Способ определения вольт-амперных характеристик элементов при испытаниях многоэлементного электрогенерирующего канала

 

Назначение: петлевые испытания многоэлементных электрогенерирующих каналов. Сущность изобретения: при определении статической вольт-амперной характеристики (ВАХ) канала измеряют зависимости срабатываемой каждым элементом непреобразованной тепловой мощности от напряжения или от тока канала, определяют значения токов 1эгк и напряжений UsrK i-канала в точках минимума этих зависимостей, а оценку линеаризирован ной ВАХ каждого элемента осуществляют из определенного соотношения.(Лс

СОКОВ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 01 J 45/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882154/21 (22) 16,11,90 (46) 07.12,92. Бюл. М 45 (71) Головное конструкторское бюро Научно-производственного обьединения "Энергия" (72) В,В.Синявский (56) Синявский В.В, и др. Проектирование и испытания термоэмиссионных твэлов. M.:

Атомиздат, 1981, с.37-41, Боев В.B. и др. Идентификация и диагностика в информацис чно-управляющих системах авиакосмической энергетики, M.:

Н а у ка, 1988, с. 156. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к методам непосредстьен ного преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при петлевых испытаниях многоэлементных электрогенерирующих каналов (Э ГК).

Во время испытаний ЭГК из последовательно соединенных электрогенерирующих элементов (ЭГЭ) измеряются интегральные выходные характеристики ЭГК, в то время как одной из важнейших задач испытаний является определение вольт-амперных характеристик (ВАХ) каждого ЭГЭ.

Известен способ определения ВАХ ЭГЭ путем расчета для заданной геометрии эмиссионных свойств электродов, заданно„„5U„„1780129 А1

ПРИ ИСПЫТАНИЯХ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩЕГО КАНАЛА (57) Назначение; петлевые испытания многоэлементных электрогенерирующих каналов. Сущность изобретения: при определении статической вольт-амперной характеристики (BAX) канала измеряют зависимости срабатываемой каждым элементом непреобразованной тепловой мощности от напряжения или от тока канала, определяют значения токов 1эгк и напряжений U>« i-канала в точках минимума этих зависимостей, а оценку линеаризирован ной

ВАХ каждого элемента осуществляют из определенного соотношения, ro поля тепловыделения и других параметров (11.

Основной недостаток — низкая точность.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения BAX ЭГЭ при испытаниях многоэлементного ЭГК, заключающийся в определении статической ВАХ при испытаниях ЭГК, расчете ожидаемых

BAX ЭГЭ и ЭГК, оценке BAX каждого ЭГЭ по результатам сравнения экспериментальной и расчетной ВАХ ЭГК (2).

Основной недостаток — низкая точность из-за недостоверности или большей погрешности закладываемых в расчет ЭГК исходных данных, в частности эмиссионных свойств и степени черноты электродов. сис1780129 а 1эгк!

1 эгк

l=1 и

1эгк!

l =1

Il — 2 1эгк!

0эгк!

Ul, или (-3) 35 1(u) = I,3

Uxx п

1эгк!

l=1

Ii — 2 1эгк!

0эгк!

Ul, темы контакта дистанционаторов с электродами, тепловых утечек через коммугационную перемычку и т,п.

Цель изобретения — повышение точности, Цель достигается предложенным способом определения ВАХ ЭГЭ при испытаниях многоэлементного ЭГК, включающим определение статической г- ".Х и-элементного ЭКГ и оценку линеаризированной ВАХ каждого из и ЭГЭ, отличающимся тем, что при определении статической ВАХ ЭГК измеряют зависимости сбрасываемой каждым ЭГЭ непреобразованной тепловой мощности от напряжения или от тока ЭГК, в точках минимума этой зависимости для каждого ЭГЭ регистрируют ток Iэгк; и напряжение U3rx а линеаризированную ВАХ каждого I-го ЭГЭ оценивают по выражению где 1! и U! — ток и напряжение i-ro ЗГЭ; и — число ЭГЭ в ЭГК, Предложенный способ реализуется следующим образом.

