МЕСТО ДЛЯ РЕКЛАМЫ I
Все справочники Предисловие
Глава 5
Асинхронные микромашины автоматических устройств
  1. Устройство и основные конструктивные типы асинхронных исполнительных двигателей
  2. Исполнительный двигатель с амплитудным управлением
  3. Исполнительный двигатель с фазовым управлением
  4. Исполнительный двигатель с амплитудно-фазовым управлением (конденсаторная схема)
  5. Быстродействие исполнительных двигателей и их сравнение при различных способах управления
  6. Асинхронный тахогенератор
  7. Устройство и принцип действия вращающихся трансформаторов
  8. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор
  9. Линейный вращающийся трансформатор
  10. Вращающийся трансформатор-построитель
  11. Принцип действия системы синхронной связи и устройство сельсинов
  12. Трансформаторный режим работы однофазных сельсинов
  13. Индикаторный режим работы однофазных сельсинов
  14. Дифференциальные сельсины
  15. Магнесины
  16. Трехфазные сельсины
  17. Использование вращающихся трансформаторов в системе дистанционной передачи угла
Глава 6
Синхронные машины
  1. Назначение и принцип действия синхронной машины
  2. Устройство синхронной машины
  3. Особенности конструкции синхронных машин большой мощности
  4. Работа генератора при холостом ходе
  5. Работа генератора под нагрузкой
  6. Векторные диаграммы генератора
  7. Внешние и регулировочные характеристики генератора
  8. Определение индуктивных сопротивлений синхронной машины
  9. Параллельная работа синхронного генератора с сетью
  10. Режимы работы синхронного генератора при параллельной работе с сетью
  11. Мощность и электромагнитный момент синхронной машины
  12. Статическая устойчивость
  13. Синхронный двигатель
  14. Пуск синхронного двигателя
  15. Регулирование частоты вращения синхронных двигателей. Вентильный двигатель
  16. Синхронный компенсатор
  17. Понятие о переходных процессах в синхронных машинах
  18. Несимметричные режимы работы синхронных генераторов
  19. Особенности работы синхронного генератора на выпрямительную нагрузку
  20. Сверхпроводниковые синхронные генераторы
  21. Однофазная синхронная машина
Глава 9
Глава 10
Нагревание и режимы работы электрических машин
  1. Нагревание электрических машин
  2. Режимы нагрузки электрических машин
Заключение Список литературы

§ 8.16. МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Магнитогидродинамические машины (МГД-машины) основаны на взаимодействии электропроводящего жидкостного или газообразного потока с магнитным полем. Главным достоинством таких машин является отсутствие движущихся механических частей и сравнительная простота преобразования энергии.

В простейшей магнитогидродинамической машине (рис. 8.83); электропроводящий газ или жидкость 5 пропускают через рабочий канал, у которого в верхней и нижней стенках смонтированы токопроводящие электроды 1 и 4. Боковые стенки 3 канала выполнены из непроводящего материала. В канале с помощью катушек 2 создается поперечное магнитное поле с индукцией В. При перемещении в этом поле токопроводящих газа или жидкости со скоростью v между электродами 1 и 4 возникает ЭДС Е = Blv, аналогичная той, которая создается в обмотке якоря электромеханического генератора при движении ее

Рис. 8.83. Принципиальная схема магнитогидродинами-ческой машины

проводников в поперечном магнитном поле. Если к электродам подключена нагрузка, то через нее начинает проходить ток и машина работает в генераторном режиме. Если на электроды 1 и 4 подают напряжение от внешнего источника электрической энергии, то в электропроводящей среде, заполняющей рабочий канал, проходит ток. Этот ток, взаимодействуя с магнитным полем, создает электромагнитную силу, которая перемещает вдоль оси канала находящиеся в нем газ или жидкость. Следовательно, такая машина работает насосом (в двигательном режиме). Таким образом, в МГД-машине происходит преобразование энергии, пропускаемого через рабочий канал потока газа или жидкости в электрическую энергию, или наоборот.

