Способ определения вольт-амперных характеристик элементов при испытаниях многоэлементного электрогенерирующего канала Советский патент 1992 года по МПК H01J45/00 

Изобретение относится к методам непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при петлевых испытаниях многоэлементных электрогенерирующих каналов (ЭГК).

Во время испгытаний 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, заданного поля тепловыделения и других параметров 1.

Основной недостаток - низкая точность.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения ВАХ ЭГЭ при испытаниях многоэлементного ЭГК, заключающийся в определении статической ВАХ при испытаниях ЭГК, расчете ожидаемых ВАХ ЭГЭ и ЭГК, оценке ВАХ 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, сиетемы 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 F п-элементного ЭКГ и оценку линеаризированной ВАХ каждого из п 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 isncj и напря.жение UsrKi , а линеаризированную ВАХ каждого 1-го ЭГЭ оценивают по выражению

S эгк| 21эгк|-Ц 1 -Ul,

0)

и,

ЭГК1 где 1| и Ul - ток и напряжение 1-го ЭГЭ; п -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 отвадится 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 (в виде зависимости 1эгк(иэгк). Во время съема 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 Осбо(1эгк) или Осбр (иэгк). В точке максимума генерируемой каждый ЭГЭ электрической мощности наблюдается минимум Осбрь так как суммарная тепловая мощность каждого ЭГЭ есть сумма Осбр и генерируемой MoatHOCTM Wi. Для каждого 1-го ЭГЭ находят минимум зависимости ОсбрСУэгк) или Осбр,- (1эгк), регистрируют значение Uarxi или эгк| для п минимумов зависимости Осбр(иэгк). В точке минимума Qc6pi (Usrx) будет максимум Wi, который для линейных ВАХ реализуется в

точке с UrUxx /2 и 1| 1кз| /2, где Uxxi и кз| эффективные значения напряжения холостого хода и тока короткого замыкания ВАХ 1-го ЭГЭ. Так как в каждой точке минимума Осбр(иэгк) измерено 1эгк| - через все последовательна соединенные ЭГЭ проходит один и тот же ток, то для каждого ЭГЭ известны 1кз 2 UrKf . Для определения Uxx воспользуемся тем, что в точках генерирования максимальной мощности отношения токов и напряжений отдельных ЭГЭ примерно равны, поэтому можно принять, что

ЭГК|

(2)

эгк|

I 1 Uxxi 2 Ul и Формула линеаризированной ВАХ может быть записана в виде 1(и) 1кз-- -и. Следовательно, из выражения (4) с учетом уравнения (3) для каждого ЭГЭ может быть оценена линеаризированная ВАХ по выражению I . п t li - 1эгк|п иэгк Входящие в формулу значения параметров 1эгк1 и UarKi зарегистрированы во время съема ВАХ, После изменения режима испытаний, например тепловой мощности, температуры коллектора, давления рабочего тела, производят съем ВАХ ЭГК и определение li(Ui) производят аналогично. Эффективность и реализуемость предлагаемого способа были проведены путем математического моделирования. По предложенному способу погрешность определения снизилась примерно в три раза относительно прототипа.

Для реальных условий многоэлементных ЭГК с ЭГЭ, характеристики которых различаются обычно не более чем на 2030%, погрешность метода 3-5%, Таким образом, предлагаемый метод позволяет непосредственно во время испытаний ЭГК определить ВАК каждого ЭГЭ с повышенной точностью. Формула изобретения Способ определения вольт-амперных характеристик элементов при испытаниях многозлементного электрогенерирующего канала, включающий определение статической вольт-амперной характеристики п-элементного канала и . оценку линеаризированной вольт-амперной характеристики каждого из п-элементсв, отличающийся тем, что, с целью повышения 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 1эгк и напряжения Уагк канала в точках минимума зависимостей сбрасываемых каждым из п элементов непреобразованной тепловой мощности оттока или напряжения, а оценку линеаризированной вольт-амперной характеристики каждого из п элементов осуществляют из соотношения

2) 1эГ1С1

2 1эгкг

Ui,

и

ЭГК|

где 1| и Ui - ток и напряжение 1-го элемента соответственно, А и В.

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