Magnetohydrodynamischer Wechselstromgenerator
Prof. Dr. techn. Wiss. Alexander Rubinraut
Der magnetohydrodynamische Generator (abgek. MHD-Generator) ist für die Umwandlung der mechanischen Energie des sich bewegenden Arbeitskörpers, der sich im Plasmazustand befindet, in elektrische Energie vorgesehen. Die Wär-meenergie, 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.
In den 60er-80er Jahren des vorigen Jahrhunderts wurde eine Vielzahl von Konstruktionsvarianten und auch Versuchsmuster der MHD-Gleichstromgeneratoren in vielen Ländern erforscht, leider ohne zufriedenstellende Ergebnisse. Der Grund lag darin, dass die Kathoden nach kurzfristigem Betrieb zerstört wurden.
Eine prinzipiell neue Lösung des MHD-Generators schließt die Anwendung von Elektroden aus und wird auf der Basis der Hochtemperatursupraleiter für Industrieenergiesysteme hergestellt. Aus Supraleiter hergestellte Wicklungen sind fähig, ein magnetisches Wechselstromfeld mit einem hohen Induktionswert und minimalen Energieverlusten der Industriefrequenz von 50-60 Hz zu erzeugen.
Dieser magnetohydrodynamischer Wechselstromgenerator, der für die Erzeugung eines Wandermagnetfeldes mit einer supraleitenden Hochtemperaturwicklung ausgerüstet ist, die durch Flüssigstickstoff gekühlt wird und als Arbeitsmedium die Luft im Plasmazustand verwendet wird, wird zusätzlich 15 % Elektroenergie erzeugen können.
Es sei wichtig zu beachten, dass das Fehlen von Elektroden in der Konstruktion des MHD-Generators die Sicherstellung seines Dauerbetriebes im industriellen Energiesystem ermöglicht.
Der Einsatz dieses Generators wird die Effektivität der elektrischen Energieerzeugung bei Wärmekraftwerken beliebiger Art um 40 % steigern.
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.
Es ist vorgeschlagen der magnetohydrodynamischer Wechselstromgenerator, der in Wärmekraftwerken installiert wird, der als Arbeitskörper die Luft im Plasmazustand verwendet, die in der Brennstoffverbrennungskammer austritt, oder ein Gas, das aus dem Atomreaktor austritt und sich weiter im geschlossenen Kreis bewegt dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Entwicklung eines MHD-Generators mit langer Nutzungsdauer der MHD-Generator einen konischen Ringkanal hat, in dem die Energieumwandlung bei der Bremsung des Arbeitskörpers mit Hilfe des entlang der Achse gerichteten Laufmagnetfeldes vor sich geht, wofür auf der Außenoberfläche des konischen Ringkanals eine Dreiphasenwechselstromwicklung montiert wird.
Zur Steigerung der Effektivität des MHD-Generators durch Wertsenkung der nominalen Schlupffrequenz an der Außenoberfläche des zylindrischen Kanals mehrere getrennte Dreiphasenwechselstromwicklungen fortlaufend montiert werden, wobei jede getrennte Wicklung mit Wechselstrom verschiedener Frequenz gespeist wird.
Die Grundlagen für dieses Patent sind im folgenden Video ersichtlich.