正3n(n≥1)边形截面立体卷铁芯液用三相电磁感应加热方法技术

本发明专利技术是一种基于正3n(n≥1)边形截面立体卷铁芯的液用三相电磁感应加热方法。本发明专利技术在每个铅直柱上装配一个一次绕组；包围铁芯和一次绕组的全封闭不锈钢壳为容器内壁，也是匝数为1的二次绕组；双层圆柱筒状不锈钢壳为容器外壁。本发明专利技术通过容器内壁和外壁的内层壁集中加热，通过容器内部液体反复磁化和极化分布加热。本发明专利技术采用了特殊的铁芯和三相对称的各附件，保证了整个装置内部电磁场空间和三相完全对称；采用了铁芯和一次绕组独立的液内冷系统，使装置的两个重要组成部分之间的温度互不影响；装置具有一定的谐波消化能力和清洁能源高效利用能力。这正是本发明专利技术的加热装置高效、节能、环保、不结垢等一系列优点的技术保障和理论基础。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】正3n(n>I)边形截面立体卷铁芯液用H相电磁感应加热 方法
：本专利技术涉及一种H相电磁感应加热方法，就是正化(n> 1)边形截面立 体卷铁芯液用H相电磁感应加热方法
技术介绍
： 目前用于液体加热的电磁感应加热方法，主要有高频和工斌两种。中国专利 21200810022997.5和化201010113132.7是高频电磁感应加热法；欧洲专利6?0383272八2 和中国专利化97106984. 4都是工频加热法；中国专利化Ol11341874和中国专利 ZL201110340219. 2是H相工频电磁感应加热法；送两项专利及其开发的产品，在高效、寿 命、环保和安全性能等方面优于现有的同类产品。但是送两项专利及其产品也存在W下两 个严重缺陷；（1)加热装置的铁芯为EI结构，各相磁路的长度不同，无论如何设置一、二绕 组和各个附件，都无法保证结构上的H相对称，都无法得到H相对称的电磁场分布，因而不 能在节能、高效、寿命、安全性能等方面达到最优。（2)加热装置包围铁芯和各相一次绕组的 二次绕组，既是加热装置的主发热体，又是铁芯和各相一次绕组的保护外壳及散热体。送种 结构，使铁芯、一次绕组与主发热体W及被加热液体之间，存在直接的热交换，输出热液的 温度就会直接影响铁芯和一次绕组的温升，甚至造成铁芯和一次绕组的加速老化。当配电 网出现非全相运行或出口短路等不良工况时，送种结构可能造成某相铁芯或绕组的过热。
技术实现思路
： 本专利技术公开了一种正化边形截面立体卷铁芯液用H相电磁感应加热方法。该方 法的正化(n> 1)边形截面的立体卷铁芯结构，与化0111341874和化201110340219. 2和 其它电磁感应加热装置的铁芯结构构完全不同，如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示。送 种立体卷铁芯可采用常用的冷社娃钢片也可W采用非晶合金，甚至可W采用磁特性更优异 的非晶纳米晶软磁合金材料。 送种化边形截面的立体卷铁芯结构保证了加热装置H相磁路完全对称，在此基 础上，一次绕组的安装，铁芯和一次绕组的液内冷管线的安装和引出，全封闭二次绕组（一 面）的安装固定，圆柱筒状外壁的安装固定，甚至一次绕组电源线的引出等，都可W保证H 相完全对称。因而保证了送种加热方法和装置总体电磁场的H相完全对称。送种H相完全 对称的立体卷铁芯结构，在低损耗，低噪音，体积小，强过载能力等方面，与EI和其它结构 的铁芯相比具有显著的优势，励磁电流甚至可降低92%，降损可达25-35% (冷社娃钢）。 本专利技术的加热装置；在化边形截面的立体卷铁芯上装配一次绕组，由包围铁芯和 一次绕组的封闭不镑钢壳为加热容器的内壁，也是面数为1的二次绕组，如图7、图8所示； 双层圆柱筒状不镑钢壳为加热容器的外壁，如图1、图2、图4、图5所示。本专利技术的加热原 理；加热容器的内壁和外壁的内层集中加热，加热容器内部的液体自身分布加热。送种加热 方式与现有的高频和工频感应加热法基本相同。本专利技术的最大特色和技术优势，是采用了 正化边形截面立体卷铁芯，并H相对称地设置各个附件（包括各固定安装点），保证了加热 装置整体结构上的H相对称性，从而保证了整个加热装置H相电磁场完全对称分布。送也 是本专利技术与现有的同类专利技术专利和产品的本质区别。送是本专利技术高效、节能、安全、环保、占 地少等一系列优点的基石。 本专利技术的铁芯和一次绕组采用液体内冷的冷却方式。本专利技术的铁芯和一次绕组， 被不镑钢材料组成的筒状结构全封闭包起来，送个筒状全封闭的闭曲面壳，是等效面数为 1的化个二次绕组，既是加热容器的内壁，也是一个加热液体的集中发热体，如图7、图8 所示；加热装置的另一个集中加热体是双层圆柱筒状全封闭外壳的内壁如图1、图2、图4、 图5所示。在正化(n> 1)边形的各棱处和（或）每边中线处设置铅直方向的液内冷管 线，铁芯和一次绕组及其冷却系统用隔热材料与二次绕组隔离。