RU138284U1 - INDUCTION LIQUID HEATER - Google Patents

Abstract

Индукционный нагреватель жидких сред, состоящий из трехфазного трансформатора с сердечником, выполненным из листовой электротехнической стали, с расположенными на стержнях сердечника первичными обмотками, подключаемыми к электрической сети переменного тока, и трех вторичных электропроводящих обмоток, выполненных из металлических труб, навитых вокруг каждой первичной обмотки трансформатора в один слой, входы и выходы труб гидравлически соединены параллельно, а электрически замкнуты внешним проводником, отличающийся тем, чтодиаметр витка вторичной обмотки выбирается равнымколичество витков каждой из вторичных обмотоквысота намотки каждой вторичной обмоткиопределяется из выражениягде U1 - напряжение электрической сети переменного тока, ω1 - число витков каждой из первичных обмоток трансформатора, Ρ - мощность нагревателя, ρ - удельное сопротивление материала труб, l - длина каждой из труб, внутренний и внешний диаметр которойсоответственно.An induction heater of liquid media, consisting of a three-phase transformer with a core made of sheet electrical steel, with primary windings located on the core rods connected to an alternating current electric network, and three secondary electrically conductive windings made of metal pipes wound around each primary transformer winding in one layer, the inputs and outputs of the pipes are hydraulically connected in parallel, and electrically closed by an external conductor, characterized in that the diameter the winding of the secondary winding is chosen equal to the number of turns of each of the secondary windings, the height of the windings of each secondary winding is determined from the expression where U1 is the voltage of the AC electric network, ω1 is the number of turns of each of the primary windings of the transformer, Ρ is the heater power, ρ is the resistivity of the pipe material, l is the length of each pipe from pipes, the inner and outer diameters of which, respectively.

Description

Индукционный нагреватель относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использован для целей отопления и горячего водоснабжения бытовых и производственных помещений.Induction heater refers to electrical engineering and electric power industry and can be used for heating and hot water supply of domestic and industrial premises.

Индукционные электронагреватели - это современное нагревательное оборудование, реализующее функции высокотемпературного электронагрева жидких сред. Растущая популярность нагревателей индукционного типа обусловлена их следующими достоинствами: высокая защита от поражения электрическим током; незначительное превышение температуры теплообменного устройства над температурой объекта нагрева (не более 20-30°C), что исключает возникновение пожароопасных ситуаций; отсутствие высокотемпературных узлов, что существенно увеличивает срок службы (100000 часов и более) и определяется только степенью старения изоляции обмоточного провода; не образуется накипь; величина коэффициента мощности составляет 0,98 и выше; всегда стабильный КПД 98-99%; устройство неприхотливо к виду теплоносителя (вода, масло, антифриз и т.п.); простота монтажа и обслуживания обеспечивает возможность полной автономности работы и подключения к существующим системам отопления и горячего водоснабжения, а надежность индукционных нагревателей исключает межсезонные и профилактические ремонты; использование высокотемпературных индукционных электронагревателей позволяет до минимума сократить эксплуатационные затраты, при этом они во многих случаях более выгодны, чем парогенераторы, ТЭНовые и электродные котлы, газовые котельные.Induction electric heaters are modern heating equipment that implements the functions of high-temperature electric heating of liquid media. The growing popularity of induction type heaters is due to their following advantages: high protection against electric shock; a slight excess of the temperature of the heat exchanger over the temperature of the heating object (not more than 20-30 ° C), which eliminates the occurrence of fire hazard situations; the absence of high-temperature nodes, which significantly increases the service life (100,000 hours or more) and is determined only by the degree of aging of the insulation of the winding wire; scale does not form; the value of the power factor is 0.98 and above; always stable efficiency 98-99%; the device is unpretentious to the type of coolant (water, oil, antifreeze, etc.); simplicity of installation and maintenance provides the possibility of complete autonomy of operation and connection to existing heating and hot water supply systems, and the reliability of induction heaters eliminates off-season and preventive repairs; the use of high-temperature induction electric heaters allows to reduce operating costs to a minimum, while in many cases they are more profitable than steam generators, heating and electrode boilers, gas boiler houses.

