и т. д. Однако для представляющего в настоящее время наибольший интерес контакта NaK с медью можно констатировать лучше согласующиеся между собой величины.

УНИПОЛЯРНЫЕ МАШИНЫ С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ КОНТАКТОМ

В настоящем параграфе будут рассмотрены параметры и конструкции некоторых современных униполярных машин.

Генератор Ватта. На рис. 40 показан продольный разрез вдоль оси вала униполярного генератора конструкции Ватта

Рис. 40, Продольный разрез унипотярного генератора Ватта / - трубка для подачи ртути в контактную зону; 2 - трубка для отвода ртути нз контактной зоны; 3 - лабиринтное уплотнение; 4 - Ko.ioKOvioo6pa3Hbift медный ротор; 5 - медный цилиндр для обратного тока; 6 - верхний кольцевой ртутный контакт; 7 - клеммные пластины; 8 - немагнитная приводная втулка; 9 - немагнитный центрирующий вал; 10 - трубка Для подачи ртутн в верхний кольцевой контакт; 11-отводная трубка сборного коллектора; )2 - трубка для подачи азота; - внешний стальной магнитопровод; 14 - внутренний стальной магнитопровод; 15 - компенсационный цилиндр из нпзкоуглеродистой стали; 16 - нижний кольцевой ртутный контакт; 17 - нижний стальной магнитопровод; 18 - обмотка возбуждения; 19 - центрирующий блок; 20 - отвод ртути от верхнего скользящего контакта

[89, 90, 91]. Генератор используется для питания электромагнитного насоса и имеет следующие номинальные данные; мощность 10 кет, ток 16 ка, напряжение 0,625 в, скорость вращения 780 об/мин, индукция в воздушном зазоре 0,8 вб/м . Токосъем осуществляется ртутным контактом кольцевого типа. Определенный на основании опытов максимальный к.п.д. генератора составил 95%. Ротор - колоколообразный, из меди с диаметром 32 см и активной длиной 8 см. Он закреплен иа немагнитной втулке с вертикальной осью вращения. Токоведущие шины расположены сверху, причем одна из них одновременно является крышкой. Внутренняя полость статора заполняется сухим азотом. Ток, пройдя ротор и нижний ртутный контакт, возвращается по цилиндру из стали с высокой магнитной проницаемостью, тем самым обеспечивается компенсация реакции якоря.

Генератор Клауди. На рис. 41 показан разрез вдоль оси вала униполярного генератора П. Клауди. На рис. 42 даны контуры циркуляции ртути, охлаждающей воды и смазочного масла, а также схематически показан привод генератора, который состоит из асинхронного двигателя (Д) и редуктора (G), имеющего передаточное отношение 1 : 3.

!3 12 II 10 3 8 1

23 г4 25 2В

Рис. 41, Продольный разрез униполярного генератора Клауди

prnymo

Рис. 42. Схема циркуляции ртути, воды, масла и направления электрического

тока в генераторе Клауди

Впоследствии материал диска и кольца был заменен на сталь, что позволило увеличить коэффициент полезного действия генератора до 82% (с учетом возбуждения и вспомогательных механизмов). Струевой жидкометаллкческпй контакт соединяет диск и компенсационное кольцо на периферии и в торцевой части около вала. Ртуть нагнетается насосом Pi (рис. 42) Е кольцевой канал 13, далее по осевому каналу 12 поступает в периферическую контактную зону, а затем собирается по кольцевым каналам 6 и 24, имеющим внизу соответствующие отводящие трубы 26 и 23.

В торцевую контактную зону ртуть нагнетается насосом Р2 через осевой канал 18 с выбросом ее в кольцевую выточку 16. которая имеет отводящую трубу 20.

Тело ротора и зона периферического контакта охлаждаются водой, которая подается по трубке 18 в центральную часть ротора .и далее по радиальным каналам поступает в кольцевую выточку 9, откуда через наклонный канал 5 и центральную осевую внешнюю трубку вода стекает по трубе 19. Для охлаждения торцевого коптактя вода подается через трубку 17. Вода не должна содержать солей и ионов. Токоподводящие шины 14 и 15 выполнены в виде полых труб, по которым Циркулирует вода.

Машина Пулэна. Принципиальная схема машины Пулэна приведена на рис. 43.

