Электрический котел Советский патент 1985 года по МПК F22B1/30 H05B1/02 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменных электронагревательных аппаратах. Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры пара при постоянном расходе жидкости и упрощение запуска котла. На чертеже представлена принципиальная схема электрического котла Электрический котел состоит из соосно размещенных металлического корпуса 1 и змеевика 2, навитого на диэлектрическую втулку 3 и подключе ную к источнику нагреваемой жидкости а также к одному из полюсов 4 источника питания. По оси корпуса.1 установлен электрод 5, изолированный от корпуса электрической прокладкой 6 и снабженный патрубком 7 для подвода нагреваемой жидкости и каналом 8, вьшолненным в нем для прохода этой жидкости в полость 9 корпуса. Электрод 5 подключен к полюсу 10 источника питания. Параллельно змеевику 2 подключен силовые выводы симистора 11 и силов выводы 12 блока импульсно-фазового управления 13. Блок импульсно-фазового управления 13 содержит тиристор 14, фазосдвига ющую RC-цепь 15 и вентиль 16. Резистор 17 RC-цепи 15 подключен катоду вентиля 16, а конденсатор 18 аноду второго вентиля 19. К общейточ ке резистора 17 и конденсатора 18 RC-цепи 15 через токоограничивающий резистор 20 подключен управляющий электрод тиристора 14, катод котор го подключен через резистор 21 к уп равляющему электроду симистора 11, анод - к катоду вентиля 16. Кроме того, вентиль 19 анодом подключен к клемме 22, а катодом соединен через один ключ коммутационного блока .23 и через резистор 20 с управляющим электродом симистора 11. Другой клю коммутационного блока 23 включен че рез резистор 20 между управляющим электродом сипистора 11 и клемммой 24. Электрический котел работает следующим образом. Перед пуском ключи коммутационного блока 23 устанавливают в замкнутое положение. На клеммы 4 и 10 подают напряжение. Через патрубок 7 по ка-налу 8 в полость 9 под полным сетевым давлением , подается электропроводная жидкость преимущественно вода. Образуется электрическая цепь: полюс 10 - электрод 5 - вода в полости 9 - корпус 1 - змеевик 2 - полюс 4, и приложенное напряжение распределяется между змеевиком 2 и парообразователем (электрод 5 - корпус 1). Как только на змеевике 2 появится напряжение в результате замыкания водой электрической цепи, образуется цепь управления симистором 11: полюс 4 - силовой вывод 12 - вентиль 19 - ключ коммутационного блока 23 резистор 21 - управляющий электрод симистора 11. Эта цепь работает в один полупериод приложенного напряжения. В следующий полупериод управление симистором осуществляется до цепи: змеевик 2(место соединения корпуса 1 котла и. змеевика 2) вентиль 16 - другой ключ коммутационного блока 23 - резистор 21 - управляющий электрод симистора 11. В результате .протекания тока управления по указанном цепям симистор 11 оказывается открытым полностью и шунтирует змеевик 2, т.е. сетевое напряжение прикладывается через симистор 11 только к парообразователю (электрод 5 и корпус. 1).Ток протекает по цепи: полюс 10 - электрод 5 - вода в полости 9 - корпус 1 - симистор 11 - полюс 4. В результате этого поступающая вода выкипает раньше., чем сможет заполнить всю полость 9, поэтому не возникает электрических и гидравлических перегрузок в котле. При достижении пусковых параметров пара, температуры или давления ключи коммутационного блока 23 размыкаются. Электрический котел переходит в рабочий режим, в котором сетевое напряжение делится между парообразователем и змеевиком 2, а температура пара определяется температурой змеевика 2, нагреваемого своим же омическим сопротивлением. Для получения требуемой температуры пара при постоянном расходе воды изменяют величину тока, протекающего через змеевик 2, путем изменения угла включения симистора 1t. |Угол включения регулируется следут ющим образом. При увеличении величины сопротивления резистора 17 уменьшается постоянная времени заряда коденсатора 18 RC-цепи 15, заряд которого происходит по цепи: клемма 24 - резистор 17 RC-цепи 15 конденсатор 18 - клемма 22, Как только напряжение на конден саторе 18 достигнет напряжения включения тиристора 14, последний откроется и ток управления симистором 11 пойдет по цепи: клемма 24 - тирис тор 14 - резистор 21 - управляющий электрод симистора 11, которьй при этом откроется. Таким образом, при уменьшении постоянной времени заряда конденсатора 18 происходит увеличение угла включения и возрастание тока через симистор 11, включение которого равнозначно частичному шунтированию змеевика 2. В результате этого выделяемая мощность на змеевике 2 и его температура уменьшаются, что приводит к уменьшению температуры пара, проходящего через него. Для увеличения температуры пара увеличивают величину сопротивления резистора 17, чтоприводит к уменьшению протекающего тока через симистор 11 (или вовсе искитючает его протекание) и последующему росту тока через змеевик 2, вьщеляемая мощность на котором возрастает. При этом температура змеевика 2 и пара, проходящего через него, увеличивается. Таким образом, осуществляется регулирование температуры пара. Подключение симистора 11 и блока импульсно-фазового управления 13 параллельно змеевику 2 позволяет защитить его от электрической перегрузки при колебаниях давления в парожидкос ной магистрали котла за счет стабили зации мощности на змеевике 2, так ка в случав внезапного изменения давления в парожидкостной магистрали, например возрастания со стороны входа воды, происходит следующее.. Уровень воды в полости 9 увеличивается, что приводит к уменьшению сопротивления в зазоре между электродом 5 и корпусом 1. Напряжение на этом участке снижается, а на змеевике увеличивается, так как сумма напряжений, распределенных между змеевиком 2 и парообразователем (электрод 5 - корпус 1), должна остаться постоянной и равной сетевому напряжению. Возрастающее напряжение на.змеевике 2 через силовые выводы 12 прикладывается к блоку импульсно-фазового управления 13, где вьтрямляется вентилем 16 и поступает на тиристор 14 и КСцепь 15. Выпрямленное напряжение на RC-цепи 15 также возрастает, что приводит к уменьшению времени заряда конденсатора 18, а это изменяет угол включения симистора 11, что приводит к росту тока через симистор 11. Происходит шунтирование змеевика 2 (частичное или полное, в зависимости от установившегося угла включения)и, следовательно, электрическая мощность на змеевике 2 и его температура изменяются в незначительных пределах. Змеевик 2 оказьшается защищенным от электрических перегрузок.. Применение симистора с блоком импульсно-фазового управления, включенных параллельно змеевику, позволяет в широких пределах регулировать температуру пара при постоянном расходе воды. Кроме того, котел защищается от перегрузок во время работы автоматически. Использование двухключевого коммутирующего блока и вентиля дает возможность производить быстрые запуски котла, без электрических и гидравлических перегрузок.

. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОТЕЛ по авт.св. № 836456, отличающийся тем,- что, с целью повьппения точности регулирования температуры пара при постоянном расходе жидкости и упрощения запуска котла, он снабжен подключенным параллельно змеевику симистором с блоком импульсно-фазового управления, содержащим тиристор, RC-цепочку, два ключа и два вентиля, первый вентиль соединен анодом с одним из силовых выводов симистора, а катодом - с вторым силовым выводом симистора через RC-цепочку и с управляющим электродом симистора через включенный в проводящем направлении тиристор, управляющий электрод которого подключен к общей точке резистора и конденсатора RC-цепочки, причем второй силовой электрод симистора сое динен с катодом первого вентиля че- (Л рез второй вентиль и два последовательно включенных ключа, общая точка которых подключена к катоду тиристора. Од