На сегодняшний день существует ряд устройств, в которых реализован индукционный нагрев жидких сред.To date, there are a number of devices that implement induction heating of liquid media.

Так в устройстве по патенту РФ №2301378 [1], нагреватель содержит замкнутый планарный магнитопровод с электрическими обмотками, размещенных на стержнях магнитопровода. Электрические катушки образуют электрическую обмотку магнитной системы нагревателя. Конструкция магниторовода выполнена из труб, которые образуют систему для прохождения и нагрева рабочего тела, например жидкости. Внутри труб установлены цилиндры с наружной винтовой поверхностью, организующей завихрение потока рабочего тела. Внутри труб установлены перегородки для организации последовательного прохождения рабочего тела по трубам системы. Конструкция содержит патрубки для подачи рабочего тела с исходной температурой и вывода нагретого тела до заданного значения.So in the device according to the patent of the Russian Federation No. 2301378 [1], the heater contains a closed planar magnetic circuit with electric windings located on the rods of the magnetic circuit. Electric coils form the electrical winding of the heater’s magnetic system. The design of the magnetic core is made of pipes that form a system for the passage and heating of the working fluid, such as liquid. Inside the pipes, cylinders with an external helical surface are installed, organizing a swirl of the flow of the working fluid. Partitions are installed inside the pipes to organize the sequential passage of the working fluid through the pipes of the system. The design contains nozzles for supplying a working fluid with an initial temperature and withdrawing a heated fluid to a predetermined value.

Нагреватель работает следующим образом. Через входной патрубок поступает рабочее тело (жидкость). Затем обмотка магнитной системы подключается к источнику переменного напряжения. Создается магнитное поле, которое замыкается по элементам магнитопровода и наводит в них вихревые токи, разогревающие поверхности теплообменных, тепло которых передается рабочему телу в процессе его прохождения по указанной выше системе.The heater operates as follows. A working fluid (liquid) enters through the inlet pipe. Then the winding of the magnetic system is connected to an AC voltage source. A magnetic field is created, which closes along the elements of the magnetic circuit and induces eddy currents in them, heating the surfaces of the heat exchangers, the heat of which is transferred to the working fluid during its passage through the above system.

В другом устройстве, по патенте РФ №2263418 [2], нагреватель жидких сред, содержит плоский магнитопровод со стержнями, на которых намотана первичная обмотка, соединенная с источником переменного тока, и индуктивно связанная через магнитопровод с электропроводящей вторичной обмоткой. Вторичная обмотка является теплообменником для нагреваемой жидкой среды, снабженным патрубками для входа и выхода нагреваемой жидкой среды. Теплообменник выполнен из расположенных в плоскости витков первичной обмотки трубчатых элементов, при этом стержни сердечника установлены так, что витки первичной обмотки располагаются преимущественно в вертикальной плоскости. Каждый трубчатый элемент выполняется в виде витка, образующего замкнутый контур вокруг соответствующего стержня сердечника, при этом расположенные в межкатушечном пространстве участки трубчатых элементов выполнить усеченными, а усеченные участки трубчатых элементов, охватывающих соседние стержни и расположенных в одной плоскости, соединить между собой неразъемно. Разогрев жидкой среды, происходит в процессе ее протекания по вторичной обмотке-теплообменнике, которая разогревается в процессе протекания по ней электрического тока, поскольку представляет собой короткозамкнутый электропроводящий контур.In another device, according to RF patent No. 2263418 [2], the liquid medium heater comprises a flat magnetic circuit with rods on which a primary winding is connected, connected to an AC source, and inductively connected through a magnetic circuit to an electrically conductive secondary winding. The secondary winding is a heat exchanger for a heated liquid medium, equipped with nozzles for entry and exit of the heated liquid medium. The heat exchanger is made of tubular elements located in the plane of the turns of the primary winding, while the core rods are installed so that the turns of the primary winding are located mainly in the vertical plane. Each tubular element is made in the form of a coil forming a closed loop around the corresponding core rod, while the sections of the tubular elements located in the intercoil space are truncated, and the truncated sections of the tubular elements spanning adjacent rods and located in the same plane are connected together. The heating of the liquid medium occurs during its flow through the secondary winding-heat exchanger, which is heated during the flow of electric current through it, since it is a short-circuited electrically conductive circuit.

