Способ компенсации паразитных токов Холла в канале магнитогидродинамического генератора Советский патент 1988 года по МПК H02K44/08 

Изобретение относится к области магнитной гидродинамики, а именно, к способам компенсации паразитных то ков Холла в каналах магнитогидродинамических (МГД) генераторов или МГД-ускорителей с неоднородной проводимостью плазмы и может быть использовано в МГД-каналах рамочной конструкции и каналах с секционированными изоляционными стенками, имею щими различную конфигурацию поперечного сечения. Известен способ уменьшения паразитных токов Холла в прямоугольном канале, содержащем изоляционные стен ки, состоящие из электроизолированных между собой электропроводных эле ментов и секционированные в продольном- направлении электродные стенки, заключающийся в том, что близлежащие . к электродным стенкам электропроводные элементы изоляционньж стенок и электроды, расположенные в одном сечении канала, электрически соединяют ся между собой через измерительные приборы (амперметры) и подсоединяются симметрично относительно оси пото ка к поперечной нагрузке. Данному способу присущ недостаток состояний в шунтировании электропроводных элементов изоляционных стенок что создает дополнительные паразитны токи в плазме и уменьшает поперечное напряжение и, следовательно, уменьшает КПД МГД-генератора.

Недостатком указанного способа является, кроме того, отсутствие регулирования с цепью, выравнивания ЭДС Холла по сечению канала и, следовательно, наличие нескомпенсированных паразитных токов Холла в канале.

Из известньк способов компенсации паразитных токов Холла в МГД-канале, наиболее близким к заявленному является способ, принятый за прототип.

Известный способ компенсации паразитных токов Холла в канале магнитогидродинамического генератора заключается в измерении параметров потока плазмы, измерении и регулировании приложенного магнитного поля и тока по сечению канала в соответствии с измеренной концентрацией электронов в потоке плазмы.

Известньй способ характеризуется регулированием магнитного поля и тока в сечении канала по соотношению

/J,-(UjB- - Е,,. ) const ,

де Е ;

-локальное значение поперечной напряженности электрического поля;

Ui В.

-локальная скорость потока;

-локальное значение магнитной индукции;

-локальное значение параметра Холла.

Предложенный способ может быть реализован в МГД-каналах рамочной конструкции и каналах с секционированными изоляционными стенками.

На чертеже изображено сечение канала МГД-генератора с зондами для мерения параметров плазмы и схемой подключения тиристорных устройств.

