CH444286A - Magnetohydrodynamischer Generator - Google Patents

Description

      Magnetohydrodynamssscher    Generator    Die Erfindung betrifft einen     magnetohydrodynami-          schen        (MHD)    Generator mit einem Hauptkanal, in dem  ein elektrisch leitendes Medium strömt und mit senk  recht zur Strömungsrichtung im Hauptkanal verlaufen  den magnetischen Wechselfeldern, die im strömenden  Medium elektrische Wechselspannungen induzieren.  



  Der grösste Teil der     bekannten    Vorschläge zum Bau  von     MHD    Generatoren bezieht sich auf Gleichstromge  neratoren. Diese haben den Nachteil, dass zu ihrem  Anschluss an Wechselstromnetze Stromrichter benötigt  werden, die einen zusätzlichen     Aufwand    erfordern. Bei       MHD    Generatoren zur Erzeugung von Wechselstrom  werden in dem elektrisch leitenden mit hoher Geschwin  digkeit strömenden Arbeitsmedium magnetische Wech  selfelder erzeugt, die in diesem Arbeitsmedium Wechsel  ströme induzieren. Diese Wechselströme werden über  geeignete Elektroden abgeführt.

   An die Korrosionsfestig  keit der Elektroden müssen besonders bei     MHD     Generatoren mit offenem Kreislauf höchste     Anforderun-          gen    gestellt werden. Um dieses Problem zu umgehen,  wurde vorgeschlagen, die erzeugte     Wechselstromenergie     induktiv auszukoppeln. Dies geschieht z. B. bei einem  bekannten     MHD    Generator, dessen Hauptkanal in zwei  parallele Kanäle unterteilt ist. Magnetische Wechselfel  der induzieren in einem Ringkanal, der diese beiden  Kanäle verbindet, einen Wechselstrom.

   Bei dieser  bekannten Lösung erfolgt die Erzeugung der magneti  schen     Wechselfelder    sowie die     Auskopplung    der erzeug  ten     Wechselstromenergie    über dasselbe Magnetsystem,  was zu einer wesentlichen     Einschränkung    bei der Wahl  der Auslegeparameter führt.  



  Das Ziel der Erfindung ist ein     MHD    Generator zur  Erzeugung von Wechselstrom, bei welchem das induzie  rende magnetische Wechselfeld und die     Auskopplung     des erzeugten Wechselstromes durch getrennte Mittel  erfolgen kann.  



  Der     MHD    Generator gemäss der Erfindung ist    dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Wech  selfelder an zwei in Strömungsrichtung hintereinander  liegenden Stellen des Hauptkanals Feldzonen gleicher       Freuqenz    mit praktisch gleichem Feldverlauf bilden,  wobei die     Hauptkanalwand    an jeder der genannten  Stellen einander gegenüberliegende Öffnungen aufweist,  in denen die Maxima der induzierten Spannung auftre  ten, und wobei Öffnungen verschiedener Feldzonen, in  welchen die induzierten Spannungen zueinander in  Gegenphase sind, durch Nebenkanäle miteinander ver  bunden und diese Nebenkanäle durch Fenster von       Transformatorkernen    geführt sind,

   deren Sekundärwick  lungen die erzeugte     Wechselstromleistung    angeben.  



  Die     Erfindung    wird anhand der Figuren beispielswei  se erläutert.     Fig.    1 zeigt eine Grundform des     erfindungs-          gemässen        MHD    Generators im Schnitt. Im Hauptkanal  1 fliesse in Richtung der Pfeile 2 ein gasförmiges  Arbeitsmedium, das infolge seiner hohen Temperatur  bzw. geeigneter Zusätze, sogenanntes Saatmaterial, eine       beträchtliche    Leitfähigkeit aufweist. Die magnetischen  Wechselfelder nehmen im Hauptkanal 1 zwei in  Strömungsrichtung hintereinander liegende Feldzonen 3  und 4 gleicher Frequenz ein.

   Die magnetischen Feldstär  ken dieser Feldzonen sind parallel aber in Gegenphase,  so dass das Maximum der Amplituden der induzierten  Spannungen zwischen zwei in Richtung der Pfeile u  gegenüber liegenden 'Stellen der     Hauptkanalwand    auf  tritt. An diesen Stellen sind in der     Hauptkanalwand          öffnungen    5-8 vorgesehen, wobei jene     öffnungen     verschiedener Feldzonen in welchen die induzierten  Spannungen in Gegenphase sind, nämlich die Öffnungen  5 und 7 bzw. 6 und 8, paarweise durch Nebenkanäle 9  bzw. 10 miteinander verbunden werden. Diese Nebenka  näle werden durch die Fenster von     Transformatorkernen     11 und 12 geführt, die je mindestens mit einer  Sekundärwicklung 13, 14 versehen sind.

