателя, являющегося объектом управления, который считается заданным с детерминированными техническими характеристиками, образуют вектор состояния х и контролирз ются с помощью системы измерений СИ, например, комплекта первичных датчиков температуры, вибрации, шума, расхода, давления, линейного или углового перемещения и т.п. При этом
сами параметры оцениваются с помощью вектора оценок х, учитывающего, например, первые и/или более высокие производные определяющих величин. Для оценки вектора состояния х в устройство управления включен детерминированный оптимальный регулятор ДОР, который совместно с оптимальным фильтром ОФ, нейросетевым фильтром НСФ и его блоком управления БУФ, формирует вектор управляющих сигналов U, корректирующий состояние электронагревателя с учетом вектора возмущающих воздействий w, что позволяет задавать требуемую точность параметров состояния, изменение которых определяют вектора измерений z и их помех V, учитывающие неточности и погрешности измерений, случайные и систематические инструментальные и методические ошибки. При изменении любого из выходных параметров состояния, например, температуры, система измерений СИ фиксирует её отклонение от требуемой величины с учетом значений векторов w и v и формирует вектор измерений z, поступающий на элемент управления ЭУ, оптимизирующий выходные параметры электронагревателя при заданных критериях качества системы. Переключатель П1 передает вектор измерений z корректируемому оптимальному фильтру ОФ и управляемому блоком БУФ нейросетевому фильтру НСФ, обеспечивающим через переключатель П2 работу детерминированного оптимального регулятора ДОР, формирующего входные сигналы U электронагревателя на основе вектора оценок х.
Таким образом, использование элемента управления, использующего систему измерений и включающего функционально и логически связанные между собой и с объектом регулирования корректируемый оптимальный фильтр, управляемый нейросетевой фильтр и детерминированный оптимальный регулятор, автоматически регулирующего параметры первичного напряжения в зависимости от выходных характеристик управляемого электронагревателя, обеспечивает возможность требуемого изменения и поддержания его эксплуатационных показателей.