ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА

Полезная модель относится к электротехнике и электроэнергетике и может применяться для отопления и горячего водоснабжения бытовых и производственных помещений.
Известен индукционный нагреватель жидкости (а.с. SU 1089768, кл. Н 05 В 6/10, 1982), выполненный в виде трансформатора, вторичная обмотка которого представляет собой замкнутую трубку из немагнитного электропроводящего материала с входным и выходным патрубками, через которую протекает нагреваемая жидкость.
Основным недостатком этого нагревателя является неэффективное использование площади поверхности теплоотвода (с одной стороны трубки), а также невозможность в процессе работы как либо регулировать мощность такого нагревателя, за исключением полного выключения или включения по питающей сети.
Известен также электрический котел трансформаторного типа (свидетельство на полезную модель RU 185, кл. 6 Н 05 В 6/10, 1993), нагревательный узел которого представляет собой концентрическую замкнутую полость из немагнитного электропроводящего материала с расположенной внутри нее дополнительной трубчатой (цилиндрической) оболочкой из электропроводящего немагнитного материала, электрическое сопротивление которого меньше электрического сопротивления стенок замкнутой полости (короткозамкнутый виток из меди).
Такое конструктивное решение позволило более эффективно использовать площадь поверхности теплоотвода, т.к. большая часть тепла выделяется не в стенках полости с односторонним теплоотводом, а в цилиндрической оболочке, полностью омываемой теплоносителем.
Недостатком конструкции этого электрокотла также является невозможность регулирования мощности в процессе работы.
Наиболее близким к предложенной полезной модели являются индукционный нагреватель текущей среды трансформаторного типа, содержащий магнитопровод, первичную обмотку, установленную на сердечнике магнитопровода, охватывающий первичную обмотку резервуар для пропускания нагревательной среды, в котором размещена вторичная обмотка (см. свидетельство РФ на полезную модель №13133, кл. Н 05 В 6/10, опубл. 20.03.2002).
Недостатком данного нагревателя также, как и в предыдущих является отсутствие возможности регулирования мощности нагрева.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении возможности получения необходимой мощности нагрева и ее ступенчатой и или плавной регулировки в процессе работы котла без каких либо коммутаций в питающей сети, что особенно важно при работе котла от промышленной сети высокого напряжения 6-35 киловольт.
Для этого в индукционном нагревателе текучей среды трансформаторного типа, содержащем магнитопровод, первичную обмотку, установленную на сердечнике магнитопровода, охватывающий первичную обмотку резервуар для пропускания нагреваемой среды, в котором размещена вторичная обмотка, согласно изобретения, вторичная обмотка состоит из секций, выполненных с возможностью коммутирования их в комбинациях, обеспечивающих требуемую мощность нагрева.
На фиг.1 показан вариант конструкции нагревателя, в котором используется однофазный трансформатор, а - поперечный разрез, б - продольный разрез.
На фиг.1 (а, б) обозначены первичная обмотка 1 и вторичная обмотка 2 трансформатора, нагреваемый теплоноситель 3, концы 4 вторичных обмоток 2, магнитопровод с сердечником 5, вводные патрубки 6 и резервуар 7 из магнитопрозрачного материала.
Индукционный нагреватель содержит трансформатор, обмотки 1, 2 которого выполнены с размещены на ферромагнитном сердечнике 5,
первичная обмотка 1 трансформатора выполнена изолированной и поверх нее в полости резервуара 7 размещены секции вторичной обмотки 2 трансформатора, с возможностью их омывания нагреваемым теплоносителем 3, изготовленные из навитых на каркас электропроводников в виде лент. Выводы секций вторичных обмоток 2 трансформатора выполнены с возможностью коммутирования их между собой с помощью контакторов в различных комбинациях, а выводы первичной обмотки 1 трансформатора выполнены с возможностью их подключения к источнику электропитания переменного тока.
Принцип работы индукционного нагревателя состоит в том, что при замыкании выводов вторичных обмоток 2 между собой через них начинает течь электрический ток, вызывая их нагрев. Изготовив несколько секций вторичной обмотки 2, соответствующих разной мощности, и коммутируя их в различных комбинациях, можно получить любое необходимое количество ступеней мощности. Коммутацию можно осуществлять как механическими, так и электронными контакторами, например, тиристорами. В последнем случае появляется возможность осуществлять регулирование совсем без ступеней, т.е. плавно.
Также огромным преимуществом такой конструкции является полная гальваническая развязка силовых цепей управления мощностью от питающей сети. Это позволяет изготовить вторичные (нагревающие) обмотки на напряжение, наиболее оптимальное для коммутации тем или иным способом в независимости от первичного питающего источника напряжения или тока. Это особенно актуально при питании нагревателя (котла) от промышленной сети высокого (6-35 киловольт) напряжения. При необходимости на том же ферромагнитном сердечнике 5 можно разместить дополнительные вторичные обмотки для получения низкого напряжения 380-220 В для питания вспомогательного оборудования, например, приборов для освещения, насосов, вентиляторов, контрольно-измерительных приборов и т.д. Резервуар 7, являющийся корпусом для
всех обмоток 1 и 2, предполагается выполнить в виде единой, монолитной конструкции, он выполняется полностью диэлектрическим из композитных материалов, обладающих высокой прочностью и стойкостью к коррозии с вводными патрубками 6 для присоединения в систему отопления и/или систему снабжения нагреваемым теплоносителем 3. Для крепления секций вторичной обмотки 2 и обеспечения равномерной циркуляции нагреваемого теплоносителя 3 по обмоткам 1 и 2 во внутренней части резервуара 7 могут быть предусмотрены необходимые ребра жесткости, а также перегородки для равномерной циркуляции нагреваемой среды. Осуществить питание от промышленной трехфазной цепи также легко. Для этого необходимо изготовить котел на базе трехфазного трансформатора стержневого типа или стержневой конструкции (см. фиг.2). В этом случае три одинаковых резервуара 7, имеющие в своем составе все вышеперечисленные элементы, надеваются на трехфазный магнитопровод 5. Это позволяет изготавливать такие котлы для работы от промышленной трехфазной сети на большие мощности (до 2,5 МВт и более) при питающих напряжениях до 35 киловольт. Дополнительные обмотки питания позволяют отказаться от лишних трансформаторов, необходимых для питания вспомогательного оборудования, необходимого для построения электрокотелен.