Еще одно устройство индукционного нагревателя (патент РФ №2371889) [3] включает трехфазный трансформатор с ферромагнитным сердечником, с расположенной на стержнях первичной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока, и вторичной электропроводящей обмоткой. Вторичная обмотка является теплообменником для нагреваемой жидкой среды, состоящим из трех камер для нагрева жидкой среды. Каждая камера выполнена из двух цилиндров разного диаметра, установленных концентрично один в другом, соединенных вверху и внизу торцевыми заглушками с образованием герметичной пустотелой камеры для нагрева в ней жидкой среды, внутри которых установлены стержни с первичной обмоткой. Трубопровод подачи жидкой среды в камеры для нагрева установлен внизу индукционного нагревателя, два патрубка для входа жидкой среды соответственно в первую и вторую камеры для нагрева присоединены параллельно друг другу к трубопроводу, конец трубопровода подачи жидкой среды присоединен непосредственно к третьей камере для нагрева по ходу подачи жидкой среды, трубопровод выхода жидкой среды установлен вверху индукционного нагревателя, конец трубопровода выхода жидкой среды присоединен к первой или третьей камере для нагрева, два другие патрубка для выхода жидкой среды из камер нагрева присоединены параллельно друг другу к трубопроводу. Патрубки и конец трубопровода подачи жидкой среды могут быть установлены на нижней цилиндрической части камер. Теплообменная камера, установленная на электромагнитную систему нагревателя по сути представляет собой короткозамкнутый электрический виток, в котором при протекании электрического тока выделяется тепловая энергия.Another induction heater device (RF patent No. 2371889) [3] includes a three-phase transformer with a ferromagnetic core, with a primary winding connected to the AC mains and a secondary electrically conductive winding located on the rods. The secondary winding is a heat exchanger for a heated liquid medium, consisting of three chambers for heating a liquid medium. Each chamber is made of two cylinders of different diameters, mounted concentrically one in the other, connected at the top and bottom with end caps to form a sealed hollow chamber for heating the liquid medium in it, inside which rods with a primary winding are installed. A pipeline for supplying a liquid medium to the heating chambers is installed at the bottom of the induction heater, two pipes for entering the liquid medium into the first and second chambers for heating are connected parallel to each other to the pipeline, the end of the pipeline for supplying a liquid medium is connected directly to the third chamber for heating along the liquid supply medium, the liquid exit pipe is installed at the top of the induction heater, the end of the liquid exit pipe is connected to the first or third chamber for heating, two other These pipes for the exit of the liquid medium from the heating chambers are connected parallel to each other to the pipeline. The nozzles and the end of the liquid supply pipe can be installed on the lower cylindrical part of the chambers. The heat exchange chamber mounted on the electromagnetic system of the heater is essentially a short-circuited electric coil in which thermal energy is released during the flow of electric current.

Как следует из рассмотрения, известные технические решения направлены на оптимизацию конструкции устройства нагревателя для повышения эффективности использования электрической энергии и повышения эффективности теплоотдачи вторичной обмотки.As follows from the review, well-known technical solutions are aimed at optimizing the design of the heater device to increase the efficiency of use of electric energy and increase the heat transfer efficiency of the secondary winding.

