RU2031551C1

RU2031551C1 - Induction heater of fluid media

Info

Publication number: RU2031551C1
Authority: RU
Inventors: Ю.Н. Бойков; В.С. Войцеховский
Original assignee: Бойков Юрий Николаевич
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1992-04-01
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: induction heater has transformer which secondary winding is manufactured from conductive short-circuited tube connected with welds. EFFECT: expanded application field, enhanced operational reliability. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано для целей отопления и горячего водоснабжения бытовых и производственных помещений. The invention relates to electrical engineering and electric power industry and can be used for heating and hot water supply of domestic and industrial premises.

В известных индукционных водонагревателях, выполненных в виде трансформаторов, нагреваемая текучая среда (ТС) проходит через электрически закороченную вторичную обмотку, которая охватывает первичную обмотку снаружи или располагается внутри нее и изготавливается из стальной трубки, подключаемой входным и выходным участками к источнику ТС и к ее потребителю соответственно. In known induction water heaters made in the form of transformers, the heated fluid medium (TS) passes through an electrically shorted secondary winding, which covers the primary winding outside or is located inside it and is made of a steel tube connected by the input and output sections to the source of the vehicle and to its consumer respectively.

К недостаткам этих нагревателей относится их высокая себестоимость, связанная с необходимостью устройства межвитковой изоляции на вторичной обмотке. При этом нарушение указанной изоляции приводит к возникновению режима межвиткового короткого замыкания, расгерметизации трубки и выходу из строя всего нагревателя. The disadvantages of these heaters include their high cost associated with the need for inter-turn isolation devices on the secondary winding. In this case, a violation of this insulation leads to an interturn short circuit mode, the depressurization of the tube and the failure of the entire heater.

Наиболее близким к предложенному является индукционный нагреватель трансформаторного типа с изолированными между собой витками вторичной обмотки, соединенными своими концами соответственно с входным и выходным коллекторами. Closest to the proposed is an induction heater of a transformer type with insulated turns of the secondary winding, connected at their ends respectively to the input and output collectors.

Однако в таком нагревателе возникают дополнительные потери тепла в узлах крепления трубки вторичной обмотки с выходным и входным коллекторами в случае их разъемного выполнения, а также сложен и, следовательно, имеет высокую стоимость демонтаж вторичной цепи нагревателя, например, для ее профилактики в случае неразъемного соединения трубок с соответствующими коллекторами. Кроме того, в случае разъемного выполнения узлов крепления их качество должно гарантировать одинаковое их электрическое сопротивление по фазам для исключения перекосов фазных токов, что влечет высокую трудоемкость изготовления этих узлов. However, in such a heater additional heat losses occur in the attachment points of the secondary winding tube with the output and input collectors in case of detachable execution, it is also complicated and therefore has a high cost to dismantle the secondary circuit of the heater, for example, for its prevention in the case of one-piece connection of tubes with appropriate collectors. In addition, in the case of detachable execution of the attachment points, their quality should guarantee their equal electrical resistance in phases to eliminate distortions of phase currents, which entails the high complexity of manufacturing these units.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что витки вторичной обмотки соединены между собой в местах прилегания сплошными сварочными швами в одном варианте и каждая пара витков вторичной обмотки соединена четырьмя сварочными швами, центры которых разнесены относительно соседних швов на 90^o по длине витка в другом варианте. Кроме того, сварка витков вторичной обмотки по указанным вариантам проводится с внутренней стороны обмотки.The essence of the invention lies in the fact that the turns of the secondary winding are interconnected at the places of contact by continuous welding seams in one embodiment, and each pair of turns of the secondary winding is connected by four welding seams, the centers of which are 90 ^° apart from the adjacent seams along the length of the coil in another embodiment. In addition, the welding of the turns of the secondary winding according to the indicated options is carried out from the inside of the winding.

На чертеже изображена обмотка нагревателя, каждая пара витков которой соединена четырьмя сварочными швами 1, разнесенными на 90^o oдин от другого. Указанное исполнение обмотки осуществляется, например, для нагревателя мощностью 250 кВт из стальной трубки диаметром 25 мм и толщиной стенки 1,5 мм. При внутреннем диаметре обмотки 300 мм длина шва равна 15 мм, что гарантирует жесткость обмотки, исключает ее отклонение от круговой формы, а также исключает возникновение токов короткого замыкания между витками.The drawing shows a winding of the heater, each pair of turns of which are connected by four welding seams 1, spaced 90 ^o one from the other. The specified version of the winding is carried out, for example, for a heater with a power of 250 kW from a steel tube with a diameter of 25 mm and a wall thickness of 1.5 mm. With an inner diameter of the winding 300 mm, the seam length is 15 mm, which guarantees the rigidity of the winding, eliminates its deviation from the circular shape, and also eliminates the occurrence of short circuit currents between the turns.

При подключении нагревателя к 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. When the heater is connected to the 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.

