Изобретение относится к области прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, а именно к автономным магнитогидродинамическим (МГД) генераторам, и может быть использовано, например, в установках для геофизических исследований при электрозондировании земной коры.
Известны МГД-генераторы переменного тока, содержащие канал, средства для подачи рабочего тела и электромагнит, который подключен к сети переменного тока. Недостатком данной схемы МГД-генератора является невозможность работы ее в автономном режиме.
Наиболее близким техническим решением является автономный МГД-генератор, содержащий канал, электромагнит, конденсаторную батарею начального возбуждения, включенную через управляемый ключ параллельно обмотке электромагнита, и нагрузку.
Недостатком такого автономного МГД-генератора является то, что для получения на выходе серии униполярных импульсов необходимо между каналом и нагрузкой подключить ключ, коммутирующий сравнительную большую мощность, что уменьшает выходную мощность и удорожает конструкцию генератора.
Целью изобретения является упрощение МГД-генератора и получение на его выходе серии униполярных импульсов.
Цель достигается тем, что в предлагаемом автономном магнитогидродинамическом генераторе, содержащем канал, электромагнит, конденсаторную батарею начального возбуждения, включенную через управляемый ключ параллельно обмотке электромагнита, и нагрузку, последовательно с конденсаторной батареей начального возбуждения и параллельно с обмоткой электромагнита введены частотные управляемые ключи, соединенные с устройством для их переключения и противофазе.
На чертеже изображена электрическая схема автономного МГД-генератора.
Автономный МГД-генератор имеет канал 1, обмотку электромагнита 2, конденсаторную батарею начального возбуждения 3, частотные управляемые ключи 4, 5, устройство 6 для противофазного переключения ключей 4, 5 и нагрузку 7.
К клеммам канала 1 подключена обмотка электромагнита 2, параллельно ей подключена конденсаторная батарея начального возбуждения 3, включенная последовательно с частотным управляемым ключом 4. Ключ 5 подключен параллельно обмотке электромагнита 2.
Частотные управляемые ключи 4 и 5 соединены с устройством для их противофазного переключения 6, при этом нагрузка 7 подключена к клеммам канала 1. В других вариантах схемы нагрузка 7 может быть соединена последовательно с обмоткой электромагнита 2 к клеммам канала 1.
Работает устройство по данной схеме следующим образом.
Конденсаторная батарея начального возбуждения 3 через замкнутый частотный управляемый ключ 4 разряжается на обмотку электромагнита 2. В обмотке электромагнита 2 появляется ток, при этом в канале 1 возникает магнитная индукция, а на его клеммах появляется напряжение. Благодаря положительной обратной связи между током в обмотке электромагнита 2 и напряжением на клеммах канала 1 начинается процесс выхода генератора на режим самовозбуждения конденсаторная батарея начального возбуждения 3 оказывается опять заряженной в прежней полярности. В момент, определяемый требуемой длительностью импульса, устройство 6 для переключения ключей в противофазе размыкает частотный управляемый ключ 4 и замыкает частотный управляемый ключ 5. Обмотка электромагнита 2 оказывается закороченной, ток в ней падает до нуля, исчезает индукция в канале 1 и напряжение на его клеммах. В момент, определяемый необходимой длительностью паузы, устройство для противофазного переключения ключей 6 размыкает ключ 5 и замыкает ключ 4, а конденсаторная батарея начального возбуждения 3 заряжается на обмотку электромагнита 2 и процесс повторяется. При реализации частотных управляемых ключей 4, 5 на тиристорах серии В, величинах индуктивности обмотки магнита 34˙10-3 Гн и емкости конденсаторной батареи начального возбуждения 0,001 ф возможно получение на выходе МГД-генератора серии униполярных импульсов напряжения с частотой до 30 Гц.
Для других параметров индуктивности обмотка магнита 2 и емкости конденсаторной батареи начального возбуждения 3 выходные частоты могут быть существенно выше.
Применение устройства позволяет заменить управляемый частотный ключ, подключенный между каналом и нагрузкой, и коммутирующий большую мощность на два частотных управляемых ключа в цепи возбуждения коммутирующих более низкую мощность. Кроме того, наиболее вероятно выполнение этих ключей на основе тиристоров.
Это значит, что для их размыкания необходимо на время снизить ток, протекающий в них до нуля. В данном устройстве в моменты размыкания ключей ток, протекающий через них, по характеру работы схемы равен нулю, тогда как для случая подключения ключа между каналом и нагрузкой для его отключения необходимо устройство, обеспечивающее обратный ток через ключ, равный коммутируемому. Это устройство содержит коммутирующую емкость и дополнительные ключи на ту же мощность. (56) Электроснабжение летательных аппаратов. - Под ред. Коробова Н. Т. М. : Машиностроение, 1975, с. 85.
Велихов Е. П. , Волков Ю. М. Импульсные МГД-генераторы и глубинное электромагнитное зондирование земной коры. "Атомная энергия", т. 44, вып. 3, 1978, с. 213.
АВТОНОМНЫЙ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий канал, электромагнит, конденсаторную батарею начального возбуждения, включенную через управляемый ключ параллельно обмотке электромагнита, и нагрузку, отличающийся тем, что, с целью упрощения МГД-генератора и получения на его выходе серии униполярных импульсов, последовательно с конденсаторной батареей начального возбуждения и параллельно с обмоткой электромагнита введены частотные управляемые ключи, соединенные с устройством для их переключения в противофазе.
