DE102010033848A1 - Magneto-hydrodynamic alternating current (AC) generator installed in thermal power station, has three-phase AC winding that is provided at outer surface of conical-annular duct - Google Patents
Magneto-hydrodynamic alternating current (AC) generator installed in thermal power station, has three-phase AC winding that is provided at outer surface of conical-annular duct Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010033848A1 DE102010033848A1 DE201010033848 DE102010033848A DE102010033848A1 DE 102010033848 A1 DE102010033848 A1 DE 102010033848A1 DE 201010033848 DE201010033848 DE 201010033848 DE 102010033848 A DE102010033848 A DE 102010033848A DE 102010033848 A1 DE102010033848 A1 DE 102010033848A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- mhd generator
- winding
- phase
- magnetic field
- carried out
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
- H02K44/08—Magnetohydrodynamic [MHD] generators
Abstract
Description
Die Erfindung gehört zur Vorrichtung des magnetohydrodynamischen Generators (abgek. MHD-Generator). Sie ist für die Umwandlung der mechanischen Energie des sich bewegenden Arbeitskörpers, der sich im Plasmazustand befindet, in elektrische Energie vorgesehen. Eine bekannte Konstruktion des MHD-Generators, die der Prototyp der vorgeschlagenen Konstruktion ist, ist in [1] dargestellt. Die Wärmeenergie, die bei der Verbrennung des Brennstoffes entsteht, versetzt den Arbeitskörper, z. B. Luft, in den Plasmazustand. Bei hoher Temperatur ionisiert sich das Gas und wird elektrisch leitend. Bei der Ausdehnung verwandelt sich die Wärmeenergie in mechanische Bewegungsenergie des Arbeitskörpers in der Arbeitskammer. Innerhalb der Arbeitskammer sind zwei Elektroden eingebaut. Außerhalb der Arbeitskammer ist eine supraleitende Gleichstromwicklung montiert, die innerhalb der Arbeitskammer das Gleichmagnetfeld erregt, das senkrecht der Bewegungsrichtung des Arbeitskörpers gerichtet ist. Bei der Bewegung des elektrisch leitenden Arbeitskörpers entsteht im Gleichmagnetfeld zwischen den Elektroden elektromotorische Kraft und elektrischer Strom. Eine Vielzahl von Konstruktionsvarianten der MHD-Gleichstromgeneratoren wurde in den 60er-80er Jahren des vorigen Jahrhunderts erfunden. Damals wurden auch Versuchsmuster der MHD-Generatoren entwickelt und deren Erforschung in vielen Ländern durchgeführt. Man nahm an, dass die Installation der MHD-Generatoren in Wärmekraftwerken es ermöglicht, den Wirkungsgrad auf 15% zu steigern. Dies ist jedoch aus einem Grund nicht geschehen. Die existierenden Konstruktionen der MHD-Generatoren konnten eine dauerhafte Funktion als Energiequellen nicht gewährleisten, d. h. die notwendige Ressource erbringen. Der Grund liegt darin, dass die Konstruktion des Prototyps – des MHD-Gleichstromgenerators einen wesentlichen Mangel aufweist. Der elektrische Strom im Arbeitskörper fließt zwischen den Metallelektroden. Beim Durchfließen. des Stroms wird die Katode mit Ionen beschossen, die eine große Energie besitzen. Im Ergebnis wird die Katode während des Betriebes zerstört. Alle Versuche, das Problem der Erosion der Elektroden zu lösen, hatten keinen Erfolg. Die erfolgreichsten Konstruktionen der MHD-Gleichstromgeneratoren hatten eine Ressource von einigen hundert Stunden, aber für den Einsatz im industriellen Energiesystem muss eine Ressource von Zehntausenden Stunden gewährleistet sein.The invention belongs to the device of the magnetohydrodynamic generator (abbreviated MHD generator). It is intended for the conversion of the mechanical energy of the moving working body, which is in the plasma state, into electrical energy. A known construction of the MHD generator, which is the prototype of the proposed construction, is shown in [1]. The heat energy that arises during the combustion of the fuel, the working body, z. As air, in the plasma state. At high temperature, the gas ionizes and becomes electrically conductive. When expanded, the heat energy is transformed into mechanical kinetic energy of the working body in the working chamber. Within the working chamber two electrodes are installed. Outside the working chamber, a superconducting DC winding is mounted, which excites within the working chamber, the DC magnetic field, which is directed perpendicular to the direction of movement of the working body. During the movement of the electrically conductive working body, electromotive force and electric current are generated in the DC magnetic field between the electrodes. A variety of design variants of the MHD DC generators was invented in the 60s-80s of the last century. At that time, experimental models of MHD generators were developed and their research was carried out in many countries. It was assumed that the installation of MHD generators in thermal power plants would increase the efficiency to 15%. However, this has not happened for one reason. The existing designs of the MHD generators could not guarantee a permanent function as energy sources, i. H. to provide the necessary resource. The reason is that the construction of the prototype - the MHD DC generator has a significant defect. The electric current in the working body flows between the metal electrodes. When flowing through. Of the current, the cathode is bombarded with ions that have a high energy. As a result, the cathode is destroyed during operation. All attempts to solve the problem of erosion of the electrodes were unsuccessful. The MHD DC generators' most successful designs had a resource of several hundred hours, but a resource of tens of thousands of hours must be guaranteed for use in the industrial power system.
Das Erfindungsziel besteht in der Beseitigung des angegebenen Mangels des Prototyps. Es sei eine konstruktive Lösung des MHD-Generators zu finden, die die Anwendung der Elektroden ausschließt.The aim of the invention is to eliminate the specified defect of the prototype. It is a constructive solution to find the MHD generator, which excludes the application of the electrodes.
Das technische Ergebnis, auf das die Erfindung ausgerichtet ist, ist die Konstruktion eines MHD-Generators, der dank der bedeutenden Steigerung der Dienstfrist fähig ist, ständig im Energiesystem eingesetzt zu sein und zusätzlich 15% Elektroenergie mehr zu erzeugen.The technical result, to which the invention is directed, is the construction of a MHD generator, which thanks to the significant increase in the service period is able to be used constantly in the energy system and to produce more 15% more electric power.
Die konstruktive Lösung des Prototyps [1] stützte sich auf die Anwendung von Supraleitern, die nur ein magnetisches Gleichfeld erzeugen können.The constructive solution of the prototype [1] was based on the application of superconductors, which can only produce a magnetic DC field.
Im Zusammenhang mit der Entwicklung der Hochtemperatursupraleitung sind zurzeit Supraleiter entwickelt worden, die auf der Grundlage von Wechselstrom funktionieren. Aus Supraleiter hergestellte Wicklungen sind fähig, ein magnetisches Wechselfeld mit einem hohen Induktionswert und minimalen Energieverlusten in der Industriefrequenz von 50–60 Hz zu erzeugen.In the context of the development of high-temperature superconductivity, superconductors based on alternating current have been developed. Superconductor-made windings are capable of generating a magnetic alternating field with a high induction value and minimum energy losses in the industrial frequency of 50-60 Hz.
Auf der Basis der Hochtemperatursupraleiter werden Kabel- und Transformatorversuchsmuster für Industrieenergiesysteme hergestellt. Die Wicklungen solcher Transformatoren werden durch Flüssigstickstoff abgekühlt. Diese positive Erfahrung kann bei der Konstruktion von MHD-Wechselstromgeneratoren ausgewertet werden.On the basis of high-temperature superconductors, cable and transformer test patterns for industrial power systems are produced. The windings of such transformers are cooled by liquid nitrogen. This positive experience can be evaluated in the design of MHD alternators.
Zur Beseitigung des Hauptmangels des Prototyps [1] wird eine Konstruktion des MHD-Generators vorgeschlagen, die die Anwendung von Elektroden ausschließt. Die Energieumformung kommt durch Bremsung des Arbeitskörpers im Magnetlauffeld zustande. Der Arbeitskörper begibt sich im Plasmazustand in den konischen Ringkanal, auf dessen äußeren Oberfläche eine Dreiphasenwechselstromwicklung angebracht wird. Die Wechselstromwicklung erzeugt ein Magnetfeld, das sich im konischen Ringkanal bewegt. Die Geschwindigkeit des Magnetlauffeldes wird niedriger als die Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitskörpers im Kanal eingestellt. Deshalb ruft das Magnetlauffeld im elektroleitenden Arbeitskörper elektromotorische Kraft und Wirbelströme hervor, wie dies ähnlich beim Rotor des linearen Asynchronelektromotors geschieht. Bei der Wirbelströme-Magnetlauffeld-Wechselwirkung entsteht eine Kraft, die den Strom des Arbeitskörpers bremst und in der Dreiphasenwechselstromwicklung werden elektromotorische Kraft und aktiver Strom generiert, der ins Energiesystem geleitet wird. Die Geschwindigkeit des Magnetlauffeldes wird durch die Stromfrequenz in der Dreiphasenwechselstromwicklung bestimmt. in diesem Zusammenhang sieht das elektrische Verbindungssystem den Anschluss der Dreiphasenwicklung an das Energiesystem mit Hilfe eines Frequenzwandlers vor. Aus der Theorie der Elektromaschinen ist bekannt, dass die Parameter der induktionselektrischen Maschine, der der MHD-Gleichstromgenerator zugerechnet werden kann, von der Schlupfgröße abhängt, das heißt von der relativen Differenz der linearen Bewegungsgeschwindigkeiten des Arbeitskörpers und des ihn bremsenden Magnetlauffeldes. Bei der Stromzuführung unveränderlicher Frequenz in die Dreiphasenwicklung ist die Geschwindigkeit des Magnetlauffeldes in der gesamten Länge des Arbeitskanals konstant. Zur Funktionssicherung der Elektromaschine im Generatorbetrieb muss die Geschwindigkeit des Magnetlauffeldes niedriger als die Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitskörpers sein. Die im Ergebnis der elektromagnetischen Wechselwirkung entstehenden Induktionsströme führen zu Verlusten der Energie, die zur Erwärmung des Arbeitskörpers verwendet wird. Der Wirkungsgrad des Generators hängt hauptsächlich von diesen Verlusten ab, die sich steigern bei der Steigerung des Schlupfwertes. Deshalb erlaubt die Senkung des Schlupfnominalwertes die Effektivität des MHD-Wechselstromgenerators wesentlich zu erhöhen. Zur Steigerung des Wirkungsgrades des MHD-Generators wird eine Konstruktion vorgeschlagen, bei der entlang des Arbeitskanals anstatt einer mehrere getrennte Dreiphasenwechselstromwicklungen montiert werden. Jede Wicklung wird mit Strom verschiedener Frequenz gespeist. Im Ergebnis der Verteilung nach der Länge wird der Schlupfwert jeder Wicklung niedriger als der Nominalschlupfwert bei einer Wicklung sein. Die getrennten Dreiphasenwechselstromwicklungen werden an das Energiesystem mit Hilfe statischer Frequenzwandler angeschlossen, die die notwendige Stromfrequenz für jede der getrennten Wicklungen erzeugen. Das konstruktive Schema des MHD-Wechselstromgenerators ist auf dem Bild 1 dargestellt. Die Arbeitskammer des MHD-Generators hat die Form eines kegelförmigen Ringkanals, der mit Hilfe zweier Kegel gebildet wird. Der äußere Kegel wird aus wärmebeständigem Stoff hergestellt, z. B. aus Keramik. Er wird mit dem Eingangsrohr
Die Dreiphasenwechselstromwicklung
Auf dem Bild 2 ist die strukturelle elektrische Schältung des Anschlusses des MHD-Generators an das Energiesystem dargestellt. Eine kennzeichnende Besonderheit der vorgeschlagenen Konstruktion des MHD-Generators ist die Installation an der Außenoberfläche des Arbeitskanals anstatt einer mehrerer Wechselstromwicklungen entlang des Kanals. Der auf dem Bild dargestellte MHD-Generator
Die vorgeschlagene Konstruktion des MHD-Wechselstromgenerators ermöglicht, einen Dauerbetrieb mit der notwendigen Ressource an den traditionellen Wärmekraftwerken zu verwirklichen, dabei wird der Wirkungsgrad der Energieanlage um 15% steigen.The proposed design of the MHD alternator makes it possible to carry out a continuous operation with the necessary resource at the traditional thermal power plants, thereby increasing the efficiency of the power plant by 15%.