В отличие от обычных электрических машин в рабочем канале МГД-машины может проявляться эффект Холла, заключающийся в том, что вектор плотности тока, возникающего в электропроводящем газе, поворачивается на некоторый угол относительно вектора электрической напряженности. Это приводит к существенному уменьшению эффективности машины, так как часть тока замыкается через электроды в виде петель. Для устранения этого явления применяют секционированные электроды, которые состоят из отдельных изолированных друг от друга секций (рис. 8.83,б). Каждая пара противоположно расположенных секций подключена к отдельной нагрузке. В таком канале ток, обусловленный эффектом Холла, перпендикулярный вектору электрической напряженности, проходить не может, так как его цепь разорвана благодаря секционированию электродов.

Рис. 8.84. Устройство магнитогидродинамической машины:
1 — рабочий канал; 2 — электромагниты; 3 — электропроводящий газ или жидкость; 4 — компенсационная шина; 5 — токоотводящая шина; 6 — электроды

В рассматриваемых машинах возникает реакция якоря, которая создает неоднородность магнитного поля, значительно большую, чем в обычных электрических машинах. Для ослабления размагничивающего действия реакции якоря между полюсами и рабочим каналом устанавливают специальную компенсационную шину (рис. 8. 84), включенную в цепь тока последовательно с рабочим каналом. Через эту шину проходит ток в противоположном направлении, вследствие чего ее действие на магнитное поле подобно действию компенсационной обмотки обычной электрической машины.

Мощность магнитогидродинамической машины пропорциональна произведению
σ2B2v2, где σ — удельная проводимость пропускаемой через канал электропроводящей среды и v— скорость ее перемещения. Поэтому при использовании МГД-генератора, работающего на продуктах сгорания природного топлива (угля, нефти, газа) необходимо, чтобы они имели высокую температуру около 3000 — 3500 К и их электропроводность была увеличена благодаря применению щелочных добавок (0,11 % по массе). Однако и в этом случае их удельная проводимость при давлениях несколько атмосфер составляет 1 - 50 См/м, т. е. во много раз меньше, чем у меди. Поэтому для увеличения индуцируемой ЭДС требуется пропускать проводящий газ через рабочий канал с высокой скоростью (1000—2000 м/с), значительно большей, чем скорость перемещения проводников в электромеханических преобразователях энергии, и увеличивать индукцию магнитного поля в канале путем применения сверхпроводниковых и криопроводниковых магнитных систем. Использование в МГД-генераторах обычных магнитных систем со стальными магнитопроводами нерационально, так как генераторы получаются громоздкими.

При температуре менее 2000 К продукты сгорания со щелочными добавками становятся практически непроводящими и не могут использоваться в МГД-генераторе. Эти продукты уносят значительную неиспользованную энергию, вследствие чего КПД такого генератора составляет всего 10 — 20%. Для повышения энергетической эффективности МГД-генератора выходящие из него продукты сгорания подают в обычную энергетическую установку (котел — турбина — генератор), в которой используется остаточная тепловая энергия этих продуктов. КПД такой комбинированной установки может достигать 50 %, т. е. выше, чем КПД современных тепловых электростанций. В настоящее время ведутся научно-исследовательские и опытно- конструкторские работы по повышению надежности и долговечности МГД-генератора.

Для перекачки жидких металлов в металлургии и атомной энергетике применяют электромагнитные (кондукционные) насосы, основанные на магнитогидродинамическом принципе. В таком насосе в рабочий канал подают жидкий металл (расплавленные литий, натрий, калий и др.), а электроды подключают к источнику постоянного тока. Возникающая электромагнитная сила, т. е. создаваемый насосом напор, пропорциональна произведению индукции на ток, пропускаемый через электроды. Поэтому для питания этих насосов следует применять источники с низким напряжением и большими токами. Основное достоинство таких насосов — отсутствие дви-жущихся частей, что позволяет полностью герметизировать гидравлический тракт.


МЕСТО ДЛЯ РЕКЛАМЫ II