Существенным недостатком рассмотренных конструкций является сложная форма вторичной обмотки трансформатора, что затрудняет оценку ее электрического сопротивления и расчета выделяемой тепловой энергии, обуславливает материальные и временные затраты на производство нагревателя.A significant drawback of the constructions considered is the complex form of the secondary winding of the transformer, which makes it difficult to evaluate its electrical resistance and calculate the released heat energy, and causes material and time costs for the production of the heater.

Наиболее близким, по технической сущности к предлагаемому техническому решению является индукционный нагреватель текучих сред по патенту РФ №2031551 [4], принятый за прототип.The closest in technical essence to the proposed technical solution is an induction fluid heater according to the patent of the Russian Federation No. 2031551 [4], adopted as a prototype.

Индукционный нагреватель жидких сред, состоит из трехфазного трансформатора с сердечником, выполненным из листовой электротехнической стали, с расположенными на стержнях сердечника первичными обмотками, подключаемыми к электрической сети переменного тока, и трех вторичных электропроводящих обмоток, выполненных из металлических труб, навитых вокруг каждой первичной обмотки трансформатора в один слой, входы и выходы труб гидравлически соединены параллельно, а электрически замкнуты внешним проводником.The induction heater of liquid media consists of a three-phase transformer with a core made of sheet electrical steel, with primary windings located on the core rods connected to an alternating current electric network, and three secondary electrically conductive windings made of metal pipes wound around each primary transformer winding in one layer, the inputs and outputs of the pipes are hydraulically connected in parallel, and electrically closed by an external conductor.

Замыкание вторичной обмотки (образование короткозамкнутых витков) осуществляется путем формирования сварных соединений витков вторичной обмотки в местах их прилегания друг к другу. На один виток приходится четыре сварных соединения, равномерно распределенных по витку. При подключении нагревателя к электрической сети на витках вторичной обмотки наводится ЭДС, причем благодаря соединению витков между собой сварочными швами каждый из них оказывается замкнутым сам на себя, т.е. индуцированные во вторичной обмотке токи замыкаются в каждом ее витке.The closure of the secondary winding (the formation of short-circuited turns) is carried out by forming welded joints of the turns of the secondary winding in the places of their contact with each other. There are four welded joints per uniform turn, evenly distributed over the turn. When the heater is connected to the electric network, EMF is induced on the turns of the secondary winding, and due to the connection of the turns to each other by welding seams, each of them turns out to be closed to itself, i.e. the currents induced in the secondary winding are closed in each of its turns.

Устройство, принятое за прототип, имеет ряд существенных недостатков, касающихся теплообменной части устройства (вторичной обмотки трансформатора):The device adopted for the prototype has a number of significant drawbacks regarding the heat exchange part of the device (secondary winding of the transformer):

- выполнение дополнительных сварных соединений отдельных участков вторичной обмотки трансформатора усложняет конструкцию вторичной обмотки;- the implementation of additional welded joints of individual sections of the secondary winding of the transformer complicates the design of the secondary winding;

- усложнение конструкции вторичной обмотки индукционного нагревателя увеличивается время его сборки;- the complexity of the design of the secondary winding of the induction heater increases its assembly time;

- протекание большой величины электрического тока по вторичной обмотке, в частности по сварным соединениям, обуславливает высокие требования к качеству сварных соединений. Качество сварных соединений особенно актуально при создании мощных тепловых установок;- the passage of a large amount of electric current through the secondary winding, in particular along welded joints, leads to high demands on the quality of welded joints. The quality of welded joints is especially important when creating powerful thermal installations;

- выполнение вторичной обмотки в виде сложной геометрической конструкции затрудняет определение ее электрического сопротивления электрическому току, что необходимо на этапе проектирования и расчета индукционного нагревателя на номинальную мощность. Подбор геометрии вторичной обмотки практически осуществляется экспериментально для достижения требуемой величины выделяемой в обмотке тепловой энергии;- the implementation of the secondary winding in the form of a complex geometric design makes it difficult to determine its electrical resistance to electric current, which is necessary at the stage of design and calculation of the induction heater for rated power. The selection of the geometry of the secondary winding is practically carried out experimentally to achieve the required value of the thermal energy released in the winding;

- сложность определения сопротивления вторичной обмотки, обуславливает материальные и временные затраты при проектировании индукционных нагревателей на произвольную мощность.- the complexity of determining the resistance of the secondary winding, causes material and time costs when designing induction heaters for arbitrary power.