Соединение витков вторичной обмотки с помощью сварочных швов позволяет обеспечить жесткость ее конструкции, исключающую возникновение неравномерности зазора между первичной и вторичной обмотками нагревателя из-за эллипсной формы последней в случае ее свободного исполнения. Это исключает повреждение межобмоточной изоляции и повышает надежность нагревателя. The connection of the turns of the secondary winding with the help of welds allows to ensure the rigidity of its design, eliminating the occurrence of uneven clearance between the primary and secondary windings of the heater due to the ellipse shape of the latter in the case of its free execution. This eliminates damage to the winding insulation and increases the reliability of the heater.

Электрическое соединение соседних витков вторичной обмотки посредством сварочных швов исключает возникновение токов короткого замыкания между ними, вызывающих их расгерметизацию и выход нагревателя из строя. В результате повышается надежность нагревателя, отпадает необходимость выполнения межвитковой изоляции, что снижает себестоимость нагревателя. Кроме того, такое соединение витков позволяет замкнуть каждый из них сам на себя, исключив замыкание всей обмотки с последовательным включением витков через коллекторы, сняв тем самым токовую нагрузку с узлов крепления обмоток к коллекторам, что позволяет выполнить их разъемными, не предъявляя особых требований к электрическому сопротивлению этих узлов для исключения перекосов фазных токов. Указанное исполнение узлов крепления позволяет эффективно проводить профилактические работы на нагревателе, например, при снятии накипи со стенок трубки, разбирая коллекторы, что также повышает надежность нагревателя. The electrical connection of adjacent turns of the secondary winding by means of welds eliminates the occurrence of short-circuit currents between them, causing them to leak and the heater to fail. As a result, the reliability of the heater increases, there is no need to perform inter-turn isolation, which reduces the cost of the heater. In addition, such a connection of the turns allows each of them to be closed on itself, eliminating the closure of the entire winding with the sequential inclusion of turns through the collectors, thereby removing the current load from the attachment points of the windings to the collectors, which allows them to be detachable, without requiring special electrical requirements the resistance of these nodes to eliminate distortions of phase currents. The specified design of the attachment points makes it possible to effectively carry out preventive maintenance on the heater, for example, when descaling the tube walls, disassembling the collectors, which also increases the reliability of the heater.

Сварочные швы снижают общее активное сопротивление вторичной цепи нагревателя, а следовательно, позволяют выделить на ней большую активную мощность при том же количестве витков в сравнении с вариантом изолированного исполнения витков вторичной обмотки, т.к. для получения заданной мощности нагревателя посредством сварочных швов, а значит уменьшается гидравлическое сопротивление вторичной цепи нагревателя, что требует меньшего расхода энергии на прокачку ТС через него. Welding seams reduce the total active resistance of the secondary circuit of the heater, and therefore, allow it to allocate more active power on it with the same number of turns in comparison with the version of the isolated version of the turns of the secondary winding, because to obtain a given heater power through welds, which means that the hydraulic resistance of the secondary circuit of the heater is reduced, which requires less energy for pumping the vehicle through it.

Соединение витков вторичной обмотки нагревателя при помощи четырех локальных сварочных швов, разнесенных один относительно другого на 90^o по длине витка, позволяет обеспечить требуемую жесткость вторичной обмотки при условии снижения трудоемкости ее изготовления, а следовательно, снизить себестоимость нагревателя.The connection of the turns of the secondary winding of the heater using four local welding seams, spaced 90 ^o relative to the other along the length of the coil, allows you to provide the required stiffness of the secondary winding while reducing the complexity of its manufacture, and therefore, reduce the cost of the heater.

Выполнение сварочных швов на внутренней стороне вторичной обмотки позволяет уменьшить их длину, а следовательно, уменьшить расход электродов на сварку витков и трудоемкость этой операции, т.е. снизить себестоимость нагревателя. The implementation of welding seams on the inner side of the secondary winding can reduce their length, and therefore, reduce the consumption of electrodes for welding coils and the complexity of this operation, i.e. reduce the cost of the heater.

Предлагаемое устройство может быть реализовано на нагревателе мощностью 250 кВт. При этом вторичная обмотка нагревателя выполняется, например, из стальной нержавеющей трубки марки 18Х10Н9Т диаметром 25 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Сварка витков вторичной обмотки осуществляется, например, в среде аргона с внутренней стороны обмотки, при этом выполняется по четыре шва длиной по 20 мм между каждой парой витков. The proposed device can be implemented on a heater with a power of 250 kW. In this case, the secondary winding of the heater is performed, for example, from a stainless steel tube 18Kh10N9T with a diameter of 25 mm and a wall thickness of 1.5 mm. The welding of the turns of the secondary winding is carried out, for example, in argon medium from the inside of the winding, with four welds of 20 mm in length between each pair of turns.

Claims

1. Induction fluid heater, comprising a transformer, the secondary winding of which is made of an electrically conductive short-circuited tube, characterized in that the turns of the secondary winding are interconnected at the places of contact by welding seams.

2. The heater according to claim 1, characterized in that each pair of turns of the secondary winding is connected by four welding seams, the centers of which are 90 ^° apart from the adjacent seams along the length of the coil.

3. The heater according to claim 1, characterized in that the turns of the secondary winding are connected by welding seams on the inside of the winding.