Униполярная машина переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - расширение функци 1771- ональных возможностей и повышение КПД. Униполярная машина переменного типа содержит статор с магнитопроводом 1 и обмоткой возбуждения, ротор с валом, подключенный к обмотке возбуждения. Обмотка возбуждения выполнена в виде трех противостоящих электродов 2 и 3 полутопливного элемента, конечные и начальные выводы которого подключены ктиристорному коммутатору 4, к управляющему входу которого подсоединена следящая индукционная обмотка. Последняя соединена со скользящими контактами ротора 5. Центробежный насос 7 для прокачки электролита между электродами механически связан с валом ротора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 К 31/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и, 4 Э

ОО

О

Ф

Фиг. 2 (21) 4747156/07 (22) 10.10.89 (46) 23.04.92, Бюл. ¹ 15 (75) О.П.Забак (53) 621.313(088.8) (56) Бертинов А.И. Униполярная машина переменного тока. — Доклады НТК МАИ, 1969, с.45 — 56, Авторское свидетельство СССР № 1186055, 1984.

Авторское свидетельство СССР

No1544139, кл. Н 02 Н 31/00, 1988. (54) УНИПОЛЯРНАЯ МАШИНА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — расширение функци Т ) !

Ж, „1728940 А1 ональных возможностей и повышение КПД.

Униполярная машина переменного типа содержит статор с магнитопроводом 1 и обмоткой возбуждения, ротор с валом, подключенный к обмотке возбуждения. Обмотка возбуждения выполнена в виде трех противостоящих электродов 2 и 3 полутопливного элемента, конечные и начальные выводы которого подключены к тиристорному коммутатору 4, к управляющему входу которого подсоединена следящая индукционная обмотка. Последняя соединена со скользящими контактами ротора 5. Центробежный насос 7 для прокачки электролита между электродами механически связан с валом ротора. 1 з.п, ф-лы, 4 ил.

1728940

Изобретение относится к электроэнергетике. а именно к электрохимическим и электромеханическим преобразователям, и является агрегатом, обратимо преобразующим химические и механические формы энергии.

Известна униполярная машина, в которой якорем-статором является цилиндрический топливный элемент, активируемый магнитно-спиновым эффектом и размещенный в воздушном зазоре магнитопроводного ротора-индуктора.

Эта машина имеет высокий КПД, но низкие пусковые характеристики из-за массивного ротора-индуктора, которые ограничивают ее применение в народном хозяйстве. Взрывоопасная близость водорода и кислорода, необходимых для питания ТЭ, усложняет ее эксплуатацию.

Известен электрохимический преобразователь, содержащий кислород в твердофазном состоянии в одном из электродов— полутопливный элемент. Энергопреобраэование в нем происходит в стационарном режиме без прокачки электролита.

Известна униполярная машина переменного тока, в которой однонаправленная электромагнитная сила, вращающая ротор, создается взаимодействием синхронно изменяющих направление поля тока якоря и поля индуктора.

Такое электромагнитно-динамичное взаимодействие повышаетудельные энергетические показатели машины, но использовать ее в таком виде для химико-электромеханического преобразования невозможно.

Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей униполярной машины переменного тока и повышение КПД химико-электромеханического преобразования.

Поставленная цель достигается размещением противостоящих витков двойного полутопливного элемента в воздушном зазоре магнитопроводного статора, прокачиванием электролита между электродами центробежным насосом, вращаемым валом ротора, и поочередной коммутацией начальных и конечных выводов обмоток из этих электродов тиристорным коммутатором, управляемым индукционной следящей обмоткой, обеспечивающей электромагнитный резонанс.

На фиг.1 показана униполярная машина, осевой разрез; на фиг.2 — ее схема с полуторавитковым полутопливным элементом (направления электрического тока и магнитного потока показаны при включении внешнего анода), на фиг.3— эквивалентная схема электромагнитного

55 преобразования с токовой диаграммой; на фиг.4 — вариант последовательного соединения витков — ячеек двух полутопливных элементов, разделенных изоляционной прокладкой.