Таким образом, выявленные существенные недостатки прототипа обуславливают большие временные и материальные затраты возникающие на этапе при проектирования и изготовления индукционных нагревателей на произвольную номинальную мощность.Thus, the identified significant disadvantages of the prototype cause large time and material costs arising at the stage during the design and manufacture of induction heaters for an arbitrary rated power.

Предлагаемое техническое решение - полезная модель - направлено на устранение выявленных недостатков прототипа, а именно на выбор оптимального соотношения геометрических параметров вторичной обмотки индукционного нагревателя для выделения в материале теплообменной части индукционного нагревателя требуемой тепловой энергии, сокращения времени проектирования конструкции индукционного нагревателя на произвольную мощность.The proposed technical solution, a utility model, is aimed at eliminating the identified shortcomings of the prototype, namely, at choosing the optimal ratio of the geometric parameters of the secondary winding of the induction heater to isolate the required heat energy in the material of the heat exchange part of the induction heater, and reduce the design time of the design of the induction heater for arbitrary power.

Суть предлагаемого технического решения заключается в том, что в известном индукционном нагревателе жидких сред, состоящим из трехфазного трансформатора с сердечником, выполненным из листовой электротехнической стали, с расположенными на стержнях сердечника первичными обмотками, подключаемыми к электрической сети переменного тока, и трех вторичных электропроводящих обмоток, выполненных из металлических труб, навитых вокруг каждой первичной обмотки трансформатора в один слой, входы и выходы труб гидравлически соединены параллельно, а электрически замкнуты внешним проводником, диаметр витка вторичной обмотки выбирается равным

, количество витков каждой из вторичных обмоток

, высота намотки каждой вторичной обмотки определяется из выражения , где U₁ - напряжение электрической сети переменного тока, (ω)₁ - число витков каждой из первичных обмоток трансформатора, P - мощность нагревателя, ρ - удельное сопротивление материала труб, l - длина каждой из труб, внутренний и внешний диаметр которой d_внутр и d_внешн, соответственно.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that in the known induction heater of liquid media, consisting of a three-phase transformer with a core made of sheet electrical steel, with primary windings located on the core rods connected to an alternating current electric network, and three secondary electrically conductive windings, made of metal pipes, wound around each primary winding of the transformer in one layer, the inputs and outputs of the pipes are hydraulically connected in parallel, and electrically closed by an external conductor, the diameter of the coil of the secondary winding is chosen equal to

, the number of turns of each of the secondary windings

, the winding height of each secondary winding is determined from the expression Where U ₁ - voltage AC mains, (ω) ₁ - the number of turns of each of the primary windings of the transformer, P - power of the heater, ρ - resistivity pipe material, l - length of each of the tubes, internal and external diameter d _ext and d _externally , respectively.

Технический результат в предлагаемом устройстве достигается обеспечением оптимальных соотношений геометрических и электрических параметров вторичной обмотки трансформатора, являющейся теплообменным элементом индукционного нагревателя. При обеспечении предложенных соотношений электрическое сопротивление вторичной обмотки обуславливает выделение в ней требуемой тепловой энергии с максимальной эффективностью, что позволяет устранить недостатки прототипа.The technical result in the proposed device is achieved by providing optimal ratios of geometric and electrical parameters of the secondary winding of the transformer, which is a heat exchange element of the induction heater. Providing the proposed ratios, the electrical resistance of the secondary winding determines the release of the required thermal energy in it with maximum efficiency, which eliminates the disadvantages of the prototype.

