Способ компенсации паразитных токов холла в канале магнитогидродинамического генератора

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„766523 (51)4 Н 02 К 44/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 271354 1./24-25 (22) 17.01.79 (46) 30. 10.88. Бюл .. Р 40 ;(U B; — Е ) cons t. где Е,„;

U;

В;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРьтий (71) Институт высоких температур АН

СССР (72) А.А.Белоглазов (53) 621.362:538.4 (088.8) (54)(57) СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ПАРАЗИТНИХ ТОКОВ ХОЛЛА В КАНАЛЕ ИАГНИТОГИДРОДИНАИИЧЕСКОГО 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— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения 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:

- локальное значение поперечной напряженности электрического поля;: cI — локальная скорость потока; — локальное значение магнитной индукции; — локальное значение парамет,— р% ра Холла. 8

766523

Ió, — const., n ; Е,. где В;

1 и е где Е„;

Изобретение относится к области магнитной гидродинамики, а именно, к способам компенсации паразитных токов 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, имеющими различную конфигурацию поперечного сечения.

Известен способ уменьшения паразитных токов Холла в прямоугольном канале, содержащем изоляционные стенки, состоящие из электроизолированных между собой электропроводных эле- ментов и секционированные в продольном направлении электродные стенки, 2п заключающийся в том, что близлежащие .к электродным стенкам электропровод-! ные элементы изоляционных стенок и электроды, расположенные в одном се-: чении канала, электрически соединяют- 25 ся между собой через измерительные приборы (амперметры) и подсоединяются симметрично относительно оси потока к поперечной нагрузке.

Данному способу присущ недостаток, 3Q состоящий в шунтировании электропроводных элементов изоляционных стенок, что создает дополнительные паразитные токи B плазме и уменьшает поперечное напряжение и, следовательно, уменьшает КПД МГД-генератора.

Недостатком указанного способа является, кроме того, отсутствие регулирования с целью. выравнивания ЭДС 40

Холла по сечению канала и, следовательно, наличие нескомпенсированных паразитных токов Холла в канале.

Из известных 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.

Известный способ характеризуется регулированием магнитного поля и тока в сечении канала по соотношению локальное значение магнитной индукции в зоне сечения канала с геометрическим размером Е; геометрический размер сечения канала в направлении магнитной индукции В; поперечная компонента тока нагрузки в зоне сечения канала с rеометрическим размером Z; концентрация электронов в зоне сечения канала с геометрическим размером Z.

Педостатком указанного способа являетмя то, что он может быть применен только для каналов с секционированными электродными и изоляционными стенками.

Целью настоящего изобретения является повышение КПД и ресурса МГДгенератора путем выравнивания ЭДС

Холла по сечению канала.

Укаэанная цель достигается тем, что измеряют локальные значения попе-! речной 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:

p; (U;B; — E „; ) = const, локальное значение поперечной напряженности электрического поля; локальная скорость потока; локальное значение магнитной индукции; локальное значение параметра Холла.

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

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

Изображенное на чертеже устройство канала МГД-генератора, в котором может быть реализован предложенньп

766523 способ, содержит электропроводные элементы 1 изоляционных стенок 2 и электродных стенок 3, представляющие собой рамки, выполненные из металлов с низкой или высокой электропроводностью, которые могут быть сплошными или разрезными, т.е. с электроизоляционными промежутками. Электропроводные 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, которое может быть подключено как в продольном, так и в поперечном направлениях по отношению к вектору скорости 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- 25 меряемые с помощью датчиков 10, и местоположение датчиков.

Предложенный способ реализуется в приведенном на чертеже устройстве, которое работает следующим образом.

Рабочее тело перемещают в канале МГДгенератора в направлении б, перпендикулярном приложенному магнитному полю. Электропроводные элементы 1, на ходящиеся в одном сечении канала в зоне поперечной неоднородности плазмы 7 около электродных стенок 3 подключают с помощью коммутационной аппаратуры (на чертеже не показано) через тиристорные устройства 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 известными методами, они могут быть так50 же определены и расчетным путем для каждого режима работы генератора в соответствии с графиком нагрузки. По- перечную напряженность электрического поля Е наиболее чувствительный

У параметр к неоднородности потока и изменению режима работы генератора, измеряют с помощью подвижных и неподвижных датчиков измерения потенциала плазмы 10 и измерителя 9, фиксирующего величину потенциала и местоположение датчиков. По разности потенциалов и с(и расстоянию между точками измерения 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 перераспределейие параметров плазмы и, главным образом, поперечной напряженности электрического поля из-за резкого изменения проводимости. Остальные параметры плазмы, входящие в приведенное соотношение, консервативны

1к 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

766523

Редакто Н. Сильнягина Техред М.Морг ентал Корректор Л. Патай

Р

Заказ 4S97

Тираж 666 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

МГД-генератора за счет выравнивания поперечной напряженности по сечению канала, что снизит вероятность электрического пробоя электроизоляционных промежутков канала и улучшит условия их работы.

Кроме того, за счет внешней коммутации нагрузочных цепей возможно применение вместо используемых в настоя5 щее время дорогостоящих элементов канала из меди (рамок) менее дорогостоящих, например из нержавеющей стали.