   Das leitende  Medium in diesen Nebenkanälen 9 und 10 schliesst      Wechselstromkreise, die von den induzierten Spannun  gen gespeist, für die Transformatoren mit den Kernen 11  und 12 Primärwicklungen bilden, so dass die erzeugte       Wechselstromleistung    über die     Sekundräwicklungen    13,  14     abgeführt    werden kann. Die Mittel zur Erzeugung der  magnetischen     Wechselfelder    in den Zonen 3 und 4 sind  nicht eingezeichnet. Sie werden z. B. durch zwei an  gegenüberliegenden Seiten des Hauptkanals 1 angeord  nete Magnetjoche gebildet, die entsprechende Wechsel  stromwicklungen tragen, wobei je zwei Pole verschiede  ner Polarität zur Bildung der Feldzonen 3 und 4  einander gegenüberstehen.

   Gemäss einer weiteren Va  riante werden die Feldzonen mit Hilfe von     supraleiten-          den    Spulen erzeugt.  



  Der erfindungsgemässe     MHD    Generator kann auch  besonders vorteilhaft zur Erzeugung von Drehstrom  ausgelegt werden.     Fig.    2 zeigt die wesentlichen Teile  eines solchen     MHD    Generators im Querschnitt. Der  Querschnitt des Hauptkanals 1 hat     Sternform;    er weist  an zwei in Strömungsrichtung hintereinander liegenden  Stellen des Hauptkanals ein     Drehstrompolsystem    15, 16  und 17 auf.

   Der dreistrahlige, sternförmige Querschnitt  des     Hauptkanals    sowie die     prismenförmige    Ausbildung  der Polschuhe bewirken, dass jede Feldzone in drei  Teilzonen unterteilt ist, wobei jeder Strahl des sternför  migen Querschnitts von einer     Teilzone    des magnetischen  Wechselfeldes     eingenommen    wird, wobei im Bereich  dieser Teilzone ein im wesentlichen homogenes Feld  quer zur     Strahlachse    herrscht. Das Feld in jeder     Teilzone     ist zu dem der nächsten     Teilzone    um 120  phasenver  schoben.  



  Der Hauptkanal weist demzufolge drei Nebenkanäle  auf, in denen je eine Phase eines Drehstroms     fliesst.    Die  Leistung jeder Phase wird, analog zur     Ausführung     gemäss     Fig.    1 über zugehörige     Transformatoren    21, 22  und 23 ausgekoppelt.  



  Gemäss einer weiteren Variante weist das     Dreh-          strompolystem    anstelle der Polschuhe     prismenförmige     Magnetkörper auf, die mit Polnuten versehen sind,  welche die Leiter von Erregerspulen aufnehmen.  



  Will man statt eines     Dreiphasenwechselstroms    ganz  allgemein einen n     phasigen    Wechselstrom erzeugen,  muss in jeder Feldzone das magnetische Feld in n       Teilzonen    unterteilt werden, wobei das Feld in jeder  Teilzone zu dem der nächsten     Teilzone    um
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    phasenverschoben ist.  



  Der beschriebene     MHD    Generator hat in seiner  Variante zur Erzeugung von mehrphasigem Wechsel  strom überdies den Vorteil, dass dem Arbeitsmedium    ständig Leistung entzogen wird. Dadurch werden     grösse-          re    Druckschwankungen im Ausgang des Generators  vermieden und ein stabiler     Betrieb    erreicht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Magnetohydrodynamischer Generator mit einem Hauptkanal, in dem ein elektrisch leitendes Medium strömt und mit senkrecht zur Strömungsrichtung im Hauptkanal verlaufenden magnetischen Wechselfeldern, die im strömenden Medium elektrische Wechselspannun gen induzieren, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Wechselfelder an zwei in Strömungsrich tung (2) hintereinander liegenden Stellen des Hauptka nals (1) Feldzonen (3, 4) gleicher Frequenz mit praktisch gleichem Feldverlauf bilden, wobei die Hauptkanalwand an jeder der genannten Stellen einander gegenüberliegen de Öffnungen (5-8) aufweist,

   in denen die Maxima der induzierten Spannung auftreten, und wobei Öffnungen verschiedener Feldzonen (3, 4), in welchen die induzier ten Spannungen zueinander in Gegenphase sind, durch Nebenkanäle (9, 10) miteinander verbunden und diese Nebenkanäle (9, 10) durch Fenster von Transformator kernen (11, 12) geführt sind, deren Sekundärwicklungen (13, 14) die erzeugte Wechselstromleistung abgeben.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Magnetohydrodynamischer Generator gemäss Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Feldzone das magnetische Feld in n praktisch gleiche Teilzonen unterteilt ist und dass das Feld in jeder Teilzone zu dem der nächsten Teilzone um phasenverschoben ist. EMI0002.0045 2.

   Magnetohydrodynamischer Generator gemäss Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Quer schnitt des Hauptkanals die Form eines dreistrahligen Sterns ausgebildet ist, wobei in jedem Strahl eine Teilzone des magnetischen Feldes vorhanden ist, in der ein praktisch homogenes Feld quer zur Strahlachse herrscht, so dass die Spannung maximaler Amplitude längs der Strahlachse induziert wird. 3. Magnetohydrodynamischer Generator gemäss Un- terranspuch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Quer schnitt des Hauptkanals die Form eines dreistrahligen Sterns hat.