Сущность предложенного технического решения поясняется фиг. 1 -фиг. 3.The essence of the proposed technical solution is illustrated in FIG. 1-FIG. 3.

Предлагаемая конструкция индукционного нагревателя для жидких сред представляет собой трехфазный трансформатор, состоящий из сердечника, выполненного из листовой электротехнической стали (поз. 1 фиг. 1 - фиг. 3), трех первичных обмоток (поз. 2 фиг. 1, фиг. 3), каждая из которых содержит ω₁ витков, электрически соединены звездой и предназначены для подключения к трехфазной электрической сети переменного тока. При подключении трансформатора к электрической сети на каждую обмотку трансформатора подается электрическое напряжение U₁. На каждую первичную обмотку трансформатора устанавливаются вторичные обмотки (поз. 3 фиг. 1 - фиг. 3), выполненные из металлических труб с внешним и внутренним диаметрами d_внешн и d_внутр соответственно, навитых вокруг каждой первичной обмотки трансформатора в один слой. Входы и выходы трех труб гидравлически соединены параллельно, а электрически замкнуты внешним проводником (поз. 4 фиг. 2) таким образом, что образуются три короткозамкнутые обмотки. Геометрические параметры каждой из трех вторичных обмоток трансформатора определяют их электрическое сопротивление, которое должно удовлетворять условию выделения в них определенной тепловой энергии при индуцировании во вторичной обмотке напряжения U₂.The proposed design of an induction heater for liquid media is a three-phase transformer consisting of a core made of sheet electrical steel (pos. 1 of Fig. 1 - Fig. 3), three primary windings (pos. 2 of Fig. 1, Fig. 3), each of which contains ω ₁ turns, are electrically connected by a star and are designed to be connected to a three-phase alternating current electric network. When connecting the transformer to the electrical network, an electrical voltage U ₁ is supplied to each winding of the transformer. On each primary winding of the transformer, secondary windings are installed (pos. 3 of Fig. 1 - Fig. 3), made of metal pipes with outer and inner diameters d _outer and d _inner, respectively, wound around each primary winding of the transformer in one layer. The inputs and outputs of the three pipes are hydraulically connected in parallel, and electrically closed by an external conductor (item 4 of Fig. 2) so that three short-circuited windings are formed. The geometric parameters of each of the three secondary windings of the transformer determine their electrical resistance, which must satisfy the condition for the release of a certain thermal energy in them when a voltage U _{2 is} induced in the secondary winding.

Сечение вторичной обмотки, выполненной в виде металлической трубы и определяется из следующего выражения:The cross section of the secondary winding, made in the form of a metal pipe and is determined from the following expression:

,

,

Активное электрическое сопротивление каждой вторичной обмотки трансформатора определяется из следующего выражения:The active electrical resistance of each secondary winding of the transformer is determined from the following expression:

,

,

где ρ - удельное сопротивление материала, l - длина проводника каждой вторичной обмотки.where ρ is the resistivity of the material, l is the length of the conductor of each secondary winding.

С учетом сечения вторичной обмотки, ее электрическое сопротивление определяется из следующего выражения:Given the cross section of the secondary winding, its electrical resistance is determined from the following expression:

.

.

Напряжение U₂, которое должно индуцироваться во вторичных обмотках для выделения в них мощности P определяется из следующего выражения:The voltage U ₂ , which must be induced in the secondary windings to allocate power P in them, is determined from the following expression:

.

.

Количество витков вторичной обмотки, с учетом напряжения первичной обмотки U₁ количества витков первичной обмотки ω₁ определяется из следующего выражения:The number of turns of the secondary winding, taking into account the voltage of the primary winding U _{1 the} number of turns of the primary winding ω ₁ is determined from the following expression:

.

