КАБЕЛЬНАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Кабельная нагревательная система
Полезная модель относится к электронагревательным системам, применяемым для обогрева помещений, кровли, участков автодорог и т. п. и может быть использовано в строительстве, как элемент конструкции встроенных систем отопления, например, при размещении электронагревательных систем в бетонной стяжке пола.
Известна кабельная система для отопления помещений (патент РФ № 2121772, МПК 6 Н05 В 3/35, опубл. 10.11.1998), содержащая электронагревательные кабели, устройство для регулирования температуры, термочувствительный датчик, соединительные кабели и соединительные муфты. Кабельная система выполнена в виде не менее одной нагревательной секции, включающей нагревательный и соединительные кабели, выполненные с полимерной термостойкой оболочкой. Каждый конец нагревательного кабеля соединен, соответственно, с одним из концов соединительных кабелей и соединения герметизированы в соединительных муфтах. Нагревательный кабель имеет многослойную изоляцию, покрытую экранирующим проводником, соединенным с заземленной нейтралью. Поверхность экранирующего проводника защищена нанесённый поверх него термостойкой полимерной оболочкой.
Однако наличие экранирующего проводника уменьшает индуцируемые нагревательным кабелем электромагнитные поля до уровней не превосходящих допустимых по санитарным нормам, но такая конструкция нагревательного кабеля удорожает систему.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой системе является кабельная нагревательная система (см. DE-VI Строй - price, № 14 (147), 1999), содержащая по крайней мере один
МПК 7 F 24D 13/02, Н05В 3/56.
одножильный неэкранированный нагревательный провод, уложенный, например, в форме меандра, над теплоотражающей проводящей поверхностью (экраном), зафиксированный относительно неё бетонной стяжкой и подключенный к силовой сети через подключенные к его концам с помощью соединительных муфт соединительные провода.
Однако такие системы имеют повышенный уровень напряженности электромагнитного поля в пространстве, окружающем кабельную систему и кроме того по соображениям электробезопасности применяются только для обогрева сухих помещений.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является уменьшение уровня напряженности электрической составляющей электромагнитного поля в пространстве, окружающем кабельную нагревательную систему, при одновременном повышении её электробезопасности, то есть повышение совместимости с биологическими объектами.
Решение этой задачи достигается тем, что известная кабельная нагревательная система, содержащая по крайней мере один неэкранированный изолированный нагревательный провод, уложенный, например, в форме меандра, в плоскости над проводящим тепловым экраном и зафиксированный относительно него бетонной стяжкой, при этом концы нагревательного провода через соединительные муфты присоединены к первым концам соединительных проводов, второй конец первого соединительного провода подключён к нейтральному выводу силовой сети, соединенному с защитным заземлением, снабжена входным устройством защиты, содержащим реле с низкоомной обмоткой и нормально замкнутой контактной группой, реле обрыва тока,
имеющее обмотку и нормально разомкнутую контактную группу, и кнопки отключения и запуска кабельной нагревательной системы, при этом один конец низкоомной обмотки реле подключён к выводу нейтрали силовой сети, а другой её конец соединён с проводящим тепловым экраном, нормально замкнутая контактная группа реле включена между вторым концом второго соединительного провода и первым концом обмотки реле обрыва тока, второй конец которой через последовательную цепь, образованную нормально разомкнутой контактной группой реле обрыва тока и кнопкой отключения кабельной нагревательной системы, подключён к фазовому выводу силовой сети, причём параллельно с нормально разомкнутой контактной группой реле обрыва тока включена кнопка запуска кабельной системы.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена кабельная нагревательная система, на фиг. 2 показан разрез по А - А.
Кабельнаянагревательнаясистемасодержит
неэкранированный изолированный нагревательный провод 1, уложенный, например, в форме меандра 2, в плоскости над проводящим тепловым экраном 3, удаленной от нее на расстоянии А. Неэкранированный изолированный нагревательный провод 1 зафиксирован относительно плоскости проводящего теплового экрана 3 бетонной стяжкой 4. Концы нагревательного провода через соединительные муфты 5 и 6 присоединены к первым концам соединительных проводов 7 и 8, второй конец первого соединительного провода 7 подключён к выводу 9 нейтрали силовой сети, соединенному с защитным заземлением 10.
низкоомную обмотку 13, один конец которой подключён к выводу 9 нейтрали силовой сети, а другой её конец соединён с проводящим тепловым экраном 3, и нормально замкнутую контактную группу 14, которая включена между вторым концом второго соединительного провода 8 и первым концом обмотки 15 реле 16 обрыва тока, второй конец которой через последовательную цепь, состоящую из нормально разомкнутой контактной группы 17 реле 16 обрыва тока и кнопки 18 отключения кабельной нагревательной системы, подключен к фазовому выводу 19 силовой сети, причем параллельно с нормально разомкнутой контактной группой 17 реле 16 обрыва тока включена кнопка 20 запуска кабельной нагревательной системы.
Кабельная нагревательная система работает следующим образом.