Изображенное на чертеже устройство канала МГД-генератора, в котором может быть реализован предложенньп const., где В; локальное значение магнитной индукции в зоне сечения канала с геометрическим размером Z; ; геометрический размер сечения канала в направлении магнитной индукции В; ; поперечная компонента тока нагрузки в зоне сечения канала с геометрическим размером Z ; концентрация электронов в зоне сечения канала с геометрическим размером Z. . Недостатком указанного способа являетмя то, что он может быть применен только для каналов с секционированными электродными и изоляционными стенками. Целью настоящего изобретения является повьшение КПД и ресурса МГДгенератора путем выравнивания ЭДС Холла по сечению канала. Указанная цель достигается тем, что измеряют локальные значения поперечной напряженности электрического поля и регулируют токи в цепях между электропроводными элементами электродных и электроизоляционных стенок с помощью регуляторов постоянного тока, при этом поддерживают постоянным по сечению канала соотношение: способ, содержит электропроводные эле менты 1 изоляционных стенок 2 и элек тродных стенок 3, представляющие собой рамки, выполненные из металлов с низкой или высокой 1лектропроводностью, которые могут быть сплошными или разрезными, т.е. с электроизоляционными промежутками. Электропровод ные элементы 1 могут также представлять собой модули, секционированные в поперечном и продольном направлениях. Устройство содержит также регулируемые по току тиристорные устройства 4, нагрузочное устройство 5, кото рое может быть подключено как в продольном, так и в поперечном направлениях по отношению к вектору скорос ти потока плазмы 6 (пунктиром на рисунке показано поперечное подключение нагрузки), зону поперечной неоднородности плазмы 7 около электродных стенок, полюса магнита 8, измеритель 9, фиксирующий потенциалы плазмы, из меряемые с помощью датчиков 10, и мес тоположение датчиков. Предложенный способ реализуется в приведенном на чертеже устройстве, которое работает следующим образом. Рабочее тело перемещают в канапе МГДгенератора в направлении 6, перпендикулярном приложенному магнитному полю. Электропроводные элементы 1, нахЪдяпщеся в одном сечении канала в зоне поперечной неоднородности плаз;мы 7 около электродных стенок 3 подключают с помощью коммутационной аппаратуры (на чертеже не показано) через тиристорные устройств а 4, ориентированные на пропускание нагрузочного тока к электропроводным элементам расположенным на электродных стенках 3. Затем включают нагрузку 5, которая может быть подсоединена к каналу в продольном направлении (на чертеже не показано) или в поперечном, а также в обоих направлениях. Параметры плазмы и магнитную индукцию в поперечных сечениях канала измеряют известньгми методами, они могут быть также определены и расчетным путем для каждого режима работы генератора в соответствии с графиком нагрузки. Поперечную напряженность электрическо-. го поля Еу , наиболее чувствительный, параметр к неоднородности потока и изменению режима работы генератора, измеряют с помощью подвижных и неподвижных датчиков измерения потенциала плазмы 10 и измерители 9, фиксирующего величину потенциала и местоположение датчиков. По разности потенциалов Lf, и расстоянию между точками измеренля потенциалов ду определяют напряженность электрического поля По измеренным параметрам плазмы вычисляют ЭДС Холла в сечении канала по приведенному соотношению. В случае отсутствия постоянства ЭДС Холла по сечению канала, производят регулировку тока с помощью тиристорных устройств 4, после чего опять повторяют операции измерения параметров плазмы и вычисление ЭДС Холла по сечению канала. Операции регулировки тока, измерения параметров плазмы и вычисление ЭДС Холла повторяют до момента получения требуемого выравнивания ЭДС Холла по сечению канала. Указанные операции по выравниванию ЭДС Холла повторяют также при каждом изменении режима работы электрической станции в соответствии с графиком нагрузки, когда требуется менять расход рабочего тела и коэффициент нагрузки МГД-генератора, так как при этом меняется и перераслределяется скорость течения потока плазмы в канале, что влечет за собой деформацию профиля температуры в пограничном слое. Деформация профиля температуры повлечет за собой перераспределение параметров плазмы и, главным образом, поперечной напряженности электрического поля из-за резкого изменения проводимости. Остальные параметры плазмы, входящие в приведенное соотношение, консервативны (К изменению температуры. В качестве регуляторов тока вместо тиристорных устройств 4 могут быть применены, например, регулируемые омические сопротивления. Для МГД-генераторов со слабым изменением параметров омические сопротивления могут быть не регулируемыми и в силу своей простоты могут . также найти применение. Однако потери в омических сопротивлениях превышают . потери в тиристорных устройствах. Использование изобретения позволит увеличить КПД МГД-генератора за счет уменьшения паразитных токов Холла для любой конфигурации поперечного сечения канала и увеличить ресурс работы

57665236

МГД-генератора за счет вырапмивания Кроме того, за счет внешней коммупоперечной напряженности по сечениютации нагрузочных цепей возможно приканала, что снизит вероятность элект-менение вместо используемых в настоярнческого пробоя электроизоляционныхщее время дорогостоящих элементов капромежутков канала и улучшит условиянала из меди (рамок) менее дорогостоих работы.ящих, например из нержавеющей стали.

СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ПАРАЗИТНЫХ ТОКОВ ХОЛЛА В КАНАЛЕ МАГНИТОГИДРОДИНАЮ1ЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА, включающий измерение параметров потока плазмы, измерение и регулирование профиля приложенного магнитного поля и то ка по сечению канала в соответствии с измеренной концентрацией электронов в потоке плазмы и в соответствии с профилем сечения канала, о т л и Чающийся тем, что, с целью повышения КПД и ресурса магнитогидродинамического генератора путем выравнивания ЭДС Холла по сечению канала, измеряют локальные значения поперечной напряженности электрического поля и регулируют, токи в цепях между электропроводными элементами электродных и электроизоляционных стенок «с помощью регуляторов.постоянного тока, при этом поддерживают постоянным по сечению канала соотношение: /3,(и,-Б ,. - Е,,; ) const., где - локальное значение поперечной напряженности электрического поля; и - локальная скорость потока; (П В. - локальное значение магнитной индукции; (i - локальное значение параметра Холла. «1 сл Ьд Од