.

Высота намотки вторичной обмотки H определяется из следующего выражения:The winding height of the secondary winding H is determined from the following expression:

.

.

Диаметр каждого витка вторичной обмотки определяются из следующего выражения:The diameter of each coil of the secondary winding is determined from the following expression:

Достигаемый технический результат предлагаемого устройства, выражающийся в обеспечении выявленных оптимальных соотношений геометрических параметров вторичной обмотки трансформатора, обеспечил упрощение конструкции индукционного нагревателя, сокращение времени его проектирования, исключение процедуры корректировки параметров индукционного нагревателя после его изготовления.Achievable technical result of the proposed device, expressed in providing the identified optimal ratios of the geometric parameters of the secondary winding of the transformer, provided a simplification of the design of the induction heater, reducing the time of its design, eliminating the procedure for adjusting the parameters of the induction heater after its manufacture.

Полезная модель апробирована при разработке опытного образца индукционного нагревателя мощностью 6 кВт. Серийный выпуск индукционных нагревателей мощностью до 1000 кВт планируется ООО «Промышленная компания» в 2014 году.The utility model was tested in the development of a prototype of an induction heater with a power of 6 kW. Serial production of induction heaters with power up to 1000 kW is planned by Industrial Company LLC in 2014.

Список литературы, используемой при составлении заявки:List of literature used in the preparation of the application:

1. Пат. 2301378 Российская Федерация, МПК F24Н 1/20. Индукционный нагреватель жидкости [Текст] / Зверев Ю.В., Лапин А.Н., Цыкарев Ю.Б.; заявитель и патентообладатель Зверев Юрий Викторинович (RU), Лапин Александр Николаевич (RU), Цыкарев Юрий Борисович (RU). - №2005134426/06; заявл. 07.11.2005; опубл. 20.06.2007.1. Pat. 2301378 Russian Federation, IPC F24H 1/20. Induction fluid heater [Text] / Zverev Yu.V., Lapin AN, Tsykarev Yu.B .; applicant and patent holder Zverev Yuri Viktorinovich (RU), Lapin Alexander Nikolaevich (RU), Tsykarev Yuri Borisovich (RU). - No. 2005134426/06; declared 11/07/2005; publ. 06/20/2007.

2. Пат. 2263418 Российская Федерация, МПК 7 Н05В 6/10, F24Н 1/10. Индукционный нагреватель текучих сред [Текст] / Карманов Е.Д., Шаплов С.И.; заявитель и патентообладатель Карманов Евгений Дмитриевич (RU), Шаплов Сергей Иванович (RU). - №2001120236/09; заявл. 18.07.2001; опубл. 27.10.2005.2. Pat. 2263418 Russian Federation, IPC 7 Н05В 6/10, F24Н 1/10. Induction Fluid Heater [Text] / Karmanov ED, Shaplov S.I .; applicant and patent holder Karmanov Evgeny Dmitrievich (RU), Shaplov Sergey Ivanovich (RU). - No. 20011120236/09; declared 07/18/2001; publ. 10/27/2005.

3. Пат. 2371889 Российская Федерация, МПК Н05В 6/00. Индукционный нагреватель текучих сред [Текст] / Брагин А.Н., Бардокин В.А.; заявитель и патентообладатель Брагин Александр Николаевич (RU), Бардокин Владислав Александрович (RU). - №2008121130/09; заявл. 26.05.2008; опубл. 7.10.2009.3. Pat. 2371889 Russian Federation, IPC Н05В 6/00. Fluid induction heater [Text] / Bragin A.N., Bardokin V.A .; applicant and patent holder Alexander Bragin (RU), Vladislav Bardokin (RU). - No. 2008121130/09; declared 05/26/2008; publ. 10/7/2009.