При нажатии на кнопку 20 запуска кабельной нагревательной системы ее нормально разомкнутые контакты замыкаются и напряжение питания от сети поступает через фазовый и нейтральный вводы 19 и 9, нормально замкнутые контакты кнопки 18 отключения кабельной нагревательной системы, контакты кнопки 20 запуска кабельной нагревательной системы, обмотку 15 реле 16 обрыва тока и, затем, через нормально замкнутые контакты 14 реле 12, соединительные муфты 5 и 6 в контур неэкранированного изолированного нагревательного провода 1. Под действием приложенного напряжения в нагревательном проводе 1, уложенном в форме меандра 2, возникает ток нагрева. Протекание тока по обмотке 15 реле 16 обрыва тока вызывает замыкание нормально разомкнутой контактной группы 17 и удерживает их в таком состоянии до момента принудительного разрыва цепи тока кнопкой 18 отключения кабельной нагревательной системы. Тепло
от протекания тока по неэкранированному изолированному нагревательному проводу 1 через бетонную стяжку 4, отражаясь от проводящего теплового экрана 3, передаётся в воздушную среду, например, отапливаемого помещения.
При нормальной изоляции неэкранированного изолированного нагревательного провода 1 ток в проводящем тепловом экране 3 отсутствует, так как цепь, в которую он включен, не замкнута. Поскольку проводящий тепловой экран 3 подключён через обесточенную низкоомную обмотку 13 реле 12 к нейтральному выводу 9 силовой сети, то он представляет эквипотенциальную поверхность с нулевым потенциалом. Эффект уменьшения электрической составляющей электромагнитного поля в пространстве над бетонной стяжкой 4 достигается вследствие изменения структуры электрического поля в пространстве. Действительно, изолированный от нейтрального вывода 9 силовой сети проводящий тепловой экран 3 с толщиной много меньшей глубины проникновения поля на промышленной частоте, не оказывает существенного влияния на электромагнитное поле кабельной нагревательной системы. При занулении же проводящего теплового экрана 3, он, даже при малой толщине, приобретает функцию электрического экрана, так как в каждом сечении кабельной нагревательной системы между неэкранированном изолированным нагревательным проводом 1 и проводящим тепловым экраном 3 приложена разность потенциалов. При этом на промышленной частоте 50 Гц электрическая составляющая квазистатического электрического поля, в каждым поперечном сечении неэкранированного изолированного нагревательного провода 1, в основном, сосредотачивается в пространстве между ним и экраном (по аналогии с полем проводника над проводящей
поверхностью). При этом величина напряженности электрического поля в пространстве над неэкранированным изолированным нагревательным проводом 1 уменьшается. Так, при величине промежутка А в пределах 10 мм между неэкранированным изолированным нагревательным проводом 1 и проводящим тепловым экраном 3, выполненным из алюминиевой фольги с толщиной 0,1 мм, величина напряженности электрического поля в пространстве над неэкранированном изолированным нагревательным проводом 1 уменьшается в 3 -г- 7 раз.
Обеспечение электробезопасности кабельной нагревательной системы, образованной неэкранированным изолированным нагревательным проводом 1 достигается тем, что при повреждении его изоляции и замыкании его на проводящий тепловой экран 3 происходит рост тока в низкоомной обмотке 13 реле 12, которое срабатывает, его нормально замкнутая контактная группа 14 размыкается, обмотка 15 реле 16 обрыва тока обесточивается, его контактная группа 17 размыкается и фиксируется в этом состоянии. Происходит аварийное отключение кабельной нагревательной системы от фазового ввода 19 силовой сети.
Защитное отключение кабельной нагревательной системы от силовой сети при обрыве в неэкранированном изолированном нагревательном проводе 1 осуществляется реле 16 обрыва тока, исчезновение тока в обмотке 15 которого вызывает срабатывание нормально разомкнутой контактной группы 17, фиксирующейся в разомкнутом состоянии. При этом происходит аварийное отключение кабельной нагревательной системы от фазового ввода 19 силовой сети.
сопротивлению проводящего теплового экрана 3 и обмотки 13 реле 12, сам проводящий тепловой экран 3 выполняет функции защитного заземления, так как подключён к выводу 9 нейтрали силовой сети, соединенному с защитным заземлением 10.
Изоляция неэкранированного изолированного нагревательного провода 1 может быть выполнена в виде полимерной термостойкой оболочки, а соединительные муфты 5 и 6 изготавливаются из материала аналогичного химического состава.
Устройство может использоваться в комплекте со стандартным блоком регулирования температуры, содержащим датчик температуры, коммутирующий элемент и программатор, задающий оптимальный режим регулирования. При этом механические кнопки запуска 20 и отключения 18 кабельной нагревательной системы должны быть заменены на электронноуправляемые аналоги.
Такая кабельная нагревательная система обеспечивает электробезопасность и электромагнитную совместимость с биологическими объектами при установке в жилых помещениях и равномерное распределение температуры по высоте помещения, аналогичные более дорогостоящим кабельным нагревательным системам, выполненным из экранированных нагревательных проводов,.