NO813361L - Fremgangsmaate til oppvarming av et materiale samt elektrisk transformator til bruk ved utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Abstract

Et materiale, spesielt væske eller faststoff,. blir oppvarmet ved å grave ned eller dykke ned i materialet en naken elektrisk leder (10). En strøm blir så drevet gjennom lederen fra sekundærsiden (36) av en vekselstrm-transformator (16) som har sine primær- og sekundær-viklinger spolet hver for seg og i avstand fra hverandre slik at faseforholdet mellom primær- og sekundær-strmmene blir forstyrret.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat for oppvarming, og spesielt for oppvarming av en stor materialmasse.

Det er tidligere kjent å oppvarme slikt materiale elektrisk.

For eksempel er det kjent å varme opp jord for hagebruksformål,

eksempelvis i drivhus, ved å legge lengder av isolert elektrisk ledning i jorden eller i et underlag under jorden og så varme opp jorden ved å'sende en elektrisk strøm i ledningen. Slik

isolert ledning blir vanligvis levert i standardlengder for

forbindelse direkte til nettspenningen ved f. eks. 2 50 volt

vekselspenning. Med et slikt arrangement er' det selvfølgelig viktig at ledningen forblir .godt isolert for å unngå risikoen, for elektriske sjokk og jordfeilstrømmer. Med slik isolert ledning er imidlertid tverrsnittet av ledningen forholdsvis'lite og for å frembringe'tilstrekkelig varme til å heve temperaturen i jordmassen i nødvendig grad, må selve ledningen heves " til en betydelig høyere temperatur for å frembringe den nød-vendige temperaturgradient over isolasjonen til ledningen og i jordlagene like omkring ledningen. Frembringelsen av en temperaturgradient i jorden er uønsket siden jorden bør være på en hovedsakelig jevn temperatur for å oppnå jevn plantevekst.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for oppvarming av et materiale ved å grave ned eller dykke ned

i materialet en blank eller naken elektrisk leder og drive en elektrisk vekselstrøm i lederen ved å forbinde lederen til sekundærsiden på en vekselstrømstransformator som har sine primær- og sekundær-viklinger viklet separat og'i avstand fra hverandre for å påvirke faseforholdet mellom primær-.og sekundær-strømmene.

Spenningen over lederen blir holdt på et forholdsvis lavt og trygt nivå ved hjelp av transformatoren, og ettersom den lederen som er nedgravd eller neddykket i materialet ikke har noe elektrisk isolerende- belegg, eliminerer dette enhver temperaturgradient mellom den ytre overflaten av ledermaterialet og' det materiale som er i kontakt med lederen.. Varme kan strømme direkte fra ledermaterialet til det omgivende materiale. For å.tilveiebringe tilstrekkelig varme med et slikt lavt spennings-fall langs lederen, er. résistansen pr. lengdeenhet av lederen også forholdsvis lav.

Lederen kan være langstrakt med et tverrsnittsareale på minst 1 cm1 2 og fortrinnsvis minst 5 cm 2. En slik leder med forholdsvis stort tverrsnitt kan ha den ønskede lave resistans og har i tillegg den fordel at den-oppviser et forholdsvis stort overflateareale pr. lengdeenhet i kontakt med det omgivende materiale som skal varmes opp. Den varme som frembringes i lederen kan derfor lett strømme inn i materialet som skal varmes opp.

I et foretrukket eksempel er lederen ståltau, som typisk

har en diameter på 2 cm eller mer.

Det er ønskelig at lederen har et overflateareale. pr. lengdeenhet som er større enn 2 V Av hvor A er tverrsnitts-arealet.

Elektriske forbindelser kan istandbringes ved hver ende av lengden av elektrisk leder, slik at lederen derfor slutter sekundærkretsen. Den elektriske spenning i lederen kan være mindre enn 50 volt, fortrinnsvis mindre enn 20 volt.

Man vil"forstå at hvis det materiale lederen er nedgravd i, ikke er elektrisk isolerende, så vil strøm ha tendens til å flyte fra lederen i selve materialet. Det kan være'ønskelig å anordne resistansen • til lederen slik at slike strømmer kan strømme fra lederen gjennom materialet. Den ovenfor beskrevne oppvarmingsmetode kan f. eks.- brukes ved dyrking av planter til å varme opp vekstmediet til plantene, og i så fall er leder-lengden nedgravd i vekstmediet eller i.et underlagsmateriale

for vekstmediet. Det antas at lekkstrømmer som flyter fra lederen gjennom vekstmediet kan ha en gunstig virkning på vekstytelsen til planten. Man antar at slike , små elektriske strømmer i vekstmediet kan hjelpe til å bryte ned næringsstoffer i mediet eller forbedre absorpsjonen av slike næringsstoffer av planterøttene .

