专利名称：功率因数补偿速热式热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热水器，特别是涉及一种功率因数补偿速热式热水器。
背景技术：
目前，人们使用的电热水器，主要用电热金属丝、发热陶瓷等材料作发热元件，如水箱式电热水器等，较少使用即热式电热水器和电磁感应电热水器，前者存在加热时间长、电能利用率低、使用时需配合冷热水调节等问题，后者普遍存在热效率不够理想等不足之处。中国专利“电磁感应式热水器”(专利号02111329.7)公告了一种电磁感应式热水器，缺点是冷却水流经软磁体，发热层中间的空隙被加热，由于结构要求空隙内一定要充满水，否则热水器会因温升过高而烧毁，造成热水中断，故使用不稳定，另外，软磁体发热层中间的空隙使初级线圈铜损加大，功率增加较耗电。中国专利“磁媒体即热式热水器”(专利号03230182.0)公告的一种磁媒体即热式热水器，该专利采用变换初级抽头的方法来改变加在次级上的功率，其不足之处有(1)由于初级电流一般在20A左右，加之感性负载重，换档时初级线圈的反电势冲击打火，影响换档触点开关的使用寿命；(2)工作时次级铜管短路产生大电流加热水，属于大电感负载，未采取功率因数补偿电容措施来提高功率因数，造成初级铜耗和视在功率增大，阻抗很不匹配，因为变压器阻抗匹配得越好，在相同输入功率的情况下可获取次级最大的输出功率，因此，以上提及的电热水器均存在耗电较为严重的现象。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种功率因数补偿速热式热水器。该热水器采用无级调温和功率因数补偿措施，增强了热水器的安全性、可靠性和使用寿命，节省了能耗。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的一种功率因数补偿速热式热水器，包括机箱及其安装在机箱内的铁芯T、初级线圈L1、次级线圈L2，次级线圈L2绕在铁芯T上，初级线圈L1绕在次级线圈L2外表，次级线圈L2的两个引出端子分别连接进水管和出水管，初级线圈L1的一个引出端子通过交流接触器JC的主触点JC1连接交流电源，初级线圈L1的另一个引出端子连接可控硅模块TY，初级线圈L1的两端并联有功率因数补偿电容器C和工作指示灯D2，工作指示灯D2安装在机箱上。
次级线圈L2可以分三段或一段绕在铁芯T上，其中第一段线圈作短路处理，第二段线圈绕至半程时改变方向绕制第三段线圈，三段线圈共用一根镀铬金属管，中间不断开；若只绕一段，则仅有前一段，无后两段本实用新型所述的铁芯T为环形硅钢片铁芯。
可控硅模块TY连接有调温电位器W，调温电位器W旋钮安装在机箱面板上。
进水管带有水压开关SY，水压开关SY的一端通过启动按钮Q的触点连接交流接触器JC线圈，另一端连接交流电源，启动按钮Q安装在机箱面板上。
交流接触器JC的主触点JC1串联交流电源与初级线圈L1，交流接触器JC线圈连接交流电源和通过启动按钮Q的触点连接水压开关SY。
交流电源连接端子并联有电源指示灯D1，电源指示灯D1安装在机箱面板上。
变压器初级线圈L1的两端并联的功率因数补偿电容器C可以并联在输入电源上，同在L1上并联功效一样。
本实用新型具有以下优点(1)能耗低。加功率因数补偿电容后，变压器工作时的功率因数提高0.2～0.3左右，输入视在功率减少20％左右，初级线路损耗减少30％左右；(2)使用寿命长。采用调温电位器而非变换初级抽头的办法调节水温，避免了换档时初级线圈的反电势冲击打火对换档开关和变压器的损伤；(3)热效率高。水直接流经低压大电流变压器的镀铬金属管次级，加之金属管次级经镀铬处理，在短路线管强磁场作用下热水被磁化激活成磁化水，不易在导水管内壁结垢热传导快，热损耗低，整机性能好。
图1为功率因数补偿速热式热水器整机电路原理图图2a为三段式次级线圈功率因数补偿变压器的结构示意图图2b为单段式次级线圈功率因数补偿变压器的结构示意图其中，L1初级线圈L2次级线圈3次级引出管4次级引出管T铁芯8短路焊点JC交流接触器TY可控硅模块D1电源指示灯D2工作指示灯SY水压开关Q启动按钮C电容器W电位器具体实施方式
以下结合附图进一步描述本实用新型的技术方案如图1，一种功率因数补偿速热式热水器，包括机箱及其安装在机箱内的铁芯T、初级线圈L1、次级线圈L2，次级线圈L2绕在铁芯T上，初级线圈L1绕在次级线圈L2外表，次级线圈L2的两个引出端子分别连接进水管和出水管，初级线圈L1的一个引出端子通过交流接触器JC的主触点JC1连接交流电源，初级线圈L1的另一个引出端子连接可控硅模块TY，TY另一端接交流电源，初级线圈L1的两端并联有功率因数补偿电容器C和工作指示灯D2，工作指示灯D2安装在机箱上，变压器初级线圈L1的两端并联的功率因数补偿电容器C可以并联在输入电源上，同在L1上并联功效一样。
如图2a，次级线圈L2可以分三段连续绕在铁芯T上，其中第一段线圈在短路焊点8处作短路处理，第二段线圈绕至半程时改变方向绕制第三段线圈，三段线圈共用一根镀铬金属管，中间不断开，次级引出管3接进水管，次级引出管4接出水管。后两组线圈产生的感生电动势刚好相反，形成无感线圈，热水器工作时流经此无感线圈的冷水可以起到冷却铁芯和紧密绕在表面的初级线圈的作用，减小铁芯和初级线圈因工作时铁损和铜损造成的温升。温升是影响变压器功率的主要指标之一，降低温升也就提高了变压器的输出功率和减小了变压器的体积，降低铁损和铜损。流经无感线圈后的冷水又流经数匝短路次级绕组，得以快速加热，充分利用了电热能又保证了变压器温升指标，将变压器始终控制在低温状态，大大延长了热水器的使用寿命，同时，加热水在短路线管强磁场作用下被磁化激活成磁化水，不易结垢。
如图2b，变压器次级还可以单段绕制，取一整根镀铬金属管紧密整齐地在铁芯T上绕几匝，然后在短路焊点8短路次级，次级引出管3接进水管，次级引出管4接出水管，冷水流经次级管路时被快速加热，同时，加热水在短路线管强磁场作用下被磁化激活成磁化水，不易结垢。
由于次级线圈是几匝短路金属管，靠几伏短路低压大电流来加热水，因此是大电感性负载。为提高功率因数，在变压器初级线圈两端并联一只20～30μF的功率因数补偿电容，超前补偿cosφ的方法，使大电流变压器的功率因数提高0.2～0.3，输入视在功率减少20％左右，初级线路损耗比原来减少30％左右，由此可以看出，功率因数补偿电容大电流变压器能够发挥出明显的节能效应。
实施例中使用的铁芯T为环形硅钢片铁芯。
为了无级调节热水器水温，在交流电源与初级线圈L1之间设置了一个可控硅模块TY，可控硅模块TY连接调温电位器W，调温电位器W旋钮安装在机箱面板上。可控硅模块TY为固态模块，能有效防止沐浴时水蒸气进入热水器造成电路绝缘体下降引起的短路等故障。
进水管带有水压开关SY，水压开关SY的一端通过启动按钮Q的触点连接交流接触器JC线圈，另一端连接交流电源，交流接触器JC的另一主触点JC2是启动按钮Q恢复后JC线圈通电的自保触点，启动按钮Q安装在机箱面板上。水压开关保障无冷水进入时交流接触器JC线圈断电，主触点JC1、JC2断开，切断220V交流电源，热水器立即停止工作。
交流接触器JC的主触点JC1串联交流电源与初级线圈L1，交流接触器JC线圈连接交流电源和通过启动按钮Q的触点连接水压开关SY。当热水器工作时，冷水流过进水管，水压开关闭合，工作电压加到交流接触器JC线圈，主触点JC1吸合，变压器初级线圈得电，变压器次级产生的低压大电流使次级镀铬金属管迅速发热，快速加热流入次级镀铬金属管的冷水。
交流电源连接端子并联有电源指示灯D1，电源指示灯D1安装在机箱面板上。
权利要求1.一种功率因数补偿速热式热水器，包括机箱及其安装在机箱内的铁芯T、初级线圈L1、次级线圈L2，其特征在于次级线圈L2绕在铁芯T上，初级线圈L1绕在次级线圈L2外表，次级线圈L2的两个引出端子分别连接进水管和出水管，初级线圈L1的一个引出端子通过交流接触器JC的主触点JC1连接交流电源，初级线圈L1的另一个引出端子通过可控硅模块TY连接交流电源，初级线圈L1的两端并联功率因数补偿电容器C和工作指示灯D2，工作指示灯D2安装在机箱上。
2.根据权利要求1所述的一种功率因数补偿速热式热水器，其特征在于次级线圈L2可以分三段或一段绕在铁芯T上，其中第一段线圈作短路处理，第二段线圈绕至半程时改变方向绕制第三段线圈，三段线圈共用一根镀铬金属管，中间不断开；若只绕一段，则仅有前一段，无后两段。
3.根据权利要求1所述的一种功率因数补偿速热式热水器，其特征在于所述的铁芯T为环形硅钢片铁芯。
4.根据权利要求1所述的一种功率因数补偿速热式热水器，其特征在于可控硅模块TY连接调温电位器W，调温电位器W旋钮安装在机箱面板上。
5.根据权利要求1所述的一种功率因数补偿速热式热水器，其特征在于进水管带有水压开关SY，水压开关SY的一端通过启动按钮Q的触点连接交流接触器JC线圈，另一端连接交流电源，启动按钮Q安装在机箱面板上。
6.根据权利要求1所述的一种功率因数补偿速热式热水器，其特征在于交流接触器JC的主触点JC1串联交流电源与初级线圈L1，交流接触器JC线圈连接交流电源和通过启动按钮Q的触点连接水压开关SY。
7.根据权利要求1所述的一种功率因数补偿速热式热水器，其特征在于交流电源连接端子并联有电源指示灯D1，电源指示灯D1安装在机箱面板上。
8.根据权利要求1所述的一种功率因数补偿速热式热水器，其特征在于变压器初级线圈L1的两端并联的功率因数补偿电容器C可以并联在输入电源上。
专利摘要本实用新型公开了一种功率因数补偿速热式热水器，包括机箱及其安装在机箱内的铁芯T、初级线圈L1、次级线圈L2，次级线圈L2分三段或一段绕在铁芯T上，第一段线圈作短路处理，第二段线圈绕至半程时改变方向绕制第三段线圈，三段线圈共用一根镀铬金属管，若只绕一段，则仅有前一段，次级线圈L2的两个引出端分别连接进水管和出水管，初级线圈L1绕在次级线圈L2外表，初级线圈L1的一个引出端子通过交流接触器JC的主触点JC1连接交流电源，另一个引出端子通过可控硅模块TY连接交流电源，初级线圈L1的两端并联功率因数补偿电容器C。本实用新型具有能耗低、热效率高、加热快、使用寿命长、不易结垢等优点，适用于家庭、酒店、浴室等需要即时供热水等场所。
文档编号H05B6/06GK2840585SQ20052003552
公开日2006年11月22日 申请日期2005年9月21日 优先权日2005年9月21日
发明者江国华 申请人:江国华