ЭЛЕКТРОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Заявляемая полезная модель относится к области электрического нагрева, а именно к нагревательным устройствам, и предназначена для обогрева помещений с использованием электрического тока. Электронный нагревательный прибор может быть использован для обогрева жилых, общественных и административно-бытовых помещений.
Известен электронагреватель (Патент РФ №98120658, МПК F24H 1/20 (2006.01), опубл. 20.09.2000), содержащий корпус, снабженный входным и выходным отверстиями для протока жидкого теплоносителя, внутри которого размещено по меньшей мере одно нагревательное устройство, включающее резистивный электронагревательный элемент (ТЭН), подключенный к источнику питания и окруженный теплоаккумулирующим веществом.
Недостатком известного электронагревателя является то, что резистивные электронагревательные элементы имеют большую удельную поверхностно-тепловую нагрузку, что приводит к быстрому выходу устройства из строя. Также его недостатком является сложность конструкции, т.к. существует необходимость герметизации пространства, в котором находится теплоноситель. Кроме того, известный электронагреватель обладает высокой инерционностью к разогреву в начальный момент времени и не обеспечивает быстрого прогрева помещения.
Известен электроконвектор (Патент РФ №101535, МПК F24H 3/00 (2006.01), опубл. 20.01.2011), содержащий два плоских электронагревательных элемента (ТЭНа), снабженных выводами для подключения к электрической сети, при этом каждый из электронагревательных элементов выполнен состоящим из резистивного нагревающего слоя, заключенного между двумя изолирующими слоями из электроизоляционной пленки.
Недостатком известного электроконвектора является применение резистивных электронагревательных элементов с большой удельной поверхностно-тепловой нагрузкой. При этом в известном техническом решении отсутствует возможность вынесения нагревательного элемента и использования его на радиаторах отопления произвольной конструкции. Кроме того, известный электроконвектор характеризуется низким уровнем электро- и пожаробезопасности ввиду малой надежности изоляции.
Известен также электронагреватель (Патент РФ №9112, МПК H05B 1/00, опубл. 16.01.1999), принятый за прототип, содержащий три одинаковых электронагревательных элемента (ТЭНа), включенных звездой, и электронный блок, состоящий из двух симметричных тиристоров (симисторов), каждый из которых включен последовательно с одним из электронагревательных элементов, двух резисторов, каждый из которых включен между управляющим электродом и катодом соответствующего симметричного тиристора (симистора), и двух ключей.
Недостатком известного технического решения, принятого за прототип, является использование в качестве нагревательных элементов резистивных электронагревательных элементов (ТЭНов), отличающихся большой удельной поверхностно-тепловой нагрузкой, что повышает вероятность выхода электронагревателя из строя и снижает его электро- и пожаробезопасность. Кроме того, недостатком известного электронагревателя является низкая надежность используемого электронного блока. Входящие в его состав нелинейные элементы (тиристоры (симисторы), являясь источниками высших гармоник, вносят искажения в форму кривой питающего напряжения, оказывая негативное влияние на электрическую сеть. При этом известный электронагреватель может питаться только от сети трехфазного переменного тока.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении эксплуатационной надежности, электро- и пожаробезопасности и универсальности электронагревательных приборов, а также в улучшении их электромагнитной совместимости с питающей сетью.
Указанный технический результат достигается тем, что в электронном нагревательном приборе, состоящем из нагревательного элемента и электронного блока, согласно полезной модели в качестве нагревательного элемента применен гальванически изолированный от теплоносителя индуктор, а также применены гальванически изолированный от индуктора импульсный трансформатор, конденсатор и электронный блок, преобразующий переменное напряжение питающей сети и/или постоянное напряжение автономного источника питания в переменный высокочастотный ток заданной амплитуды и частоты.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид электронного нагревательного прибора, а на фиг. 2 - вариант подключения электронного нагревательного прибора к радиатору отопления.
Заявляемый электронный нагревательный прибор (фиг. 1) состоит из индуктора 1, конденсатора 2, теплоизоляции 3, расширительной муфты 4, электрической изоляции 5, электронного блока 6 и импульсного трансформатора 7.
Подключение электронного нагревательного прибора к нагревательным секциям 8 радиатора отопления (фиг. 2) осуществляется с помощью тройников 9, 10, сгонов 11, 12, 13, торцевой заглушки 14 и контрогаек 15, 16.
Нагревательные секции 8 соединены при помощи тройников 9, 10 и сгонов 11, 12, 13 с расширительной муфтой 4, на которую надет индуктор 1, соединенный последовательно с конденсатором 2 и импульсным трансформатором 7, подключенным к электронному блоку 6. Нагревательные секции 8, тройники 9, 10, сгоны 11, 12, 13 и расширительная муфта 4 заполнены жидким теплоносителем.
Заявляемое устройство работает следующим образом. При включении электронного блока 6 на его выходе генерируется переменное напряжение высокой частоты, соответствующей резонансной частоте контура, образованного индуктором 1, конденсатором 2 и вторичной обмоткой импульсного трансформатора 7. По электрической цепи, состоящей из первичной обмотки импульсного трансформатора 7 и электронного блока 6 начинает протекать переменный электрический ток высокой частоты, вызывающий появление электродвижущей силы во вторичной обмотке импульсного трансформатора 7. В электрической цепи, образованной вторичной обмоткой импульсного трансформатора 7, конденсатором 2 и индуктором 1, под действием наведенной электродвижущей силы появляется электрический ток высокой частоты, создающий переменное магнитное поле в индукторе 1. Высокочастотное переменное магнитное поле индуктора 1, пронизывающее расширительную муфту 4, приводит к появлению в ее объеме вихревых токов, нагревающих муфту и, соответственно, теплоноситель. Благодаря использованию последовательного резонанса контура, образованного вторичной обмоткой импульсного трансформатора 7, конденсатором 2 и индуктором 1, достигается низкий уровень потерь в электронном блоке 6.
Заявляемая полезная модель позволяет достичь повышения эксплуатационной надежности, электро- и пожаробезопасности электронагревательного прибора благодаря использованию в качестве нагревательного элемента гальванически изолированного от теплоносителя индуктора и гальванически изолированного от индуктора импульсного трансформатора. Гальваническая изоляция индуктора и импульсного трансформатора изготавливается из низкотемпературных пластичных материалов, чем достигается повышение ее надежности и электро- и пожаробезопасности. Кроме того, применение индуктора в качестве нагревательного элемента обеспечивает возможность размещения его на радиаторах отопления произвольной конструкции, что повышает универсальность электронагревательного прибора.
Использование в заявляемой полезной модели электронного блока, преобразующего переменное напряжение промышленной сети и постоянное напряжение автономного источника питания в переменный ток заданной амплитуды и частоты, в отличие от прототипа, позволяет электронному нагревательному прибору работать в номинальном режиме при изменениях амплитуды и частоты напряжения сети или при изменениях напряжения автономного источника питания. Электронный блок прототипа обеспечить работу нагревателя в номинальном режиме при питании от автономного источника питания и при изменениях напряжения сети не может. Электронный блок заявляемой полезной модели не создает искажений питающего напряжения, что улучшает электромагнитную совместимость электронного нагревательного прибора с электрической сетью.