Oppvarmningsmetoden ifølge foreliggende oppfinnelse kan også anvendes til romoppvarming for en bygning eller en beholder, i hvilket tilfelle lederen kan være innstøpt i et gulv- eller vegg-materiale i bygningen eller beholderen.

Videre tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte til herding av betong, omfattende oppvarmning av.den våte betongen ved. hjelp av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte, hvor lederen blir innstøpt i betongen som skal herdes.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte til sterilisering av jord eller andre faste materi-aler, omfattende oppvarming' av materialet ved hjelp av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte.

Andre anvendelser av oppvarmingsmetoden ifølge oppfinnelsen omfatter tørking av korn,og g.rønnfor, avising av jernbanespor, veier og rullebaner og ■ idrettsplasser.

I disse oppvarmingsmetodene kan transformatorens sekundær-side kobles direkte til eksisterende metall slik som lagrings-tanker, oljerigger, oljerørledninger, bilkarosserier o.s.v.

Et separat tau eller en passende metall-leder kan være anbragt over eller under den første langstrakte metall-lederen, idet lederen har lukkede ender for å indusere en energistrøm (magnetisme, varme o.s.v.). Dette skaper en energistrøm i den lukkede kretsen som resulterer i sterk magnetisk påvirkning sammen .med varme o.s.v. i den andre .kretsen. En vibrerende effekt kan også være til stede i begge..

Forsøk har vist at et stort magnetfelt sammen med en vibrerende påvirkning og varme forårsaker hurtig vekst i planter når lederen er plas.sert i eller, omkring plantens vekstmedium.

Ned-transformatoren ha-r fortrinnsvis en vindusformet laminert kjerne og en primærvikling og, en sekundær-vikling på hver av de motstående grenene til kjernen. Hver av sekundær-viklingene er fortrinnsvis dobbeltviklet med én kobberledning og én aluminiumsledning.

Sekundærviklingene kan være koblet i parallell-..

I en foretrukket utførelsesform er transformatorens sekundærvikling koblet i serie med en bløttjerns-stav som omslutter en messingplugg på et valgt sted langs lengden av staven, for å redusere tverrsnittet til jernet i staven på det sted- hvor pluggen befinner seg, uten i vesentlig grad"å påvirke den elektriske resistansen. Videre.kan det være sørget for anordninger for å frembringe et magnetfelt på tvers av stavens akse. Dette magnetfelt er fortrinnsvis likerettet.

Oppfinnelsen tilveiebringer, videre en fremgangsmåte for oppvarming av væske, hvor lederen er' et langstrakt rørformet organ, og hvor væsken som skal oppvarmes føres gjennom organet.

Væsken kan være vann.

Organet kan være et stålrør som har en masse/temperatur- karakteristikk ekvivalent med den stålkabelen.som er beskrevet ovenfor eller i det følgende. Organet er fortrinnsvis anbragt i et varmeisolerende medium.

I forsøk med kaldt vann ved 4,4°C og 2 4,4 m tykk-vegget vannrør som til å begynne med var tomt, og med transformator-enheten tilkoblet og innstilt på middels område, var forbruket •12 ampere og 230 volt. Etter 3 minutter ble 22,7 liter vann ført gjennom 'røret ved 0,7 kg/cm 2 og oppvarmet i 3,5 min. til 100°C.

Hvis vann ble innført før påkobling av transformator-enheten, tok det 17 .min. å frembringe den samme mengde vann ved den samme temperatur. Av. dette kan man slutte at .vann kan oppvarmes billigere-hvis røret til å begynne med er tomt.