После установки ЭГК в составе петлевого устройства в ячейку последовательного реактора поднимают мощность реактора до рабочего значения. В ЭГК подают рабочее тело (пар цезия), после чего ЭГК начинает генерировать электроэнергию, которая отводится на внешнюю нагрузку. Непреобразованная часть тепла (примерно 90%) через систему теплосброса петлевого устройства

Отводится к теплоносителю. С помощью системы съема ВАХ путем изменения нагрузки медленно 10-30 мин снимается статическая ВАХ ЭГК (a виде зависимости

1эгк(11эгк), ВО время Cb8Ma ВАХ С помощью датчиков системы измерения сбрасываемой каждым ЭГЭ тепловой мощности, выполненной. например, в виде секционированного по числу ЭГЭ калориметра или термопар, расположенных на чехле ЭГК напротив каждого ЭГЭ, измеряется сбрасываемая каждый ЭГЭ непреобразованная тепловая мощность Ger!i (1эгк) или Qrl>p (0эгк). В точке максимума генерируемой каждый ЭГЭ электрической мощности

V=max наблюдается минимум Q<6g, так как суммарная тепловая мощность каждого

ЭГЭ есть сУмма Qr a!i и генеРиРУемой мощности Иl!.

Для каждого I-го ЭГЭ находят минимум зависимости Овдбр(Уэ к) или Oral>; (I,r,), регистрируют значение 0эгк! или Iэгк! í

МИНИМУМОВ ЗаВИСИМОСтИ Овдбр(0эгк). В ТОЧКЕ минимума Осер!(0эгк) будет максимум Nlb который для линейных ВАХ реализуется в

5 точке с Ul=Uxx /2 и Il= lкэ! /2, где Uxx! u

1кэ! — эффективные значения напряжения холостого хода и тока короткого замыкания

ВАХ I-го ЭГЭ. Так как в каждой точке минимума Ожр(0эгк) измерено 1эгк!, через все последовательно соединенные ЭГЭ проходит один и тот же ток, то для каждого ЭГЭ известны 1кэ! =- 2 1эгк! . Для определения

Uxx воспользуемся тем, что в точках гене15 рирования максимальной мощности отношения токов и напряжений отдельных ЭГЭ примерно равны, поэтому можно принять, что

1эгк

Uxx! =2 U! =,0эгк

1эгк! ! =1

Формула линеаризированной ВАХ может быть записана в виде

Следовательно, из выражения (4) с учетом уравнения (3) для каждого ЭГЭ может быть оценена линеаризированная ВАХ по выражению

Входящие в формулу значения параметров 1эгк! и Оэгк! зарегистрированы во время съема ВАХ, 50

После изменения режима испытаний, например тепловой мощности, температуры коллектора, давления рабочего тела, производят съем ВАХ ЭГК и определение Il(U!) производят аналогично, Эффективность и реализуемость предлагаемого способа были проведены путем математического моделирования, По предложенному способу погрешность определе1780129

1эгк =1

t(=2 1эгк Ui

0эгк где 1 и U> — ток и напряжение 1-го элемента соответственно, А и В.

Составитель В.Синявский

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Лукач

Редактор Т.Купрякова

Заказ 4439 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ния снизилась примерно в три раза относительно прототипа, Для реальных условий многоэлементных ЭГК с ЭГЭ, характеристики которых различаются обычно не более чем на 20- 5

30ь, погрешность метода 3 — 5 . Таким образом, предлагаемый метод позволяет непосредственно во время испытаний ЭГК определить ВАХ каждого ЭГЭ с повышенНОЙ ТОЧНОСТЬЮ. 10

Формула изобретения

Способ определения вольт-амперных характеристик элементов при испытаниях многоэлементного электрогенерирующего канала, включающий определение статиче- 15 ской вольт-амперной характеристики и-элементного канала и . оценку линеаризированной вольт-амперной характеристики каждого из п-элементов, о т л и ча ю шийся тем, что, с целью повышения 20 точности, при определении статической вольт-амперной характеристики канала измеряют зависимости сбрасываемой каждым элементом непреобразованной тепловой мощности от напряжения или от тока канала, определяют значения токов I>«и напряжения 4гк канала в точках минимума зависимостей сбрасываемых каждым из и элементов непреобразованной тепловой мощности от тока или напряжения, а оценку линеаризированной вольт-амперной характеристики каждого из и элементов осуществляют из соотношения