4. Пат. 2031551 Российская Федерация, МПК 6 Н05В 6/10. Индукционный нагреватель текучих сред [Текст] / Бойков Ю.Н., Войцеховский В.С.; заявитель и патентообладатель Бойков Ю.Н., Войцеховский В.С.. - №5035400/07; заявл. 01.04.1992; опубл. 20.03.1995.4. Pat. 2031551 Russian Federation, IPC 6 Н05В 6/10. Induction fluid heater [Text] / Boykov Yu.N., Voitsekhovsky V.S .; applicant and patent holder Boykov Yu.N., Wojciechowski V.C. - No. 5035400/07; declared 04/01/1992; publ. 03/20/1995.

Claims (1)

Индукционный нагреватель жидких сред, состоящий из трехфазного трансформатора с сердечником, выполненным из листовой электротехнической стали, с расположенными на стержнях сердечника первичными обмотками, подключаемыми к электрической сети переменного тока, и трех вторичных электропроводящих обмоток, выполненных из металлических труб, навитых вокруг каждой первичной обмотки трансформатора в один слой, входы и выходы труб гидравлически соединены параллельно, а электрически замкнуты внешним проводником, отличающийся тем, чтоAn induction heater of liquid media, consisting of a three-phase transformer with a core made of sheet electrical steel, with primary windings located on the core rods connected to an alternating current electric network, and three secondary electrically conductive windings made of metal pipes wound around each primary transformer winding in one layer, the inputs and outputs of the pipes are hydraulically connected in parallel, and electrically closed by an external conductor, characterized in that диаметр витка вторичной обмотки выбирается равнымthe diameter of the coil of the secondary winding is chosen equal to $$D=\frac{U_1}{2{\omega }_1}\sqrt{\frac{3l(d_{внешн}^2-d_{внутр}^2)}{\pi P\rho }},$$

количество витков каждой из вторичных обмоток $$D=\frac{U_{\mathrm{one}}}{2{\omega }_{\mathrm{one}}}\sqrt{\frac{3l(d_{\mathrm{at}newn}^2-d_{\mathrm{at}n\mathrm{at}tR}^2)}{\pi P\rho }},$$

the number of turns of each of the secondary windings $${\omega }_2=\sqrt{\frac{4P\rho l{\omega }_1^2}{3\pi U_1^2(d_{внешн}^2-d_{внутр}^2)}},$$

высота намотки каждой вторичной обмотки $${\omega }_2=\sqrt{\frac{\mathrm{four}P\rho l{\omega }_{\mathrm{one}}^2}{3\pi U_{\mathrm{one}}^2(d_{\mathrm{at}newn}^2-d_{\mathrm{at}n\mathrm{at}tR}^2)}},$$

winding height of each secondary winding определяется из выражения $$H=d_{внешн}\sqrt{\frac{4P\rho l{\omega }_1^2}{3\pi U_1^2(d_{внешн}^2-d_{внутр}^2)},}$$

determined from the expression $$H=d_{\mathrm{at}newn}\sqrt{\frac{\mathrm{four}P\rho l{\omega }_{\mathrm{one}}^2}{3\pi U_{\mathrm{one}}^2(d_{\mathrm{at}newn}^2-d_{\mathrm{at}n\mathrm{at}tR}^2)},}$$

где U1 - напряжение электрической сети переменного тока, ω1 - число витков каждой из первичных обмоток трансформатора, Ρ - мощность нагревателя, ρ - удельное сопротивление материала труб, l - длина каждой из труб, внутренний и внешний диаметр которой $$d_{внутр}^{}иd_{внешн,}^{}$$

соответственно. where U1 is the voltage of the alternating current electric network, ω1 is the number of turns of each of the primary windings of the transformer, Ρ is the heater power, ρ is the specific resistance of the pipe material, l is the length of each pipe, the inner and outer diameter of which $$d_{\mathrm{at}n\mathrm{at}tR}^{}\mathrm{and}{d}_{\mathrm{at}newn,}^{}$$

respectively.

Images