электрические униполярные машины. Машина Пулэна

Принципиальная схема машины Пулэна приведена на рис. 43.

Номинальные данные униполярного генератора: мощность 200 кВт, ток 20кА, напряжение 10 в, скорость вращения 8800 об/мин.

Токосъем осуществляется струями ртути, линейная скорость контактной поверхности составляет 125 м/сек. Воздушный зазор между форсунками и вращающейся поверхностью 0,2-0,5 мм. Контактная поверхность покрыта слоем никеля. Обмотка возбуждения рассчитана на создание намагничивающей силы 17кА.

Тело ротора L из стали ST-37 навинчено на вал 2 (рис. 41), который консольно удерживается двумя шариковыми подшипниками 1 и 4, расположенными в трубе 3. Корпус статора выполнен разъемным, обе части (7 и 11) изолированы друг от друга прессшпановой прокладкой 8. Материал корпуса - котельная сталь марки 5ТG-38D.

Обмотка возбуждения 10 выполнена из 81 трубчатого провода (ф7/5 мм) с двумя параллельными ветвями охлаждения. Намагничивающая сила обмотки создает магнитный ноток, который проходит по двум частям корпуса статора (7 и 11), через два воздушных зазора, тело ротора, медный диск (вкладыш) 22 на роторе и компенсационное медное кольцо 21 на статоре.

Рис. 43. Принципиальная схема униполярной машины Пулэна

На схеме показаны пути прохождения магнитного потока (пунктиром) и электрического тока (сплошная линия). Магнитопровод статора состоит из двух изолированных шайбой 1 частей. Ток проходит по стали ротора 3 и статора 2, которые между собой соединяются с помощью жидкометаллического скользящего контакта. Жидкометаллическая среда поступает под действием центробежной силы из аксиального зазора в радиальный, Для ослабления магнитного поля в зоне контакта воздушный зазор в этой части между поверхностями статора и ротора несколько увеличен. С этой целью поперечному сечению катушки возбуждения придана сложная форма и предусмотрен магнитный шунт для замыкания силовых линий поля рассеяния основного магнитного потока. Для предотвращения вытекания жидкости предусмотрены уплотнения 4. Продольный разрез униполярной машины Пулэна показан на рис. 44.

Рис, 44. Продольный разрез униполярной машины Пулэна

1 -изоляционная шайба; 2 - изолирующая трубка для крепящих шинопровод болтов; 3 - выводные провода катушки возбуждения; 4 - шланги для подачи газа аргона за уплотнение вала; 5 - трубки для подачи контактной среды инертного газа в зону контакта; 6 - кольцевое уплотнение; 7 - изоляционная втулка, удерживающая подшипник; 8 -магнитопровод (мягкая сталь); 9 - центрирующий штифт; 10 - изоляционное основание; 11 - жидкометаллическая контактная среда; 12 -зажимы напряжения; 13 -токовые шины; 14 - крышка магнитопровода; 15 - болт для регулирования аксиального зазора между ротором и статором.

Основные размеры машины: диаметр ротора - 66 мм, его длина - 60 мм, воздушный зазор под полюсом - 0,5 мм. Общий вес машины - 30 кг.

Номинальный ток 3000 А, скорость вращения 3000 - 6000 об/мин (критическая скорость вращения достигает 18 000 об/мин). Электрическое сопротивление растеканию тока составляет для статора 2,6-10-6 ом, а для ротора 1,4-10-6 ом. Средняя плотность тока в роторе 80 А/см². Средняя индукция в воздушном зазоре - 1,5 Вб/м, напряжение и ток обмотки возбуждения (при номинальном токе якоря) соответственно равны 120В и 1,5А.

Машина интересна тем, что токосъем в ней осуществлен с помощью сплава ртути и индия (50% Hg и 50% In), находящегося в атмосфере инертного газа - аргона. Зазор между поверхностями статора и ротора в зоне контакта составляет 1,5 мм. Для жидкометаллического контакта имеют место следующие характерные данные (на один токосъем):

линейная скорость контактной поверхности ротора при 6000 об/мин - 20.7 м/сек;

контактная поверхность ротора -26 см;

объем жидкости в контактной зоне - 45 см³ (38 г);

плотность тока в контакте (при 3000А) - 115 А/см²;

падение напряжения в контакте – 0,04В.

Результаты экспериментального исследования машины в генераторном режиме для двух скоростей вращения даны в табл. 8.

Таблица 8

	Скорость вращения, об/мин.
Измеряемые данные	6000	3000
Отдаваемая мощность, Вт	2300	1000
Напряжение на зажимах, В	0,77	0,40
Ток нагрузки, А	3000	2500
Механические потери, Вт	140	60
Потери в стали, Вт	45	25
Потери на возбуждение, Вт	140	140
Электрические потери в контакте, Вт	120	90
.Механические потери в контакте, Вт	40	10
Суммарные потери, Вт	485	325
К. п. д., %	82%	75,5%

к оглавлению

Реальная физика Изобретения Никола Тесла FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира