электрические униполярные машины. Униполярный преобразователь

Интересный преобразователь переменного тока в постоянный ток напряжением до 20В и тока порядка 100кА предложил В. Ли [128]. В нем совмещены принципы работы асинхронного жидкометаллического насоса и униполярного генератора. Схематически преобразователь, который можно назвать униполярным, показан на рис. 52.

Статоры (внешний - 1 и внутренний - 2) набраны из листовой электротехнической стали. В пазы внешнего статора уложена трехфазная обмотка (в общем случае это может быть двухфазная или многофазная) переменного тока 5. Протекающий по обмотке ток создает вращающееся относительно вертикальной оси магнитное поле. Между отмеченными кольцеобразными статорами расположен цилиндрический сосуд, заполненный жидкометаллической средой 4. Вращающееся магнитное поле будет индуцировать вихревые токи в электропроводной среде, которая в результате этого будет вращаться с некоторым скольжением.

Рис. 52. Униполярный преобразователь переменного тока в постоянный по проекту Вильяма

Униполярный магнитный поток 5, силовые линии которого будут замыкаться по центральному стальному сердечнику 8 и корпусу 7, как это показано на рисунке, создается с помощью катушки возбуждения 6. Электродвижущая сила постоянного направления, которая индуктируется во вращающейся относительно силовых линий униполярного поля жидкометаллической среде, снимается шинопроводами 9 и 10. Для охлаждения среды предусмотрена ее циркуляция по замкнутой системе. В качестве среды может быть использован любой электропроводный сплав, находящийся в жидкой фазе при относительно невысокой температуре. В частности, вихревые токи, индуктируемые в жидкометаллической среде, в случае необходимости могут быть использованы для разогрева сплава перед началом работы. Для уменьшения намагничивающей силы обмоток переменного тока, естественно, следует стремиться к возможно меньшему зазору между статорами 1 и 2. С этой точки зрения, по-видимому, целесообразно цилиндрический сосуд под жидкий сплав изготовлять из ферромагнитного материала, а в сплав добавлять стальные опилки. Оценка коэффициента полезного действия подобного устройства автором не дается, однако можно ожидать, что к.п.д. будет относительно невысок, так как будут возникать значительные дополнительные потери, отсутствующие в классических электрических машинах. Например, электрические потери в оболочке, которая заключает жидкость, гидродинамические потери, обусловленные движением жидкости, а также потери в торцовых частях.

В 1963 г. преобразователь рассмотренного типа был построен и испытан во Франции [76]. Продольный разрез машины показан на рис. 53. Условно ее можно представить состоящей из трех основных частей; жидкостной, асинхронной и униполярной. Жидкость 4 заключена между стенками двойного цилиндра, расположенного в воздушном зазоре. Асинхронная часть включает трехфазную обмотку переменного тока 1 и шихтованного магнитопровода 2 и 3. Униполярная часть имеет магнитопровод из мягкого железа 6, на котором помещена обмотка возбуждения 5. Она питается от источника постоянного напряжения. В качестве жидкометаллической среды наиболее подходящим оказался натрий. Опыты с индиевой ртутью были малоудовлетворительными (скольжение жидкости относительно вращающегося электромагнитного поля было чрезмерно большим, около 80%). Испытанию подверглась четырехполюсная машина с рабочей температурой натрия 150°С. Для повышения к.п.д. преобразователя автор предполагает увеличить число полюсов с целью снижения .синхронной скорости вращения поля.

Основные данные преобразователя: средний диаметр воздушного зазора - 225 мм, односторонний воздушный зазор - 8 мм, высота слоя жидкости в цилиндре - 45 мм, линейная синхронная скорость - 18 м/сек, максимальная индукция вращающегося поля - до 0,4 Вб/м, постоянная индукция униполярного поля - до 0,7 Вб/м. Главная трудность заключалась в создании герметичного канала для натрия. Стенки цилиндра были сделаны из нержавеющей стали толщиной 0,45 мм, торцевые части - из приваренных к ним медных колец.

На одной торцевой поверхности были сделаны наконечники из нержавеющей стали, к которым был присоединен параллельно насос с жидким натрием. Машина была включена со стороны постоянного тока на нагрузочное сопротивление 50 мкОм, которое выполнено из медных жгутов, соединенных параллельно, и рассчитано на ток 8000А. При испытаниях максимальное значение тока составляло 4000 а, напряжение - 0,2 в, к.п.д. 8 -9%.

Рис. 53. Униполярный преобразователь переменного тока в постоянный.

В заключение отметим, что преобразователь допускает обращенный режим. Если к торцевым частям цилиндров приложить постоянное напряжение, то через жидкость будет проходить постоянный ток. В результате взаимодействия тока с униполярным магнитным потоком возникает сила, которая сообщит жидкости некоторую среднюю линейную скорость. Если эта скорость больше синхронной скорости магнитного поля, то энергия постоянного тока будет преобразовываться в энергию переменного тока аналогично тому, как это имеет место у асинхронной машины в генераторном режиме.

к оглавлению

Реальная физика Изобретения Никола Тесла FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ

Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира