Линейный генератор переменного тока

 

и ц 752652

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.12.75 (21) 2195847/24-07 (51) М Кa

Н 02К 35/00 с присоединением заявки № 2509409/24-07

Государственный комитет (23) Приоритет по п. 2 18.08.77 (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень ¹ 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (53) УДК 621.313.17 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения С. А. Аронов, В. А. Ьашилов, Н. М. Волков и С. Д. Духовлинов

Научно-производственое объединение «Энергия» (71) Заявитель (54) ЛИНЕЙНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕНОГО ТОКА

Изобретение относится к производству электроэнергии, а именно к устройствам для преобразования механической энергии первичного двигателя, например теплового, в электрическую и предназначено для ис- 5 пользования преимущественно в качестве транспортных энергетических установок, а также в качестве аварийных источников электроэнергии.

Известен линейный генератор, содержа- Ip щий неподвижную магнитную систему и подвижной якорь, выполненный в виде витка из электропроводного материала и частично расположенный в зазоре магнитной системы (1). 15

Такой генератор имеет сравнительно большую массу частей, участвующих в возвратно-поступательном движении, и высокие тепловые нагрузки, ограничивающие плотность тока в якоре. 20

Известен также линейный генератор переменного тока, содержащий неподвижную магнитную систему и якорь в виде пластины из электропроводного материала, помещенный в заполненную жидким металлом камеру, к которой примыкают электроды (2).

Данный генератор является наиболее близким к описываемому изобретению. Масса и габариты этого линейного генератора также значительны, что определяется рядом причин. Во-первых, большими гидравлическими потерямп, возникающими при перекачке жидкого металла в зазорах между якорем и стенками камеры, которые тем больше, чем меньше эти зазоры. Во-вторых, потерями на вихревые токи, вызванные электродвижущейся силой, наведенной в жидком металле и имеющей направление, противоположное электродвижущей силе якоря, так как якорь и жидкий металл перемещаются в зазоре системы возбуждения в противоположных направлениях. Эти потери тем больше, чем больше зазоры между якорем и стенками камеры.

Камера с жидким металлом представляет собой отрезок трубы, закрытый с обоих концов спльфонамп. Наличие сильфонов исключает возможность работы с высокими частотами (порядка 100 Гц) и существенно снижает долговечность генератора, так как ресурс их работы невелик.

Целью настоящего изобретения является уменьшение массы и габаритов, повышение

КПД. Указанная цель достигается тем, что камера выполняется в виде замкнутого контура пз последовательно соединенных каналов с жидким металлом, в каждом из которых имеется своя пластина из электропроводного материала.

752Ь52

На фиг. 1 показан линейный генератор переменного тока двухканального исполнения, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез; на фиг. 3 — линейный генератор переменного тока многоканального исполнения, поперечный разрез; на фиг. 4 — развертка генератора на фиг. 3.

Генератор содержит неподвижную магнитную систему 1 с полюсами 2, камеру 3 с последовательно соединенными каналами

4, частично расположенную в зазоре магнитной системы и заполненную жидким металлом, якорь 5, состоящий из пластин, выполненных из материала с относительно высокой электропроводностью и малым удельным весом, например из алюминия, разделенный в поперечном к движению направлении изоляционными прокладками 6, электроды 7, 8 и тепловые двигатели 9. Поршни

10 тепловых двигателей соединены посредством штоков 11, проходящих через уплотнения 12, с пластинами якоря. Якорь, жидкий металл и электроды образуют замкнутый виток, являющийся первичной обмоткой трансформатора, имеющего сердечник

13 и вторичную обмотку 14, к которой подсоединяется нагрузка.

При выполнении генератора многоканальным последовательно соединенные каналы

4 располагаются на гранях прямой призмы, основанием которой является правильный многоугольник. Магнитная система при этом, как показано на фиг. 3, включает в себя магнитопровод и катушки возбуждения 15. Участки каналов 4, на которых находятся пластины якоря 5, расположены в зазорах магнитопровода, причем так, что пх оси, совпадающие с направлением движения пластин якоря 5, параллельны друг другу.

Электроды 7, 8 соединяют каналы электрически последовательно и согласно друг с другом и служат для подключения нагрузки. Пластины якоря 5 посредством штоков 11, проходящих через уплотнения 12, соединены с двигателем, например, свободно-поршневым внутреннего сгорания. Стенки 16 каналов 4 выполнены из электроизоляционного материала.

Работает генератор следующим образом.

При движении поршней теплового двигателя пластины якоря совершают возвратнопоступательное движение во взаимно противоположных направлениях в создаваемом магнитной системой магнитном поле, имеющем одинаковое направление в параллельных ветвях камеры. В связи с этим в пластинах якоря наводится переменная электродвижущая сила, а так как пластины якоря, жидкий металл и электроды образуют электрически замкнутый виток, то в последнем возникает переменный ток, вызванный электродвижущей силой, равной сумме электродвижущих сил пластин якоря.

Поперечная шихтовка пластин якоря вве5

65 дена для уменьшения продольных токов, обусловленных реакцией якоря, что увеличивает коэффициент полезного действия генератора.

Для заполнения камеры может быть использован эвтектический сплав натрия и калия, находящийся в рабочем состоянии при температуре 100 С и обеспечивающий как надежный электрический контакт между подвижными и неподвижными частями, так и эффективный теплоотвод от первых ко вторым. Соединение каналов в замкнутый контур позволяет выбрать поперечные размеры пластин якоря 5 близкими к поперечному размеру канала 4, что обеспечивает гидравлическую синхронизацию движения якорей за счет перемещения жидкого металла, находящегося между пластинами якоря 5, и обуславливает незначительную величину шунтирующих токов в слоях жидкого металла, находящихся в зазорах между пластинами якоря 5 и стенками каналов 4. При выполнении генератора с числом каналов четным и большим двух о» уравновешен, так как перемещение центра масс отсутствует, а суммарный момент инерционных сил относительно него равен нулю.

В связи с тем, что ЭДС, генерируемая в одной пластине якоря 5, невелика, порядка одного вольта, целесообразно электроды и каналы замкнуть накоротко и использовать этот короткозамкнутый виток в качестве первичной обмотки трансформатора.

Данная конструкция линейного генератора переменного тока обеспечивает возможность получения относительно небольших величин массы перемещаемых частей, что, в свою очсредь, позволяет работать прн частотах порядка 100 Гц, что обеспечивает высокие удельные весогабаритные показатели. Рабочий процесс в каналах генератора благодаря уменьшению гидравлических и электрических потерь происходит с малыми потерями, что обеспечивает возможность достижения высокого КПД. Выполнение генератора многоканальным устраняет вибрации. Все основные элементы генератора могут эксплуатироваться в течение длительного времени, что позволяет достигнуть большого ресурса.

Формула изобретения

1. Линейный генератор переменного тока, содержащий неподвижную магнитную систему и якорь в виде пластины из электропроводного материала, помещенный в заполненную жидким металлом камеру, к которой примыкают электроды, о т л и ч а ющи и с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, повышения КПД, камера выполнена в виде замкнутого контура из последовательно соединенных каналов с жидким металлом, в каждом из которых имеется своя пластина из электропроводного материала.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что последовательно соединенные каналы расположены на гранях прямой призмы, основанием которой является правильный многоугольник.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Nenartige XVechselstrom — Gemratoreh», «El ektro-Auzeiger Esslu», Nr. 22-24, Nov.

1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 535678, кл. Н 02К 35 00, 1974.

752652

Риз. 3

Pgz. 9

Составитель С, Венгржановская

Тех рея А. Кам ьпш н икова

1зедактор В. Левятов

Корректор А. Степанова

Заказ 1461/7 Изд. № 389 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2