Номинальные данные униполярного генератора: мощность 20 кет, ток 20 ка, напряжение 10 в, скорость вращения 8800 об/мин.

То-косъем осуществляется струями ртути, линейная скорость контактной поверхности составляет 125 м/сек. Воздушный зазор между форсунками и вращающейся поверхностью 0,2-0,5 мм. Контактная поверхность покрыта слоем никеля. Обмотка возбуждения рассчитана на создание намагничивающей силы 1 7 ка.

Тело ротора L из стали ST-37 навинчено на вал 2 (рис. 41), который консолыю удерживается двумя шариковыми подшипниками 1 я 4, расположенными в трубе 3. Корпус статора выполнен разъемным, обе части (7 и ) изолированы друг от друга прессшпановой прокладкой 8. Материал корпуса - котельная сталь марки 5ТО-38Д.

Обмогка возбуждения 10 выполнена из 81 трубчатого провода (ф 7/5 мм) с двумя параллельными ветвями охлаждения. Намагничивающая сила обмотки создает магнитный ноток, который проходит по двум частям корпуса статора (7 и ), чере.-; два воздушных зазора, тело ротора, медный диск (вкладыш) 22 на роторе и компенсационное медное кольцо 21 на статоре.

Рис. 43. Принципиальная схема униполярной машины Пулэна

На схеме показаны пути прохождения магнитного потока (пунктиром) и электрического тока (сплошная линия). Магнитопровод статора состоит из двух изолированных шайбой 1 частей. Ток проходит по стали ротора 3 и статора 2, которые между собой соединяются с помощью жидкометаллического скользящего контакта. Жидкометаллическая среда поступает под действием центробежной силы из аксиального зазора в радиальный, Для ослабления магнитного поля в зоне контакта воздушный зазор в этой части между поверхностями статора и ротора несколько увеличен. С этой целью поперечному сечению катушки возбуждения придана сложная форма и предусмотрен магнитный шунт для замыкания силовых линий поля рассеяния основного магнитного потока. Для предотвращения вытекания жидкости предусмотрены уплотнения 4.

Продольный разрез униполярной машины Пулэна показан на рис. 44.

Рис, 44.

Продольный разрез Пулэна

униполярной машины

/ -изоляционная шайба; 2 - нзол1фуюш,ая трубка для крепя-ш,нх шннопровод болтов; 3 - выводные провода катушки возбуждения; 4 -шланги для подачи газа аргона за уплотнение вала; 5 - трубки для подачи контактной среды и ннертно10 газа в 3DHV контакта; 6- кольцевое уплотнение; 7 изоляционная втулка, удерживающая подшипник; S ~ магнитопровод (мягкая сталь); S - центрирующий штифт; W - изоляционное основание; - жидкометаллическая контактная среда; 12 -зл-жимы напряжения; -токовые шниы; /4 - крышка магнитопровода; lb - болт для регулирования аксиального зазора между ротором и статором

Основные размеры машины: диаметр ротора -66 мм, его длина -60 мм, воздушный зазор под полюсом - 0,5 мм. Общий вес машины-30 кг.

Номинальный ток 3000 а, скорость вращения 3000- 6000 oolHUH (критическая скорость вращения достигает 18 000 об/мин). Электрическое сопротивление растеканию тока составляет для статора 2,6-10- ом, а для ротора 1,4-10-5 ом. Средняя плотность тока в роторе 80 а/см. Средняя индукция в воздушном зазоре - 1,5 вб/м, напряжение и ток обмотки возбуждения (при номинальном токе якоря) соответственно равны 120 в и 1,5 а.

Машина интересна тем, что токосъем в ией осуществлен с помощью сплава ртути и иидия (50% Hg и 50% In), находящегося в атмосфере инертного газа -аргона. Зазор между поверхностями статора и ротора в зоне контакта составляет 1,5 мм. Для жидкометаллического контакта имеют место следующие характерные данные (на один токосъем):

линейная скорость контактной поверхности ротора при 6000 об/мин -20.7 м/сек;

контактная поверхность ротора -26 см;

объем жидкости в контактной зоне -45 см (38 г);

плотность тока в контакте (при 3000 а) - 115 а/см;

падение напряжения в контакте - 40 Юз в.

Результаты экспериментального исследования машины в генераторном режиме для двух скоростей вращения даны в табл. 8.

Таблица 8

4 Зав. I6I8