■I et annet forsøk ble dét brukt et galvanisert rør med lengde 24,4 m og diameter 25,4 mm med en kapasitet på 12,1 liter, over hvis ender den alternative transformatoren som er beskrevet nedenfor, ble koblet. Hele rørlengden var isolert med et belegg av aluminiumforsterket fiberglass. 1-2 kW-timer ble brukt i 15 min., mens vanntemperaturen ble funnet å stige med 36,7°C, . en virkningsgrad på 16,6%. I et sammenligningsforsøk med en konvensjonell varmekolbe med ekvivalent effekt og det samme vannvolum, og hvor den samme energimengde ble forbrukt, var stigningen i vanntemperaturen bare 20°C, noe som gir en virkningsgrad på 53%. Apparatet' i henhold til - oppfinnelsen gir således en forbedring i virkningsgraden på 45%.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for oppvarming

av én gass ved at gassen føres over den oppvarmede ledningen.

Oppfinnelsen'tilveiebringer videre en vekselspennings-transformator for bruk i de nettopp beskrevne fremgangsmåter, hvilken omfatter en primærvikling og en sekundærvikling som er viklet hver for -seg og adskilt fra hverandre for å forstyrre faseforholdet mellom primær- og sekundær-strømmene.

Eksempler på den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Figur 1 er et grunnriss, delvis skjematisk, av en installa-sjon for oppvarming av en materialmasse i samsvar med et eksempel på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen;

fig. 2 er et tverrsnitt som illustrerer de nakne elektriske lederne som anvendes i fremgangsmåten, på fig. 1, nedgravd i en

jordmasse;

fig. 3 er et grunnriss av en spesiell form for transformator brukt til å drive strøm i en leder;,

fig. 4 er et oppriss fra én side av transformatoren på

fig-. 3;

fig. 5 er et'elektrisk skjema av transformatoren på

figurene 3 og 4.;

fig. 6 er et detaljert riss i tverrsnitt av en del av

transformatoren på figurene'3 og 4;

fig. 7 er et elektrisk skjema over en alternativ transformator , og

fig. ,8 er et tverrsnitt av en foretrukket form for ståltau

.som brukes til oppvarming ifølge oppfinnelsen.

. På fig. 1 er en sløyfe av ståltau 10 vist nedgravd i et

bed 11 av sand 12 med.et dekke av jord. Tauet 10 er gravd ned ved en dybde på ca. 15 cm og strekker seg omkring bedet 11

ganske tett til dettes kanter. Endene 13 og 14 av tausløyfen

•10 dukker opp fra overflaten av sanden og jorden 12 ved én ende 15 av bedet og er elektrisk forbundet til en kilde 16 for elektrisk strøm. I det foreliggende eksempel omfatter kilden

16 en ned-transformator 17 av en spesiell form med en sekundær-vikling 18 forbundet i. serie med tausløyfen 10. •• En primærvikling 19 er koblet via én av flere uttak 20 til en kilde for . vekselstrøm, f.eks. nettspenning ved 240 volt. Ståltauet har typisk en diameter på mellom 2 og 3 cm og kan være vrakede trosser. Tauet 10 er i dette eksemplet fullstendig elektriskuisolert', dvs. nakent, når det er begravet i sanden 12. Tau-sløyfen 10 kan ha en total lengde på 10 m eller mer. Ned-transf ormatoren 16 kan ha et viklingsforhold på f.eks. 27,5:1

på det ytre. uttaket 20, som illustrert på fig. 1. Dette gir en nominell spenning over sekundærviklingen på ca. 8,7 volt.

Denne spenning frembringer typisk en strøm på omkring 6 3 ampere i sekundærviklingen, noe som gir en impedans i sekundærkretsen på omkring 0,14 ohm. Med en slik anordning er effektforbruket på omkring 550 W.

.De andre uttakene 20 på primærviklingen 19 til transformatoren 16 kan gi viklingsforhold•på 20:1 og 14,6:1, noe som gir sekundærspenninger på 12 volt og 16,5 volt og tilsvarende sekundærstrømmer på henholdsvis 85 og 120 ampere og effekt-

utvikling på 1 og 2 kw.

Et arrangement, som beskrevet ovenfor er blitt funnet å varme opp en jordmasse med et sandunderlag som er tilnærmet 5mxl,25mogl5 cm dypt til en temperatur i overkant av 20°C

i et drivhus i løpet av . vintermånedene. Ved å bruke et ståltau med en diameter på mellom 2 og 3 cm er det overflateareale til tauet som er i kontakt med jorden, forholdsvis stort,,og som et resultat er det en meget liten temperaturgradient mellom tauet og den omgivende sand eller jord i hvilken tauet er begravet.

Den varme som leveres av tauet til jordmassen er dermed forholdsvis jevnt fordelt 'gjennom massen,, og det er . ikke noe behov for å varme opp tauet for mye for å sikre at områder i jordmassen som ligger i avstand fra tauet, blir varmet opp til en tilstrekkelig temperatur.

Fordi tauet 10 er nakent, går det noe strøm fra tauet gjennom selve sanden og jorden, noe som gir. en direkte ohmsk oppvarming av sanden og jorden.

Det vises til fig. 2 som er et tverrsnitt gjennom én gren

av tauet 10 som er nédgravet under overflaten 22 av .'sanden og jorden 12. Dybden av sanden og jorden 12 er ikke vist i måle-stokk i forhold til radien til tauet 10. Som vist på fig. 2,

er tauet 10 en tauformet trosse eller kabel som har separate bunter 23 av ledninger viklet omkring hverandre,' slik at den ytre overflate av tauet 10 er ujevn og gir et overflateområde for tauet som•er betydelig større enn for en leder med glatt sylindrisk overflate. Resultatet er at det overflateareale av tauet som er i.kontakt med den omgivende jorden, er betydelig øket., og dette bidrar også til å redusere eventuell temperaturgradient mellom tauet og den omgivende jorden.

Det er klart at det vil oppstå en potensialdifferanse mellom grenene 24 og 25 av tausløyfen 10. Denne potensialf orsk jellen. avtar mot den enden 26. av sløyfen som- ligger lengst fra transformatoren 16. Når tauet 10 er nédgravet i et materiale som ikke er elektrisk isolerende, vil imidlertid potensialforskjellen være tilstrekkelig til å' forårsake ■ strøm mellom de to grenene 24 og 25 til sløyfen direkte gjennom materialmassen, f.eks. jord, som sløyfen er nédgravet i;

Det vises igjen til fig. 2 hvor elektrisk strøm- vil. flyte fra en gren .24 av tauet 10. gjennom jorden mot den andre grenen 25 som er vist prikket på figuren. Siden drivspenningen fra transformatoren 16 er en vekselspenning, er den strøm som flyter i jorden en vekselstrøm. Det antas at slike strømmer som flyter

i jorden, kan ha en betydelig virkning på vekstytelsen til planter, slik som planten 27, som vokser i jorden 12. Man tenker seg at de elektriske strømmer kan bidra til å frigjøre næringsstoffer fra jorden, f.eks. ved elektrolytisk virkning, slik. at disse næringsstoffene lettere kan absorberes av planten 27 .

Man vil forstå at det uttaket 20 av primærviklingen 19 på transformatoren 16, som.blir valgt, avhenger av den ønskede utgangseffekten'til oppvarmingssystemet. En' ytre manuell regulering kan være anordnet på transformatoren 16 for å gjøre det mulig å endre den effekten som leveres av transformatoren etter ønske.. Det antas imidlertid at . det kan være en viss grad av automatisk regulering av effektutgangen i systemet.. Dette antas å skyldes variasjoner i den magnetiske permeabiliteten til stålet i ståltauet 10 med temperaturen. Med et slikt ståltau med forholdsvis■stor diameter vil permeabiliteten til stålet i selve tauet ha en betydelig.virkning på impedansen til tau-sløyfen 10. Etterhvert som temperaturen i tauet og i den omgivende jorden stiger, stiger også impedansen■i sløyfen og frembringer' et fall i sløyfens effektforbruk.

Man vil også forstå at det ikke behøver, å være nødvendig

å tilveiebringe en hel tausløyfe 10 nedgravd i jorden. Den sløyfe som er vist på fig. 1, kan være brutt ved enden 26 slik at all strøm som går mellom grenene 24 og 25 flyter gjennom jordmassen og -frembringer ohmsk'oppvarming av jorden. Avstanden mellom grenene 24 og 25 kan variere som en funksjon av avstanden fra endene 13 og 14 som er forbundet med transformatoren 16, slik at strømtettheten i jorden . mellom .grenene 24 og -25 i det vesent-lige er'konstant for å frembringe en hovedsakelig jevn opp-varmingseffekt.

Man vil forstå at fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, kan. anvendes for andre formål enn jordoppvarming. for dyrkningsformål. Tausløyfen 10 kan f.eks. være innstøpt i et betohglegeme og anvendes til- å varme opp betongen for å bidra-til å herde denne.

I et annet arrangement kan tausløyfen 10 være innstøpt i materialet i gulvet eller veggen eller lignende, i en bygning for å tilveiebringe oppvarming av bygningen. Sløyfen 10 kan også være neddykket i en væske, f.eks. vann, og brukes til å varme opp væsken, f.eks. et svømmebasseng.

Videre kan tauet 10 legges like under eller ved en overflate som skal holdes fri fra is eller sne. Når strømmen slås på, kan systemet effektivt smelte sne og is omkring tauet.

I alle-de ovenfor nevnte eksempler blir tauet 10 brukt fullstendig .nakent uten noen elektrisk isolasjon slik at varmeoverføringen blir størst mulig og man oppnår også den gunstige direkte ohmske oppvarming av det omgivende mediet.

I hvert av disse ytterligere eksempler kan det være en automatisk regulering som nevnt ovenfor, på grunn av variasjoner i den magnetiske permeabiliteten til stålet med temperaturen;

En foretrukket form av varmetau eller trosse 10 er vist i tverrsnitt på fig. 8. Individuelle tråder er viklet i retning mot urviseren for å danne kjerner '90 som så er viklet i retning med urviseren for å danne den endelige kabelen 10. Antall tråder er fortrinnsvis- delelig med 3, noe som også fortrinnsvis gjelder antall kjerner 90. Fig. 8 viser en kabel med seks kjerner hver med -2 4 tråder..

Den spesielle form for ned-transformatoren vil nå bli beskrevet under henvisning til fig. 3 - 6 på de vedføyde tegninger. Transformatoren omfatter, en laminert kjerne 30 i form av et "vindu" som vist skjematisk på'fig. 5. Laminatene til kjernen 30 er spent sammen ved hjelp'av øvre og nedre par med vinkelorganer 31 og 32 som spennes sammen ved hjelp av. avstandsbolter 33. En primærvikling 34 er viklet på en form omkring hver vertikal gren 35 av kjernen 30. Primærviklingene er koblet i parallell for å frembringe magnetisk fluks i kjernen i en og' samme retning. Under hver primærvikling 34 er en sekundærvikling 36 også viklet på en form omkring den respektive vertikale grenen 35. Sekundærviklingene er også koblet i parallell i samme retning.

Primærviklingene blir laget slik at de er egnet for til-kobling til en 240 volt vekselspenning-forsyning og omfatter typisk totalt 220 trådvindinger som er i stand til å føre opp til 15 ampere uten over-oppheting .-

Sekundærviklingene 36 er.hver dobbelt-viklede spoler som omfatter en aluminiumstråd og en kobbertråd viklet sammen i omkring 8'Vindinger. Strømytelsen .for de kombinerte parallell--koblede sekundærspolene 36 er omkring 180 ampére.

En flerhet av uttakspunkter er fortrinnsvis anordnet på primærspolene 34 ved f.eks. 117 vindinger, 160 og 220 ^vindinger, for derved å tilveiebringe velgbare nedtransformerings-forhold på 14,6:1, 20:1 og 27,5:1. En reguleringsbryter (ikke vist på tegningene). kan være anordnet på transformatoren for å gjøre det mulig å velge et ønsket nedtransformerings-forhold.

På hver vertikal gren 35 av kjernen 30 er det anbragt en messingskjerm 37 mellom primærviklingen 34 og sekundærviklingen 36. Denne messingskjermen 37 har en radiell sliss som strekker seg fra dens ytre omkrets til den indre, omkretsen som omgir kjernegrenen 35, for å forhindre at skjermen opptrer som en kortslutningsvikling. på transformatoren. Tykkelsen til skjermen 37 antas å være kritisk for ytelsen til transformatoren, og er mellom 2, 5 og 6,4 mm og er fortrinnsvis ca. 4 mm tykk.

Én ende 38, 39 av hver av sekundærviklingene 36 er koblet direkte sammen med en stålstang 40 som vist på fig. 3 og.4. Staven 14 av bløtt-jern strekker seg over toppen av transformatoren og er montert på strimler-41 og 42 av elektrisk isolerende materiale som- igjen er montert' på respektive øyre vinkélorganer 31. Endene 38 og 39 av sekundærviklingene er loddet i en boring 43 tilveiebragt i én ende av stangen 40 for å tilveiebringe god elektrisk forbindelse med stangen 40.

Når den illustrerte transformatoren blir brukt til å drive strøm i e-t ledningstau som beskrevet ovenfor, er én ende av ledningstauet elektrisk koblet til stangen 40. Denne forbindelse istandbringes ved hjelp av en kontaktanor-dning 44 omfattende- en kort lengde av tykkvegget kobberrør som har en én flat-trykt ende som er gjennomboret for å tilveiebringe et hull som passer til en tapp 45 på stangen 40. Kontaktanordningen 44. er selv fast elektrisk koblet; til stangen 40 ved hjelp av en bolt på tappen 45. Den annen ende av kobberrøret til kbntakt-.anordningen 44 er slisset aksialt som ved 46, og trådtauet

(ikke vist på fig. 3' og 4) er- skjøvet inn i den åpne enden av røret 44. God kontakt til trådtauet lages ved å spenne den slissede ende av røret 44 fast omkring tauenden. For å forbedre den. elektriske forbindelse til trådtauet, kan røret .44

være fylt med loddemiddel for å sikre elektrisk forbindelse til hovedsakelig alle fibrene i trådtauet.

De motstående endene 47, 48 av sekundærviklingene 36 er elektrisk forbundet til.en stålstav 49 som er montert vertikalt og parallelt med viklingenes akser på transformatoren. En nedre ende av staven 49 er montert på en isolator 50 som kan være keramisk. Den andre enden 51 av staven 49 er sveiset .til en bløttjerns-stang 52 som er montert' over transformatoren for' å strekke seg parallelt med de øvre vinkelorganene 31. innover mot kjernen 30 av transformatoren. Staven 49. er anbragt hovedsakelig midtveis mellom de øvre og nedre vinkelorganene 31 og 32. Elektrisk forbindelse til den nedre enden av staven 49 tilveiebringes ved hjelp av lodding i en boring' 53. Staven 49 er delt langs sin lengde ved 54 for å romme en messingplugg 55 (best vist på fig. 6). Som vist på fig. 6 er staven 49 delt. slik at den har tilstøtende flater 56. Hver av de tilstøtende flatene 56 har en sirkulær fordypning 57, som har en diameter nesten så stor som diameteren av staven 49. Messingpluggen 55 fyller det rommet som tilveiebringés- av•fordypningene 57 når endene til staven 49 er satt mot hverandre. Tilstedeværelsen

av messingpluggen tilveiebringer på denne måte ingen nedsettelse av den elektriske konduktiviteten til staven 49, men innfører

en forholdsvis høy resistans for magnetisk fluks langs aksen til staven 49.

På hver side av staven 4-9 hvor den passerer mellom de øvre vinkelorganene 31, er montert et hylseorgan 58, 59 som, er boltet til det tilstøtende vinkelorgan 31. Hylseorganene 58, 59 strekker seg, som man kan se av fig. 4-, vertikalt over eri betydelig del av lengden av staven 49. Hylsene 58, 59 har polstykker 60,

■61' som strekker seg fra vinkelorganene. 31 innover til kontakt med .staven 49. De indre endene av polstykkene 60, 61 er formet slik at de passer sammen med staven 49, slik at 'polstykkene hovedsakelig omgir staven. Energiserings-spoler 62 og 63 er viklet henholdsvis' på. hylsene 58 og 59 slik at spolene 62 og 63 har en felles akse som strekker seg på tvers av aksen' til staven 49. og perpendikulært til vinkelorganene. 31.

Spolene 62 og 63 er koblet i serie, som vist på fig. 5, og energiseres fra en liten ned-transformator 64 som er montert på en bæreplate mellom de nedre vinkelorganene 32 som.vist på fig. 4.. Primærviklingen til transformatoren 64 er koblet.til nett--forsyningen til enheten. En likeretter 65 er koblet i serie med sekundærviklingen til transformatoren 64 for- å tilveiebringe' halvbølge-likeretting av sekundærstrømmen.. Transformatoren 64 er anordnet for å ha en sekundærspenning på omkring 12 volt når primærsiden er koblet til nettspenningen ved omkring 240 volt. Transformatoren 64.bør være konstruert for en' sekundærstrøm på 2 ampere.

Det vises igjen til figurene 3 og 4, hvor stålstangen 52 som er koblet.til den øvre enden av staven 49, strekker seg parallelt med vinkelorganene '31 mot stålstaven 40, som er koblet til endene 38 og 39 av sekundærviklingene 36 til hoved-transformatoren. Som forklart tidligere,, er én ende av trådtauet som energiseres av denne transformatoren, koblet ved hjelp av- koblingsanordningen 44 til staven 40. Den andre enden' av trådtauet er koblet på samme måte til stangen 52. En ytterligere kontaktanordning med samme, form som kontaktanordningen 44, er for dette formål koblet ved hjelp av en bolt ,66 til stangen 52.

Når transformatoren på fig. 3-6 blir energisert, blir det indusert en strøm i sekundærspolene 36 som flyter opp staven 49. Staven 49 er selv under påvirkning av det magnetiske feltet som genereres av spolene 62 og 63, som energiseres fra den lille transformatoren.64. Likeretteren 65 gjør at strømmen i spolene 62 og 63 er.hovedsakelig likestrøm, slik at den magnetiske fluksen som genereres.av disse og som løper gjennom lengden av staven 49, også er likerettet. Tilstedeværelsen av denne likerettede fluksen modifiserer de magnetiske egenskapene til staven 49 og' antas i betydelig grad å forsterke den auto-matiske varmeregulerirtgen som det er vist til tidligere.

En alternativ transformator er vist på fig. 7, hvor like elementer er.antydet med like referansetall med merke. I denne transformatoren er både primærviklingene 341 og sekundær-viklingene 36' viklet i serie på en kjerne lik kjernen 30 ovenfor. Sekundærviklingene 36' er igjen viklet koaksialt med deres respektive primærviklinger 34', men er adskilt i aksial retning fra disse méd en avstand x. Velgerbrytere 70, 71 gir mulighet for å velge uttakspunkter 73, 74 ,- 75 på primærviklingene '34' for henholdsvis høye, middels og lave sekundærspenninger.

Referansetall 77 indikerer en neon-indikator.

Nettspenning blir levert til transformatoren frainn-gangsklemmer 78, 79 gjennom en kilowatt-time-måler 80. Utgangen fra hjelpetransformatoren 64' blir helbølge-likerettet ved hjelp av en brolikeretter 65' og blir matet til en magnetisk anordning 82 som skaper et magnetfelt omkring en stålstav 49' på lignende måte som for den første transformatoren.

Endene av kabelen 10 blir avsluttet fortrinnsvis ved å bruke trykkskjøter til en fleksibel kobberfletning som igjen er boltet til utgangsklemmene 45, 66 eller 45',66'.

I et forsøk med jordoppvarming ved å bruke den alternative transformatoren, ble. et marint ståltau 10 med lengde 152,4 m og diameter 31, 75 mm gravet ned i jord i en tunnel av poly-etylen. Forsøket ble utført i siste uke av november, og de brukte enhetene var 201 pr. uke. Temperaturen i jorden ble holdt på 21°C med en utetemperatur i området fra -1°C tidlig om morgenen (08.00 a.m..) til 10°C.kl. 16.3.0. Transformatoren hadde en nominell kapasitet på 3 kVA, men kunne tåle en belast-ning på 5 kVA.

Det antas at den kombinerte kretsen av en beskrevet transformator med den nedgravde lederen har en selvregulerende funksjon som automatisk regulerer strømmen, noe som skyldes noen av eller alle de følgende' grunner: 1. Økning i resistans i stålkabel-lederen forårsaket av magnetisk impedans etterhvert som temperaturen stiger, begrenser strømmen. Strømmen blir automatisk regulert av den opprinnelige temperaturen til det mediet som omgir kabelen, og i.tillegg blir det nødvendige temperaturnivå regulert ved justering av transformator-uttakene. 2. Uorden i den normale glatte elektronstrømmen i lederen forårsaket av den store vekselstrømmen ved lav spenning inter-fererer med atomstrukturen for å frembringe en sekundærkilde for varme som forhøyer den som er tilgjengelig fra konvensjonell motstand.. 3. Strøm gjennom det mediet som omgir den nakne leder-kabelen, genererer eksotermiske reaksjoner (f.eks. oksydering av organisk materiale i jorden) som fortsetter etter avbrytelsen av strøminnmatingen.

Hver av disse faktorene kan bidra til økonomisk drift av

oppvarmingssystemet.

Det antas også at forbedret vekst og rotutvikling av planter som dyrkes ved å bruke et oppvarmingsarrangement som

beskrevet, kan skyldes virkningene, enten hver for seg eller kombinert, av elektriske strømmer som flyter i vekstmediet, enten direkte mellom seksjoner av den langstrakte lederen eller som induseres av magnetiske felter som frembringes av strømmen i lederen, eller selve det magnetiske feltet.

De beskrevne anordninger av, transformatorene med forut-bestemte avstander mellom primær- og sekundær-viklingene, skaper store magnetiske barrierefelter mellom primær- og sekundær-viklingene som ikke lett faller sammen. Dette reduserer virkningene av sekundærviklingene .på primærviklingene, med tilsvarende forholdsvis høy lekkfluks. Lekkfluksen kan være tilstrekkelig høy til å tilveiebringe tilstrekkelig selv-induktans i primærviklingen til å begrense strømmen gjennom denne, selv når sekundærviklingen er kortsluttet. Den maksimale utgangsstrøm fra sekundærviklingen blir dermed begrenset, noe som gir en transformator som det er vanskelig å brenne.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte for oppvarming av et materiale, karakterisert ved at det i materialet nedgraves eller neddykkes i det minste én lengde av en hovedsakelig naken elektrisk leder, og ved at det drives en elektrisk strøm i lederen ved å forbinde denne til sekuridærsiden av en veksel- .spennings-transformator som har sine primær- og sekundær-viklinger spolet hver for seg og i avstand fra hverandre for å forstyrre faseforholdet mellom primær- og sekundær-strømmene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved. at materialet er et ikke gassfprme.t materiale.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,kara k feri-se r t ve d at lederen er langstrakt og har et tverrsnitts-" areale på minst 5 cm 2.

4. Fremgangsmåte ifølge noen av kravene 1-3, karakterisert ved at lederen er ståltau.-

5. Fremgangsmåte ifølge noen av kravene 1-4, karakterisert ved at- lederen har et overflateareale pr. lengdeenhet som er større enn 2 A," hvor A er tverr-, snittsarealet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strømmen i lederen kommer fra en vekselspenningskilde med lav spenning på mindre enn 20 volt.

7. Fremgangsmåte ifølge noen av kravene 1-6, karakterisert ved at lederen er anordnet slik at elektrisk strøm flyter i eller fra materialet som skal oppvarmes.

8. Fremgangsmåte for dyrking av planter i et vekstmedium, karakterisert ved oppvarming, av mediet ved hjelp av en fremgangsmåte .som angitt i noen av kravene 1-7, idet lederen, er nedgravd i vekstmediet eller i et underlagsmateriale for vekstmediet.

9. Fremgangsmåte for romoppvarming av.en bygning eller en -beholder ifølge noen av kravene 1-7, karakterisert ved at lederen er innstøpt i et gulv-.eller vegg-materiale. i bygningen eller beholderen.

10. Fremgangsmåte for herding av betong omfattende oppvarming av våt betong ved hjelp av en fremgangsmåte ifølge noen av kravene 1-7, ka r' ak ter i sert ved at lederen er innstøpt i betongen som skal herdes.

11. Fremgangsmåte for oppvarming av en væske ifølge noen av kravene l-3,. karakteriser,t ved at lederen er et langstrakt rørformet organ, og ved at væsken blir ført gjennom organet for å oppvarmes av dette.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at organet blir oppvarmet til en forutbestemt temperatur før væsken føres gjennom organet.

13. Elektrisk vekselstrøm-transformator for bruk til utførelse av fremgangsmåten ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved en primærvikling og en sekundærvikling som er spolet hver for seg og i avstand fra hverandre for å forstyrre faseforholdet mellom primær- og sekundær-strømmene.

14..Transformator•ifølge krav 13, karakterisert ved at sekundærviklingen er koaksial med og i aksial avstand fra primærviklingen.

15. Transformator ifølge krav 13 eller 14, karakterisert ved at primær- og sekundær-viklingene er spolet koaksialt på en enkelt kjerne.

16. Transformator ifølge krav 15, karakterisert ved .at- kjernen er -vindusformet og laminert, og på hvis motstående grener det er montert en del av primærviklingen og av sekundærviklingen.

17. Transformator ifølge noen av kravene 13' 16, karakterisert ved en stav av et ledende materiale som er koblet i serie med sekundærviklingen-, samt en anordning for generering , av et magnetisk felt på tvers av stavens akse.

18. Transformator ifølge krav 13, karakterisert ved en lengde av ståltau koblet til sekundærsiden.