铁芯和一次绕组的冷却管 线带走的热量仍加热低温保温容器中的液体。铁芯和一次绕组与二次绕组隔离的结构，是 本专利技术与专利化0111341874和化201110340219. 2的另一个根本性的区别。本专利技术的送 种结构，大大提高了加热装置输出热液体的温度范围。送正是制约专利化0111341874和 ZL201110340219. 2输出热液体的温度的决定性因素。因为两部分存在直接的热交换，输出 热液的温度直接影响铁芯和一次绕组的温升，甚至造成铁芯和一次绕组的加速老化，减少 使用寿命。加热装置接在配电网的二次侧，当配网二次出现电压或电流波动时，由于现有的 H相工频感应加热装置无法保证H相磁路的完全对称，会造成某相或多相磁路的饱和，部 分铁芯和一次绕组的损耗会急剧增加，而此时高温液体容器中的温度已经处于额定温度， 无法通过高温液体容器快熟散热，因而会造成部分铁芯和一次绕组温度快速上升，造成绝 缘热击穿危害整个加热装置，甚至会诱发恶性安全事故。送正是本专利技术把二者分开的根本 原因。为了充分利用所有热能，本专利技术需要设置至少低、高温两个液题保温容器，其中低温 保温容器与铁芯和一次绕组的冷却系统热交换，可为高温加热液保温容器提供有一定温度 的入口液体。本专利技术的送种铁芯、一次绕组与二次绕组的热隔离，是本专利技术的重要特色。送 种铁芯、一次绕组与发热体、加热容器的隔离技术，有两个重要作用；（1)使得加热装置的 输出温度可W在一定的围内调节；（2)解决了铁芯和一次绕组系统的散热问题，从根本上 保证了铁芯和一次绕组的安全和寿命。当配电网出现电压和电流波动时，自动调节系统还 可W调节铁芯和一次绕组冷却液体的温度，在安全与节能之间，本专利技术从加热装置的工作 原理上保证了安全第一。 本专利技术可W根据一次绕组不同的抽头实现输出液体温度的调节。设置一次绕组的 对应不同面数的抽头并且引出端子。由于一次绕组的面数越少，输出功率越大，若一次最高 电压按400V(有效值）设计，一次绕组全面数对应最低输出功率。把一次绕组分成几部分， W抽头的形式引出，每一组抽头对应一个需要输出的热液温度。采用一个简单的智能控制 器，就可W实现输出液体温度、安全和节能的自动调节。 本专利技术具有一定的消化配电网谐波的功能。与现有的各类工频和高频电磁感应液 体加热装置的电源不同，本专利技术允许H相电源中含有一系列的高次谐波，而且当电源中含 有高次谐时，加热效率更高。送是因为现有高频加热装置的高频电源是二次变换的，必有 损耗，而本专利技术的电源直接取自配电网；高频的电磁感应加热效率更高，但铁损和铜损也更 高，直接影响铁芯和一次绕组的安全和寿命，本专利技术的铁芯和一次绕组有独立的冷却系统 与发热体和高温液体容器是隔离的，因而可W充分利用配电网的高次谐波，既高效又安全。 送是化200810022997. 5、ZL201010113132. 7、化0111341874、ZL201110340219. 2 等等，都无 法利用的。随着谐波负荷的增加和各种清洁能源的入网，配电网的谐波含量大增且低压侧 有源，而消化配电网的谐波甚至会得到供电部口的奖励。 本专利技术可W高效利用各种清洁能源（W太阳能光伏发电系统为例）。本专利技术的一 次绕组电源端有一套并联电源切换装置，可W直击切换到太阳能光伏发电系统直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于正3n(n≥1)边形截面立体卷铁芯液用三相电磁感应加热方法。该方法的正3n(n≥1)边形截面的立体卷铁芯(1)，可采用常用的冷轧硅钢片也可以采用非晶合金，甚至可以采用磁特性更优异的非晶纳米晶软磁合金材料。在正3n边形截面的立体卷铁芯(1)的3n(n≥1)个铅直柱上各装配一个绕组，按照顺时针或反时针相序A、B、C、A、B、C、A、B、C……构成对称的三相一次绕组(2)，三相一次绕组既可按星形也可按三角形接线；设置对称分布的铁芯和一次绕组的液内冷管道系统(3)；包围铁芯、一次绕组及其液内冷管道系统的全封闭不锈钢(或其它磁导率较高的材料)壳，为加热容器的内壁，也是匝数为1的二次绕组(4)；由双层圆柱筒状不锈钢壳为加热容器的外壁(5)，内壁用于集中加热，外壁隔离热液。本专利技术通过加热容器的内壁和外壁的内层集中加热，通过加热容器内部液体的反复磁化和极化损耗自身分布加热。本专利技术的加热装置，在加热容器的内部产生了空间和三相完全对称的时变电磁场(6)，这种完全对称分布的时变电磁场，既提高了加热效率，又使得液体和杂质的分子全方位磁化、极化(7)，有效防止加热容器水垢、积炭和污垢的形成；本专利技术的电源可以是三相对称非正弦电压源(8)，加热效率比只有基波时更高，并能以三相对称方波的形式高效利用清洁能源(9)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：全玉生，
申请(专利权)人：全玉生，
类型：发明
国别省市：北京;11