Разработка и исследование однофазных трансформаторов с короткозамкнутой вторичной обмоткой для устройств электронагрева

• Автор: Киба, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 199 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ, ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ В ТРАНСФОРМАТОРАХ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ С КОРОТКОЗАМКНУТОЙ ВТОРИЧНОЙ ОБМОТКОЙ
ДЛЯ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОНАГРЕВА
1 Л. Классификация нагревательных элементов
1.2. Короткозамкнутые трансформаторы повышенной частоты
для устройств электронагрева
1.3. Вторичные контуры КЗТ для устройств электронагрева
1.4. Тепловая нагрузка вторичного контура КЗТ
1.5. Особенности конструкций вторичных контуров высокочастотных
КЗТ для устройств электронагрева
ВЫВОДЫ
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯХ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ
2.1. Математическое моделирование электромагнитных процессов
в КЗТ промышленной частоты
2.2. Моделирование электромагнитных процессов в системах “преобразователь частоты — НЭТ”
2.3. Математическое моделирование тепловых процессов в электроводонагревателе на основе КЗТ
ВЫВОДЫ
3. УПРАВЛЕНИЕ УСТРОЙСТВАМИ ЭЛЕКТРОНАГРЕВА НА ОСНОВЕ КОРОТКОЗАМКНУТОГО ТРАНСФОРМАТОРА
3.1. Двухпозиционное регулирование мощности короткозамкнутого трансформатора
3.2. Устройства питания трансформаторов повышенной частоты с короткозамкнутой вторичной обмоткой
ВЫВОДЫ
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОРОТКОЗАМКНУТЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
ДЛЯ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОНАГРЕВА
4.1. Описание экспериментальной установки и макетных образцов .
4.2. Экспериментальные исследования макетных образцов электронагревателей на основе КЗТ промышленной частоты
4.3. Экспериментальные исследования макетного образца электронагревателя на основе КЗТ повышленной частоты
4.4. Методика определительных испытаний нагревательного элемента трансформаторного типа на надёжность
4.5. Способы повышения надёжности трансформаторов с короткозамкнутой вторичной обмоткой
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ!
ПРИЛОЖЕНИБ

ВВЕДЕНИЕ
Улучшение условий производства и повышение комфортности рабочих мест и жилых помещений, удалённых от теплоцентралей, связано с развитием децентрализованного горячего водоснабжения и отопления. Подготовка горячей воды и обогрев помещений осуществляется с помощью огневых устройств или электронагревательных приборов.
Электронагрев, в сравнении с другими видами нагрева, обладает рядом положительных качеств: высокая экологичность, высокая надёжность, сравнительно низкие затраты на эксплуатацию оборудования, возможность получения тепла на значительном расстоянии от мест добычи энергоносителей. В связи с этим устройства электронагрева получают всё большее распространение в бьпу, промышленности и в сельском хозяйстве.
Электронагревательные приборы должны обладать следующими качествами: высокий класс электробезопасности, длительный срок службы. Такие свойства присущи нагревательным приборам, выполненным на основе короткозамкнутых трансформаторов. Нагревательный элемент трансформаторного типа представляет собой трансформатор, вторичная обмотка которого замкнута накоротко. Как правило, она имеет один объёмный виток. Преобразование электрической энергии в тепловую происходит, в основном, в этом короткозамкнутом витке. На протяжении ряда лет разработкой и исследованием короткозамкнутых трансформаторов для устройств электронагрева занимались В.М. Кузьмин, В.А. Размыслов, В.П.Романюк, В.В. Пыхтин,
A.B. Пяталов, А.В.Янченко, С.Н. Иванов, A.B. Сериков, А.И.Ёлшин,
B.М. Казанский, В.И. Клесов и другие.

тд.). В этом случае следует ориентироваться на средние значения плотностей тока.
Исходными данными для расчёта вторичного контура являются мощность потерь во вторичной обмотке, полезная мощность (суммарная мощность потерь), предельно допустимая тепловая нагрузка на вторичный контур. На этапе проектирования вторичного контура могут быть известны э.д.с. витка и вторичный ток.
В результате расчёта определяются геометрические размеры (при заданной геометрии объёмного короткозамкнутого витка - толщина
материала). При условии, что толщина материала £одинакова в любой
точке вторичного контура, эту величину можно рассчитать по формуле:
где р2о - удельное электрическое сопротивление материала вторичного контура при температуре 20 °С; а-температурный коэффициент сопротивления; ~ требуемое электрическое сопротивление при средней температуре Т вторичного контура в установившемся режиме; В -среднее значение ширины поперёк пути протекания тока.
Требуемое электрическое сопротивление при рабочей температуре определяется МОЩНОСТЬЮ потерь ВО вторичном контуре Р2 и ЭДС витка
Вторичные обмотки НЭТ, как правило, выполнены в виде объемного полого короткозамкнутого витка большого сечения. Форма такого витка может быть достаточно сложной. Такие обмотки изготавливаются либо из листового токопроводящего материала, либо из металлических труб. Индуктивное сопротивление рассеяния

(1.13)
е0 : К-2— 4/Р