Способ компенсации вихревых токов Холла в магнитогидродинамическом канале Советский патент 1988 года по МПК H02K44/08 

Изобретение относится к способам компенсации вихревых токов Холла в каналах магнитогидродинамических (МГД) устройств и может быть использовано в каналах МГД генераторов или МГД ускорителей с неоднородной проводимостью плазмы. В известных МГД генераторах вблизи охлаждаемых стенок канала образуются менее нагретые пограничные слои с неоднородной проводимостью плазмы, т.е. с неоднородной концентрацией электронов. На характеристики МГД генераторов основное влияние оказывает поперечная неоднородность около электродных стенок в направлении индуцируемого поля. Известно техническое решение, относящееся к конструкции каналов МГД устройств, согласно которому уменьшается вредное действие эффекта Холла благодаря отклонению электродных стенок от направления приложенного магнитного поля по расположению элект родов на изоляционных стенках. Вследствие этого появляется состав ляющая полного тока, текущая в направ лении магнитного поля, что и обуславливает указанный положительный эффект. Недостатками такого способа компенсации токов Холла являются: неполное использование зоны магнитного зазора в канале, уменьшение его рабочего объема за счет наклона электродных стенок, а также возникновение дополнительных токов в плазме за счет шунтирования изоляционного промежутка электродными плоскостями, вынесенными на изоляционную стенку, что вызовет, например, для фарадеевского МГД генератора уменьшение напряжения на элект родах, в результате чего значительно уменьшается указанный положительный эффект. Известен также способ компенсации вихревых токов Холла в магнитогидродинамическом канале, включающий измерение концентрации электронов в потоке плазмы и регулирование профиля п приложенного местного поля по сечению канала в соответствии с измеренной концентрацией электронов в потоке плазмы. Недостатком указанного способа яв ляется практическая неосуществимость полной компенсации вихревых токов Холла для турбулентных пограничных слоев из-за невозможности получения больших градиентов магнитной индукции. Поэтому указанный способ может быть применен только в сравнительно небольшой части зоны пограничного слоя, примыкающей к ядру потока. Целью изобретения является повышение эффективности способа путем выравнивания ЭДС Холла по сечению канала. Поставленная цель достигается тем, что профиль приложенного магнитного поля регулируют по сечению канала в зависимости от параметров потока в соответствии с соотношением где В; локальное значение магнитной индукции; локальное значение концентрации электронов и плазма; геометрический размер МГД канала в направлении В -,; значение магнитной индукции в ядре потока; геометрический размер канала в направлении концентрация электронов в ядре потока. На фиг. 1 схематически изображено Сечение канала МГД генератора для дозвуковых режимов течения плазмы с уменьшением концентрации электронов в пограничном слое около электродной стенки; на фиг. 2 - сечение МГД-канала для сверхзвуковых режимов течения с увеличением концентрации электронов в пограничйом слое. Устройство,работающее в соответствии с предложенным способом, содержит электродные стенки 1 и профилированные изоляционные стенки 2. Магнитная цепь устройства содержит неподвижные части 3 полюсов и подвижные части 4 тех же полюсов, снабженные средствами для их перемещения в направлении вектора индукции В (на чертеже не показа.ны) . Магнитная цепь содержит также шунты 5, подвижные в направлении, перпендикулярном к В и выполненные из магнитопроводного материала и дополнйтельные электромагнитные катушки 6. В зонах 7 неоднородной плазмы в пограничном слое у электродной стенки, осуществляется указанная компенсация вихревых токов Холла путем профилиро-, вания индукции магнитного поля 8.

Предложенный способ реализуется в описьшаемом устройстве, которое работает следующим образом. Рабочее тело перемещают в канале МГД генератора в направлении, перпендикулярном приложенному магнитному полю. К электродным стенкам 1 подключают нагрузку и снимают во внешнюю цепь электрический ток. Одновременно осуществляют. компенсацию вихревых токов Холла в указанном канале путем изменения профиля приложенного магнитного поля по сечению канала. Изменение поля осуществляют в соответствии с изменением концентрации электродов в потоке плазмы в пограничных областях канала и в ядре потока плазмы. Кроме того, поле изменяют в функции геометрических размеров сечения МГД канала в соответствии с вышеуказанным соотношением. Такое изменение магнитного поля осуществляют путем перемещения подвижных частей магнитной цепи в том числе щунтов 5 относительно стенок канала или изменением величины тока и направления в дополнительных катушках в магнитной цепи канала МГД генератора.

В зависимости от изменения режима течения плазмы в канале и от изменения коэффициента нагрузки МГД генератора, происходит деформация профиля

5 ,

температуры в пограничном слое. Проводимость и, следовательно, концентрация электронов является функцией

температуры. В связи с изменением

нагрузки электрической станции должен быть изменен расход рабочего тела через МГД генератор.

Таким образом,изменение параметров течения в соответствии с графиком нагрузки электрической станции потребует подстройки профиля магнитной индукции на работающем МГД канале (с тем, чтобы иметь меньшие потери

от вихревых токов Холла) в соответст-ВИИ с вьш1еуказанным соотношением.

Магнитную индукцию в зоне сечения МГД канала можно изменять несколькими способами. С помощью перемещения в вертикальном направлении подвижных частей полюсов магнита, как показано на фиг. 1 и 2, руководствуясь предложенньш соотношением, а для безжелезных магнитов - с помощью изменения магнитного зазора между катушками электромагнита. С помощью регулирования величины и направления тока в дополнительных электромагнитных катушках 6. С помощью перемещения шунтов, выполненных из магнитопроводного материала, около электродных стенок канала перпендикулярно направлению магнитного поля.

СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ВИХРЕВЫХ ТОКОВ ХОЛЛА В МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕС- КОМ КАНАЖ, включающий измерение концентрации электронов в потоке плазмы и регулирование профиля приложенного магнитного поля по сечению канала вВ^ где B^В9п,пel• t 'Я ' ^9— локальное значение магнитной индукции;Пр. - локальное значение концент- :рации электронов в плазме;Z; - геометрический размер МГД канала в направлении В.;Bjj - значение магнитной индукции в ядре потока;Z jj - геометрический размер канала в направлении В j,;п 51 -. концентрация электронов в ядре потока.S(ЛЛЬЮ повышения эффективности способа путем выравнивания ЭДО Холла по сечению канала, профиль приложенного магнитного поля регулируют по сечению канала в зависимости от параметров потока в соответствии с соотношением/X'Ki^SuiilvIv^^ ^00 СПv^uuSuSoSX-УЛиг//^>&