Обмотка возбуждения ленточного полутопливного элемента расположена в цилиндрической части воздушного зазора магнитопровода 1. Она состоит из трех расположенных с зазором друг против друга электродов (газодиффузионные аноды 2 и средний, сплошной, катод 3). Начальные и конечные выводы этих обмоток подключены ктиристорным ключам коммутатора 4. обеспечивающего их поочередное подключение к осевому и периферическому скользящим контактам ротора 5. Витки электродов скреплены между собой диэлектриком и являются расположенными одна в другой трубами, замкнутыми по торцам кольцевыми диэлектрическими коллекторами б, имеющими трубчатое соединение с центробежным насосом 7, вращаемым валом ротора 5.

Эти трубы укреплены в герметичной цилиндрической полости, в верхнюю часть которой по трубке 8 поступает водород, а нижняя часть этой полости соединена с клапаном 9, обеспечивающим отток электролита, просачивающегося сквозь газодиффузионные электроды. На магнитопровод также намотана следящая индукционная обмотка 10, подсоединенная к управляющему блоку тиристорного коммутатора 4.

Водород, поступая по трубке 8 в цилиндрические полости вокруг обмотки возбуждения из витков полутопливных элементов, проходит сквозь газодиффузионные электроды 2 и, ионизируясь, вступает в электрохимическую реакцию, создавая ионный ток между противостоящими поверхностями витков катодного электрода 3, один из выводов которого через ключ коммутатора 4, скользящие контакты ротора 5 и другой ключ подключен к противоположному выводу анода 2. По виткам этой электродной пары и по якорю начинает течь электрический ток, возбуждающий магнитное поле, которое посредством магнитопровода статора пересекает рабочую часть якоря и, взаимодействуя с полем его тока, создает электромагнитную силу, вращающую ротор 5, При нарастании тока происходит поляризация рабочих поверхностей этой пары электродов, препятствующая дальнейшему увеличению тока. В, следящей обмотке 10 ток перестает индуцироваться, и в этот момент коммутатор 4 отключает от якоря поляризованные электроды и включает противоположные выводы другой пары витков-электродов, между которыми начи1728940

1 нается описанный процесс, при этом ток в цепи обмотка — якорь начинает течь в обратном направлении, возбуждая магнитный поток противоположного направления.

Электромагнитная сила, действующая на

sIKopI, сохраняет свою однонаправлен-. ность, а нарастание магнитного потока противоположного направления разворачивает парамагнитные диполи поляризованного слоя отключенных электродов и снимает эту поляризацию. Прокачиваемая центробежным насосом 7 ионосодержащая среда активизирует конвекцию между электродами

2 и 3, ускоряя массоперенос. При принудительном вращении ротора за счет остаточного магнетизма машина начинает работать как генератор с самовозбуждением, выделяя водород и восстанавливая оксидный электрод, Для уменьшения омических энергопотерь в проводниках якорной цепи на подвижных токосъемниках и в коммутаторе электроды витков полутопливных элементов можно соединить последовательно, что повышает напряжение источника. электрического тока. С этой же целью электроды полутопливных элементов армированы низкоомным проводником.

Формула изобретения

1. Униполярная машина переменного тока, содержащая статор с магнитопроводом и обмоткой возбуждения, ротор с ва5 лом, подключенный к обмотке возбуждения через скользящие контакты, при этом обмотка возбуждения выполнена в виде электродов электрохимического источника с электролитом, отличающаяся тем, 10 что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения КПД, снабжена следящей индукционной обмоткой, управляемым тиристорным коммутатором, центробежным насосом для прокачки элек15 трал ита между электродами, а витки обмотки возбуждения образованы тремя противостоящими электродами полутопливных элементов, конечные и начальные выводы которых подключены к тиристорному коммутатору, к

20 управляющему входу которого подсоединена следящая индукционная обмотка, подключенная к скользящим контактам якоря-ротора, а центробежный насос механически связан с валом ротора.

25 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что снабжена дополнительным полутопливным элементом и диэлектрической перегородкой. установленной между основным и дополнительным полутопливным элемента30 ми, которые соединены последовательно.

Составитель О. Забак

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Заказ 1413 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101