CH381315A - Magnetohydrodynamischer Wechselstrom - Google Patents

Description

      Magnetohydrodynamäscher    Wechselstrom    Das Hauptpatent betrifft einen     magnetohydro-          dynamischen    Wechselstromgenerator, der einen von  ionisiertem Gas durchströmten Kanal und Mittel zur  Erzeugung eines quer zur Strömungsrichtung ver  laufenden Magnetfeldes umfasst. Der Kanal weist im  wesentlichen einen ringförmigen Querschnitt auf,  welcher zwischen einem Kern und einem Mantel  verläuft, wobei Mantel und Kern Teile mindestens  einer nach Art eines Manteltransformators aufge  bauten magnetischen Struktur bilden, welche Wick  lungen zur Erzeugung eines den Kanal radial durch  setzenden Magnetfeldes und eine Sekundärwicklung  zur Entnahme der erzeugten     Wechselstromleistung     trägt.  



  Werden drei solche magnetische Strukturen und  ihre Wicklungen so miteinander vereinigt, dass sie  vom Gas nacheinander durchströmt werden, erhält  man einen Generator, mit welchem Drehstrom er  zeugt werden kann. Wenn die drei     Erregerwick-          lungspaare    aus einer     Drehstromquelle    gespeist wer  den, so kann     an    den beispielsweise in Sternschaltung  miteinander verbundenen Sekundärwicklungen die       Drehstromleistung    entnommen werden.  



  Bei einem derartigen Drehstromgenerator sind  die     longitudinalen    Druckwellen im Gas zwar ge  ringer als beim     Einphasengenerator.    Dagegen weist  das magnetische Wanderfeld einen hohen Ober  wellengehalt auf. Die Erfindung löst die Aufgabe,  einen solchen Generator so auszubilden, dass er eine  weitgehend     sinusförmige    magnetische Wanderwelle  liefert. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl  der magnetischen Strukturen     mindestens    gleich der  Anzahl der Phasen der das Magnetfeld erzeugenden,  mindestens sechsphasigen Stromquelle ist und dass  das Magnetfeld jeder Struktur teilweise durch die  zugehörige Hauptphase und durch mindestens eine  andere Phase erzeugt ist.

           Fig.    1 zeigt als Ausführungsbeispiel der Er  findung eine     Anordnung    der magnetischen Struk  turen für ein     Sechsphasensystem,    wobei sechs magne  tische Strukturen vorgesehen sind. Mit 1 ist der  vom Gas mit der Geschwindigkeit v durchströmte  Kanal bezeichnet, der im     wesentlichen    einen ring  förmigen Querschnitt aufweist und der zwischen dem  Kern 2 und dem Mantel 4 der nach Art ei  nes Manteltransformators aufgebauten magnetischer  Struktur verläuft. Die magnetischen Strukturen um  fassen ferner eine Mehrzahl radialer Speichen 3 als  Verbindung von Kern und Mantel. Das den Kanal  radial durchsetzende Magnetfeld wird erzeugt durch  die in jeder magnetischen Struktur vorgesehenen  Wicklungspaare 5', 5" bzw. 6', 6" und 7', 7".

    In den Sekundärwicklungen 8 kann eine Wechsel  spannung abgenommen werden.  



  Die zwischen den     einzelnen    Strukturen ange  ordneten Speichen bewirken eine gegenseitige     Ent-          kopplung    einerseits zwischen den     einzelnen    Magnet  systemen und anderseits zwischen dem     jeweiligen     Erregerkreis und dem zugeordneten Generator- oder       Auskopplungskreis.    Der in jedem     Auskopplungskreis     liegende Manteltransformator ist von konventioneller  Bauart mit     kleiner        Streureaktanz    und grosser     Nutz-          reaktanz.    Infolge des geschlossenen Eisenweges ist  der für die in der Sekundärspule induzierten  

  Spannung massgebliche     Induktionsfluss    rund um den  Faktor der relativen     Permeabilität    grösser, d. h. etwa  1000mal grösser, als er ohne Speichen betragen  würde.  



  Erfindungsgemäss wird das Magnetfeld jeder  Struktur teilweise durch die zugehörige Hauptphase  und teilweise durch die beiden benachbarten Phasen  mittels getrennter Wicklungen erzeugt.     In.        Fig.    1  sind die Phasen, an welche die     betreffenden    Wick  lungspaare beispielsweise angeschlossen sind, einge-      zeichnet, wobei die zugehörigen Hauptphasen unter  strichen sind. Hierbei ist das von - der Hauptphase,  beispielsweise der Phase 3, gespeiste Wicklungspaar  mit 5', 5" bezeichnet, während die durch die be  nachbarten Phasen 2     und    3 gespeisten Wicklungs  paare mit 6', 6" bzw. 7', 7" bezeichnet sind.

   Es  zeigt sich, dass im     Falle    eines     Sechsphasensystems     das entstehende magnetische     Wanderfeld    am wenig  sten Oberwellen     aufweist,    wenn die von den benach  barten Phasen gespeisten Wicklungspaare die halbe       Windungszahl    des     mit    der Hauptphase gespeisten  Wicklungspaares aufweisen, d. h. wenn die Erregung  des     Magnetfeldes    zur     Hälfte    durch die Hauptphase  und zu je einem     Viertel    durch die beiden benach  barten Phasen geschieht.  



  Bei der     in        Fig.    1 dargestellten Anordnung können  prinzipiell nur ungerade Harmonische auftreten. Es  lässt sich zeigen, dass die dritte Harmonische exakt  verschwindet bei der genannten Aufteilung der Er  regung auf Haupt- und Nachbarphasen. Weitere  Freiheitsgrade bestehen in der Länge der     einzelnen     Strukturen relativ zur Polteilung und in der Form  der zugehörigen Feldkurve. Damit können auch  die 5. und die 7. Harmonische unterdrückt werden.  Die 9. Harmonische verschwindet     ebenfalls,    da die  3. Harmonische fehlt, so dass man durch diese  Massnahmen als Resultierende eine nahezu     ober-          wellenfreie    Feldkurve erhält.  



       Fig.    2a bis 2c zeigen in     idealisierter    Form die  den     einzelnen    Magnetsystemen zuzuordnende Feld  belegung durch die verschiedenen Phasen in dem       Sinne,    dass die resultierende     Feldkurve    möglichst       Sinusform    aufweist.  



       In        Fig.    3 ist schliesslich     anhand    des     Vektorpoly-          gons    noch die zeitliche Folge der     einzelnen    Phasen  dargestellt. Der Winkelunterschied zwischen den  Hauptphasen benachbarter Strukturen beträgt je  weils 60 .  



  Das für die Erregung der gezeigten Anordnung       erforderliche        Sechsphasensystem    lässt sich     einschliess-          lich    der verschiedenen Komponenten leicht aus ei  nem     Dreiphasensystem    gewinnen. Es ist     hiebei        vor-          teilhaft,    die zur gleichen Phase gehörigen Wick  lungen der magnetischen Strukturen in Serie zu  schalten. Die Länge der erläuterten Anordnung um  fasst zwei Polteilungen. Selbstverständlich können    noch mehr Polteilungen beigefügt werden. Auch       kann    die Phasenzahl innerhalb einer Polteilung mehr  als drei betragen.  



  Je grösser die Zahl der Phasen pro Polteilung  ist, um so geringer wird zwischen diesen der zeit  liche Phasenunterschied. In den Speichen, die je  zwei Magnetsysteme gemeinsam haben, können sich  dann die     Transformator-Induktionsflüsse    weitgehend  aufheben (bei drei Phasen pro Polteilung je zur       Hälfte),        während    sich die Erregerflüsse addieren.  Man kann deshalb die Speichen in axialer Richtung  verhältnismässig kurz halten, falls die Erregerin  duktionen wesentlich kleiner sind als die Induktion  in den     Transformatorkernen.     



  Selbstverständlich können die     .Erregerwicklung     und/oder die Sekundärwicklung ganz oder teil  weise auch auf dem Kern im     Kanalzentrum    ange  bracht sein. Bei sinngemässer Verteilung der Er  regerwicklung lässt sich dadurch ein homogeneres       Radialfeld    erzielen, was besonders bei grosser Kanal  weite von Bedeutung ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Magnetohydrodynamischer Wechselstromgenera tor nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der magne tischen Strukturen mindestens gleich der Anzahl der Phasen der das Magnetfeld erzeugenden, mindestens sechsphasigen Stromquelle ist und dass das Magnet feld jeder Struktur teilweise durch die zugehörige Hauptphase und durch mindestens eine andere Phase erzeugt ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Generator nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Magnetfeld jeder Struktur teilweise durch die zugehörige Hauptphase und teil weise durch die beiden benachbarten Phasen er zeugt ist. 2.

   Generator nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Erzeugung des Magnetfeldes getrennte Wicklungen angeordnet sind. 3. Generator nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der gleichen Phase gespeisten Wicklungen der magne tischen Strukturen in Serie geschaltet sind.