PL224710B1

PL224710B1 - Induction heater for heating especially railway turnouts

Info

Publication number: PL224710B1
Application number: PL401155A
Authority: PL
Inventors: Leszek Szychta; Elżbieta Szychta; Kamil Kiraga
Original assignee: Univ Technologiczno Humanistyczny Im Kazimierza Pułaskiego W Radomiu
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2017-01-31
Also published as: PL401155A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest grzałka indukcyjna, zwłaszcza do ogrzewania rozjazdów kol ejowych.The subject of the invention is an induction heater, in particular for heating railway turnouts.

Znane są ze stanu techniki grzałki indukcyjne do ogrzewania rozjazdów kolejowych w postaci nie mających galwanicznego kontaktu z szyną prętów grzewczych w powłoce izolacyjnej. Pręty te nagrzewają się do temperatury od +15°C do +20°C. Wykonane są z miedzi, owinięte są taśmą tarflonową i umieszczane w osłonie stalowej. Zasilane są prądem zmiennym o natężeniu do 350 [A], napięciu 3:3,3 [V] i częstotliwości 50 [Hz]. Zasada działania znanych grzałek indukcyjnych do ogrzewania rozjazdów polega na nagrzewaniu się szyny od zaindukowanych w niej prądów wirowych. Znane ze stanu techniki pręty grzejne mają długość 2,55 [m] i moc 750 [W] dla szyn UIC-49 bądź długość 3,00 [m] i moc 900 [W] dla szyn UIC-60. Do zasilania wykorzystuje się transformator o mocy 2800 [VA].Induction heaters for heating railway turnouts in the form of non-galvanic contact with the rail of heating rods in an insulating coating are known from the prior art. These rods heat up to a temperature of + 15 ° C to + 20 ° C. They are made of copper, wrapped with tarflon tape and placed in a steel cover. They are supplied with alternating current of up to 350 [A], voltage 3: 3.3 [V] and frequency 50 [Hz]. The principle of operation of known induction heaters for heating turnouts is based on the heating of the rail from the eddy currents induced in it. The heating rods known from the prior art have a length of 2.55 [m] and a power of 750 [W] for UIC-49 rails or a length of 3.00 [m] and a power of 900 [W] for UIC-60 rails. A 2800 [VA] transformer is used for power supply.

Wadą znanych grzałek indukcyjnych do ogrzewania rozjazdów jest to, że przy częstotliwości sieciowej 50 [Hz] występuje wibrowanie prętów grzejnych z powstawaniem fali akustycznej, w słyszalnym dla człowieka zakresie, o częstotliwości dwukrotnie większej niż częstotliwość napięcia zasilającego. Występujące wtedy drgania pogarszają znacznie powierzchnię styku grzałki z szyną oraz wywołują nieprzyjemny i silny dźwięk, odbierany jako szkodliwy przez ludzki słuch. Poza tym indukcyjny charakter obciążenia sieci energetycznej przez znane grzałki wymusza wprowadzenie dodatkowego kondensatora do kompensacji mocy biernej w celu poprawienia współczynnika mocy cos<p z ok. 0,5 na 0,85:0,9, co dodatkowo komplikuje i podraża stosowanie tych grzałek. Znane grzałki są więc nietrwałe i nieefektywne.The disadvantage of the known induction heaters for heating turnouts is that at the mains frequency of 50 [Hz] there is vibration of the heating rods with the formation of an acoustic wave, in the human audible range, with a frequency twice as high as the supply voltage frequency. The vibrations that occur then significantly deteriorate the contact surface of the heater with the rail and cause an unpleasant and strong sound, perceived as harmful by human hearing. In addition, the inductive nature of the power grid load by known heaters forces the introduction of an additional capacitor for reactive power compensation in order to improve the power factor cos <p from about 0.5 to 0.85: 0.9, which further complicates and makes the use of these heaters more complicated. The known heaters are therefore unstable and ineffective.

Grzałka indukcyjna, zwłaszcza do ogrzewania rozjazdów kolejowych według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z rdzenia ferrytowego oraz uzwojenia, przy czym rdzeń ferrytowy w przekroju wzdłużnym ma kształt ceownika, zaś w przekroju poprzecznym kształt koła, natomiast uzwojenie nawinięte jest na część środkową rdzenia ferrytowego.The induction heater, especially for heating railway turnouts according to the invention, is characterized by the fact that it consists of a ferrite core and a winding, the ferrite core having the shape of a channel section in its longitudinal section, and the shape of a circle in its cross section, while the winding is wound on the central part of the ferrite core. .

Zaletą grzałki indukcyjnej, zwłaszcza do ogrzewania rozjazdów kolejowych według wynalazku jest jej bardzo prosta i tania konstrukcja, wysoka sprawność i łatwość montażu.The advantage of the induction heater, especially for heating turnouts according to the invention, is its very simple and cheap structure, high efficiency and ease of assembly.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono schemat grzałki indukcyjnej zwłaszcza do ogrzewania rozjazdów kolejowych według wynalazku.The subject of the invention is shown in an embodiment in the drawing, which shows a diagram of an induction heater, especially for heating railway turnouts according to the invention.

Grzałka indukcyjna, zwłaszcza do ogrzewania rozjazdów kolejowych według wynalazku w przykładzie wykonania składa się z rdzenia ferrytowego 1 oraz uzwojenia 2, przy czym rdzeń ferrytowy 1 w przekroju wzdłużnym ma kształt ceownika, zaś w przekroju poprzecznym kształt koła o powierzchni przekroju kolumn 353,43 mm , natomiast uzwojenie 2 nawinięte jest na część środkową rdzenia ferrytowego i wykonane jest w postaci 300 zwojów z izolowanego drutu nawojowego o średnicy 0,5 mm.An induction heater, in particular for heating railway turnouts according to the invention, in an exemplary embodiment consists of a ferrite core 1 and a winding 2, the ferrite core 1 having the shape of a channel section in the longitudinal section, and the shape of a circle with a cross-sectional area of 353.43 mm in the cross section while the winding 2 is wound on the central part of the ferrite core and is made in the form of 300 turns of insulated winding wire with a diameter of 0.5 mm.

Grzałka indukcyjna, zwłaszcza do ogrzewania rozjazdów kolejowych działa w następujący sposób. Grzałkę ustawia się pionowo na stopce szyny zapewniając dobry docisk kołowych powierzchni rdzenia grzałki do powierzchni szyny. Następnie zapewnia się przepływ przez uzwojenie grzałki prądu zmiennego o częstotliwości f = 50 Hz:10 kHz i napięciu U = 1:100 V. Liczba zwojów zawiera się w przedziale n = 50: 300. Powstałe z zamknięcie obwodu magnetycznego prądy wirowe powodują wydzielanie ciepła i rozgrzewanie szyny rozjazdu kolejowego.An induction heater, especially for heating railway turnouts, works as follows. The heater is placed vertically on the rail foot, ensuring good pressure of the circular surfaces of the heater core against the rail surface. Then the flow of alternating current with the frequency f = 50 Hz: 10 kHz and the voltage U = 1: 100 V is ensured through the winding of the heater. The number of turns is in the range n = 50: 300. Eddy currents resulting from closing the magnetic circuit generate heat and heating the turnout rail.

Claims

Patent claim

The induction heater, in particular for heating railway turnouts according to the invention, is characterized by the fact that it consists of a ferrite core (1) and a winding (2), the ferrite core (1) having a U-shaped cross-section and a circular cross-section, while the winding (2) is wound on the central part of the ferrite core (1).