УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ С РЕГУЛИРУЕМЫМ НАГРЕВОМ ЖИДКОСТИ

Устройство относится к электрическим нагревательным приборам и предназначено для приготовления горячей воды и получения электрической энергии с переменным напряжением требуемой величины. Оно может быть использовано на объектах, удаленных от централизованных систем отопления и горячего водоснабжения (сельскохозяйственные и другие предприятия, индивидуальные дома, административные здания, трансформаторные подстанции и т.п.).
Известен электроводонагреватель трансформаторного типа (патент 2226045 РФ Н05В 6/10, опубл. 20.03.2004 г.), включающий в себя трехфазный магнитопровод, первичную обмотку, рассчитанную на напряжение определенной фиксированной частоты. Магнитопровод имеет три стержня, на которых расположена первичная обмотка. В качестве нагревательного элемента используется короткозамкнутая трехфазная одновитковая вторичная обмотка в виде изогнутых электропроводящих немагнитных труб, состоящая из трех короткозамкнутых витков. Короткозамкнутый виток состоит из двух частей, первая, активная часть укладывается непосредственно на стержень фазы магнитопровода трансформатора, в ней наводится электродвижущая сила (ЭДС) фазы. Вторая, пассивная часть охватывает все три стержня магнитопровода и выполнена в виде двух параллельных проводников со встречным направлением тока, соединенных своими концами с активной частью. Витки коротко-замкнутой трехфазной одновитковой вторичной обмотки соединены последовательно по воде, т.е. нагреваемая вода последовательно омывает все три витка обмотки.
К недостаткам данного устройства можно отнести неконтролируемый нагрев жидкости (уровень температуры нагрева определяется материалом и размерными соотношениями вторичной обмотки).
Задачей полезной модели является создание устройства с возможностью регулирования нагрева жидкости.
Технический результат, получаемый в процессе решения задачи, заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет управляемого нагрева воды и получения электрической энергии с требуемой величиной напряжения.
Указанный технический результат обеспечивается заявленным устройством, которое содержит трехстержневую плоскую магнитную систему, трехфазную первичную обмотку и две вторичные обмотки. Причем первая вторичная обмотка выполнена из обмоточного провода и располагается концентрически поверх первичной и служит для получения переменного напряжения требуемой величины. Вторая вторичная обмотка является нагревательным элементом и выполнена в виде трех изогнутых электропроводящих немагнитных трубок, по которым протекает нагреваемая жидкость. Каждая трубка размещается на соответствующем стержне магнитной системы и с целью управляемого нагрева жидкости замкнута накоротко при помощи полупроводниковых вентильных приборов.
Короткозамкнутый виток, в свою очередь, состоит из двух частей, первая, активная часть укладывается непосредственно на стержень фазы магнитопровода трансформатора, в ней наводится электродвижущая сила (ЭДС) фазы. Вторая, пассивная часть охватывает все три стержня магнитопровода и выполнена в виде двух параллельных трубок со встречным направлением тока. Пассивная часть соединяется с одной стороны с активной частью, а с другой стороны полупроводниковыми вентильными приборами, включенными встречно-параллельно. ЭДС в пассивной части не наводится, так как результирующий магнитный поток от трех фаз трансформатора равен нулю. Поскольку обе части витка соединены последовательно, то при проводящем состоянии вентилей по трубкам протекает одинаковый ток, вызывающий тепловые потери, равномерно распределенные по поверхности витка. Витки короткозамкнутой трехфазной одновитковой вторичной обмотки соединены последовательно по воде, т.е. нагреваемая вода последовательно омывает все три витка обмотки. Материал и размерные соотношения вторичной обмотки определяются требуемым уровнем температуры нагреваемой жидкости.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 показана собранная активная часть устройства. На стержнях трехфазного магнитопровода 1 расположена первичная обмотка 2. Для получения низкого переменного напряжения требуемой величины, поверх первичной обмотки обмоточным проводом намотана первая вторичная обмотка 3. Тепловыделяющим элементом служит вторая короткозамкнутая трехфазная одновнтковая вторичная обмотка 4. Короткозамкнутый виток каждой фазы вторичной обмотки (фиг. 2) состоит из активной части 4 и пассивной части 5. Витки вторичной обмотки замыкаются накоротко вентильными полупроводниковыми приборами 6, включенными встречно-параллельно. На фиг .2 показаны короткозамкнутые витки каждой фазы вторичной обмотки.
Устройство работает следующим образом. При подключении первичной обмотки к трехфазной сети по ней протекает переменный ток, создающий изменяющийся во времени магнитный поток. Этот магнитный поток индуцирует во вторичных обмотках ЭДС. При подключении нагрузки к первой вторичной обмотки под действием наведенной ЭДС в ней будет протекать трехфазный переменный электрический ток. Таким образом, полезная мощность будет передаваться в нагрузку. При подаче управляющих сигналов на вентильные полупроводниковые приборы, они переходят в проводящее состояние и замыкают витки второй вторичной обмотки. В результате действия ЭДС по трубкам потечет переменный ток, который в соответствии с законом Джоуля-Ленца приведет к нагреву трубки и протекающей по ней жидкости.