Введение к работе
Актуальней, темы. Замена электронагрепом традиционных видов нагрева повышав надежность оборудования, облепіает контроль и регули-роваїше температуры. Развитие и paenmpemie выпуска электроводонагре-вательиых приборов (ЗОН) является важным мероприятием, направленным на повышение производительности труда и жизненного уровня, экономию времеїш, улучшения саіштарно-гигиеїшческих условий жилищ и создаїше необходимого комфорта. Особое значение применения ЭВН приобретает для объектов не имеющих пеатралгоопашюго энергообеспечешгя. В качестве нагревательных элементов в таких ігриборах широко применяются трубчатые нагрсвателытые элементы (ТЭН), которые наряду с неоспоримыми достоинствами (простота конструкции, дешевизна) имеют ряд, существенных недостатков (низкий класс электробезопленосга, небольшой срок службы и невысокая надёжность). Качественно улучшить условия подготовки горячей воды помоіут нагревательные элементы трансформаторного типа (ПЭТ), в которых индуктор, как в обычных силовых трансформаторах, состоит из магнитопровода и первичной обмотки. Особенностью конструкции таких элементов является вторичная обмотка, выполненная и виде короткозамкиутого (КЗ) витка, в которой выделяется основная доля тепла. Вторичная обмотка непосредственно, без промежуточного теплообменника или дополнительного слоя изоляции, омывается нагреваемой .водой. Такое техішческое решение позволяет получить более безопасіплй в эксплуатации нагревательный элемент с большим сроком службы.
В связи с вышеизложенным возникает необходимость разработки новых типов такій НЭТ, обеспечивающих повышенный класс электробез-опасности, высокую надёжность и долговечность при минимальных массо-стонмостиых показателях. Исследования трансформаторов, с КЗ обмоткой для установок электронагрева проводятся на кафедре "Электромеханика" Комсомольского-на-Амуре государствешюго технического университета (КиАГГУ) иод руководством заведующего кафедрой Кузьмина В.М. Результаты этих исследований опубликованы в работах Размыслова В.А., Пя-талова А.В., Янченко А.В., Ромашока В.П. и других.
Целью работы является разработка и исследование новых типов трансформаторов с КЗ вторичной обмоткой, работающих в качестве нагревательных элементов, с высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями.
Методы исследовании. Основным методом исследования является математическое моделирование с помощью численного эксперимента. При разработке алгоритмов использовались "элементы теории теплового поля, метода конечных элементов, электромагнитного расчета трансформаторов, вычислительные методы алгебры и анализа.
Научная новизна работы заключает! в следующем:
1. Кізработашл новые конструкции КЭТ, обеспечш.'иошкх повышенный класс электробезопасностн и высокую надёжность в эксплуатации.
-
Выявлены особенности работы трансформаторов с короткозамк-нутой вторичной обмоткой в качестве нагревательных элементов.
-
Разработаны и программно реализованы новые математические моде-лн теплового поля и электромагнитных процессов, учитывающие особенности конструкции и работы как однофазных, так и трехфазных трансформаторов, используемых в качестве нагревательных элементов.
-
Разработана методика выбора варианта при проектировании НЭТ.
-
В результате теоретических исследований выработаны рекомендации но проектированию специальных видов трансформаторов с коротко-замкнутой вторичной обмоткой для устройств электроводонагрева.
Практическая ценность заключается в разработке и исследовании новых конструкций НЭТ; разработке методик и алгоритмов электромагнитного и теплового расчётов и методики выбора варианта при проектировании трансформаторов для установок электронагрева; реализации алгоритмов в виде пакетов прикладных программ, ориентированных па использование современных ЭВМ; разработке рекомендаций по выбору электромагнитных нагрузок и размерных соотношений для проектирования однофазных и трёхфазных трансформаторов с КЗ обмоткой различной мощности; создании макетных и опытно-промыщлещшх образцов НЭТ.
Реализация работы. Результаты работы использовались при проектировании и производстве НЭТ для аккумуляционных ЭВН типа "Орель" (ЭВАН-100/1,0; ЭВАН-50/1,0), проточных ЭВН (ЭВП-6/220), а также электрорадиаторов (ЭРГНТ-0,75/220; ЗРГУ-0,5/220"Проіресс"), выпускаемых на Биробиджанском заводе силовых трансформаторов. Макетные образцы проточных и аккумуляционных ЭВН, а также электроконвектора транс-, форматорного типа экспонировались на трёх выставках научно-технических достижений КнАГТУ, ка региональной выставке в г. Благовещенске и на международной спещгализированной выставке в г. Харбине (КНР).
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось и получило одобрение на пяти научно-технических конференциях КнАГТУ с 1992 но 1996 гг.; на региональной научно-технической конференции "Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири" (г. Иркутск, 1994 г.); на научно-техническом семинаре кафедры "Электромеханика" КнАГТУ (1996 и 1997 г.).
Публикации. По результатам исследований, отражённых в диссертационной работе, опубликовано 2 научные статьи, получено 1 свидетельство на полезную модель, 1 положительное решение на выдачу патента Российской Федерации на изобретение, общее количество публикаций - 10.
Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов, заключения и библиографического списка из 139 наименований, содержит 154 страниц машинописного текста, иллюстрируется 45 рисунками и 10 таблицами. Работа включает в себя также 7 приложений на 31 страницах.