Der vorgeschlagene MHD-Generator kann als Energiequelle der autonomen Atomenergieanlage mit Gaswärmeträger, der in Raumschiffen angewendet wird, realisiert werden. Zweckmäßig ist auch die Anwendung des vorgeschlagenen MHD-Generators in Kraftwerken mit Anlagen der Atomkernfusion. In diesem Falle dient als Arbeitskörper ionisiertes Gas helium, das aus dem Fusionsreaktor austritt.The proposed MHD generator can be realized as an energy source of the autonomous nuclear thermal energy system with gas heat carrier, which is used in spaceships. Also useful is the application of the proposed MHD generator in power plants with nuclear fusion units. In this case ionised gas helium, which exits the fusion reactor, serves as the working body.
Literatur: Patent USALiterature: Patent USA
-
US 000.005.2606 40A US 000.005.2606 40A
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010033848 DE102010033848A1 (en) | 2010-08-09 | 2010-08-09 | Magneto-hydrodynamic alternating current (AC) generator installed in thermal power station, has three-phase AC winding that is provided at outer surface of conical-annular duct |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010033848 DE102010033848A1 (en) | 2010-08-09 | 2010-08-09 | Magneto-hydrodynamic alternating current (AC) generator installed in thermal power station, has three-phase AC winding that is provided at outer surface of conical-annular duct |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010033848A1 true DE102010033848A1 (en) | 2012-03-22 |
Family
ID=45768676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201010033848 Pending DE102010033848A1 (en) | 2010-08-09 | 2010-08-09 | Magneto-hydrodynamic alternating current (AC) generator installed in thermal power station, has three-phase AC winding that is provided at outer surface of conical-annular duct |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010033848A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5260640A (en) | 1992-01-28 | 1993-11-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of and system for producing electrical power |
-
2010
- 2010-08-09 DE DE201010033848 patent/DE102010033848A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5260640A (en) | 1992-01-28 | 1993-11-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of and system for producing electrical power |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0598183B1 (en) | Turbogenerator set | |
DE602004004147T2 (en) | HEATING SYSTEMS AND METHODS | |
DE202018103648U1 (en) | Harmonized shunt shunt electric motor with faceted shaft for improved torque transmission | |
DE102009044198A1 (en) | Improved fault tolerant permanent magnet machine | |
DE1186155B (en) | Method and device for heating a plasma | |
EP1454404A1 (en) | Device for supplying at least one superconductor with power | |
DE202010011194U1 (en) | Magnetohydrodynamic alternator | |
CH665068A5 (en) | DYNAMOELECTRIC MACHINE. | |
DE102013108319B4 (en) | Method and device for energy storage | |
DE2438201A1 (en) | ELECTRIC ASYNCHRONOUS LINEAR MOTOR | |
DE102010033848A1 (en) | Magneto-hydrodynamic alternating current (AC) generator installed in thermal power station, has three-phase AC winding that is provided at outer surface of conical-annular duct | |
DE102010006041A1 (en) | Device for heating metallic components | |
DE202012005955U1 (en) | Induction electric rocket engine | |
WO2017060509A1 (en) | Electrical machine | |
DE2127938A1 (en) | Magnetohydrodynamic generator | |
WO2007036430A1 (en) | Method and device for the inductive transfer of energy to super-conductive excitation coils of an electric machine | |
DE102012012169A1 (en) | Magnetic plasma type induction electrical rocket propulsion structure has three-phase alternating-current winding portion that is mounted on outer surface of cylindrical working chamber | |
DE102011005217A1 (en) | Rotor for a superconducting synchronous machine and synchronous machine | |
DE1488432C3 (en) | Process for the magnetohydrodynamic generation of electricity | |
DE202016101658U1 (en) | Rotating electrical machine | |
DE1513898A1 (en) | Magnetic pathway switching device using superconducting materials | |
EP4093153A1 (en) | Device for inductive heating of metal material | |
DE1820393U (en) | MAGNETOGAS DYNAMIC WALKING FIELD GENERATOR. | |
DE202015000302U1 (en) | Cryogenic electric hall nozzle drive | |
DE202021004265U1 (en) | Device for inductive heating of metal goods |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |