Магнитогидродинамический генератор

Изобретение относится к области электротехники и направлено на усовершенствование электрических машин, используемых в силовой электроэнергетике. Технический результат состоит в повышении производительности за счет возможности повышения температуры ионизированного газа. Магнитогидродинамический (МГД) генератор выполнен с несколькими каналами, расположенными в зоне действия магнитного потока, создаваемого полюсной системой. Сечение каналов выполнено в виде сопла, обращенного к поперечной оси МГД генератора. Каналы при этом расположены по обе стороны поперечной оси МГД генератора и направлены к ней перпендикулярно. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, электрическим машинам, может быть использовано в силовой электроэнергетике, а также в летательных и космических аппаратах.

Магнитогидродинамические одноканальные генераторы известны [1], [2]. Известен также усовершенствованный их вариант, где число каналов больше двух, причем каналы расположены радиально и выполнены сужающимися в направлении оси машины [3], [4]. Этот вариант по патенту №2346378 и следует принять за аналог.

В аналоге каналы расположены радиально по отношению к оси МГД-генератора, а так же сужающимися по отношению к этой оси. Между каналами расположены постоянные магниты. Постоянные магниты теряют намагниченность при температуре свыше 300°, но в аналоге соприкасаются со стенками каналов, что не позволяет значительно поднять температуру ионизированного газа, а следовательно, и увеличить производительность МГД-генератора.

В предлагаемой конструкции этот недостаток устранятся при сохранении ряда преимуществ аналога.

Специфика конструкции и принцип действия предлагаемой конструкции МГД-генератора поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 представлен поперечный разрез МГД-генератора;

на фиг.2 - продольный его разрез.

На фиг.1 обозначены: корпус МГД-генератора - 1, каналы - 2, ферромагнитные стержни - 3, катушки обмоток возбуждения - 4, ферромагнитные накладки - 5, полость машины, в которую вводится ионизированный газ - 6, полость машины, из которой отводится ионизированный газ - 7, теплоизоляционный прокладки - 8, ось поперечного разреза машины А-А.

На фиг.2 дан продольный разрез МГД-генератора с осью В-В. На фиг.2 дополнительно нанесены следующие элементы конструкции: токосъемные электропроводящие клеммы - 9, их число равно удвоенному числу каналов. Токовая перемычка - 10. Она вынесена за пределы корпуса 1 и служит для того, чтобы обеспечивать последовательное соединение каналов, что позволяет увеличить напряжение на выходе генератора, соответственно сокращая отводимый ток от каналов через клеммы 9.

На фиг.1 показано направление магнитного потока - Ф, создаваемого катушками полюсной системы - 4, замыкающейся благодаря ферромагнитным накладкам - 5. Ферромагнитные стержни 3 формируют каналы 2 и, связанные неферромагнитной панелью на торцах, обеспечивают жесткость конструкции. На фиг.1 и фиг.2 показано направление электромагнитных сил F в каналах 2, возникающих от взаимодействия тока i_к и магнитного потока Ф. На фиг.2 показано направление скорости потока ионизированного газа - V в полости бив каналах 2, с выходом его в полость 7.

Принцип действия предлагаемой конструкции МГД-генератора следующий.

На фиг.2 пунктиром показано направление движения ионизированного газа в полости 6 и каналах 2. Причем отмечены: скорость υ₁ - скорость входа в канал и скорость υ₂ - скорость выхода из канала. Благодаря взаимодействию тока в канале - i_к с магнитным потоком Ф возникают силы F, препятствующие продвижению ионизированного газа в каналах. По этой причине скорость υ₂ значительно меньше скорости υ₁. Скорость υ₁ соответствует кинетической энергии ионизированного газа с массой его m_r, равной ; скорости υ₂ соответствует кинетическая энергия . Разница в кинетических энергиях на входе и выходе из каналов - физическая работа МГД-генератора. При вычете из нее всех потерь в МГД-генераторе, получается электромагнитная мощность МГД-генератора.

Преимущества предложенного МГД-генератора по сравнению с аналогами.

Благодаря теплоизолирующим перегородкам 8 температура ионизированного газа в канале 2 может быть значительно выше, чем температура нагрева обмоток полюсной системы при приемлемых плотностях тока в ее проводниках. Этим увеличивается производительность МГД-генератора в сопоставлении с аналогом. Более того, в предложенном варианте может быть использована полюсная система со сверхпроводниками, что нереализуемо в аналоге. Таким образом, в предложенной конструкции МГД-генератора, по сравнению с аналогом, можно радикально повысить его производительность. МГД-генератор может работать и в режиме двигателя.

Литература

1. Вольдек А.И. «Индукционные магнитодинамические машины с металлическим жидким металлом», 1970 г.

2. Бирзвалк Ю.А. «Основы теории и расчета кондукционных насосов постоянного тока», 1968 г.

3. Курбасов А.С. «Электрические машины с радиальным перемещением подвижной массы». Электричество, №1, 2009 г.

4. «Электрическая машина радиального движения», патент №2346378.

1. Магнитогидродинамический генератор с несколькими каналами, выполненными в виде сопла, и полюсной системой, обеспечивающей магнитный ток в зоне расположения каналов, отличающийся тем, что каналы расположены параллельно сверху и снизу относительно поперечной оси магнитогидродинамического генератора, и суживающиеся их части также направлены к поперечной оси.

2. Магнитогидродинамический генератор по п.1, отличающийся тем, что между каналами и обмоткой полюсной системы расположена теплоизолирующая прокладка.