Униполярная машина

нтск-.е,соЮЗ"т у е 1ИАТЕ 1 итека 11 о и Й-с-"Ж"н и е43784 Союз Советских Социалистицеских Республик(51) М. Кл. 31,0 явле с присоединением заявкиосударственныи комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытии(088.8) публиковано 25.07.74, Бюллетень27 Дата опубли вания описания 30,12.74 Б, Л. Алиевский, А. И. Бертинов и Б, А, БазарноМосковский ордена Ленина авиационный инстит им. Серго Орджоникидзе 72) Авторы изобретени 71) Заявитель(54) УНИПОЛМРНАЯ МАШИН Изобретение отйосится к электротехнике.Известна униполярная машина, на роторе которой имеется кольцевой выступ с внутренней кольцевой камерой для жидкого металла, в который погружены электроды.Однако известная конструкция не позволяет осуществлять многократное и кратковременное замыкание цепи якоря при вращающемся роторе за счет изменения уровня жидкого металла в кольцевом углублении.Целью изобретения является усовершенствование ротора для многократного и кратковременного коммутирования цепи якоря контактной жидкостью при вращающемся роторе и больших токах в подвижном контакте и улучшение условий коммутирования при заданных параметрах системы управления контактом.Для этого в роторе во внутренней кольцевой камере для жидкого металла закреплена кольцевая перегородка, установленная с зазором относительно дна камеры и разделяющая камеру на две части, одна из которых соединена с каналами, выполненными в роторе, Углубления по обе стороны перегородки имеют кольцевые уступы, радиальное расстояние между которыми определяется допустимым перепадом уровней свободной поверхности жидкости, находящейся в обеих частях камеры. г 1 а чертеже представлен вариант конструкции ротора,Ротор униполярной машины содержит кольцевой выступ 1 (выступ может располагатьсяснаружи ротора, а не сбоку, как показано начертеже), имеющий внутреннее кольцевое углубление для жидкого металла 2. Углублениеразделено кольцевой перегородкой 3 на двепримерно равные по объему части, сообщаю 10 щиеся между собой по зазору 4 между пере.городкой и дном углубления 5. Зазор долженбыть достаточно большим, чтобы не препятствовать перетечке жидкости из одного углубления в другое, но не настолько большим,15 чтобы край перегородки мог выйти из жидкости при изменении ее уровня. Кольцевыеуглубления по обе стороны перегородки ближе к оси ротора резко расширяются, образуяуступы 6 и 7. Полость 8 за перегородкой со 20 единена с каналами 9, которые по осевомуотверстию в вале ротора сообщаются с внешней регулируемой газовой магистралью.Штриховыми линиями условно показан на рисунке неподвижный кольцевой электрод 10.25 Предлагаемая конструкция ротора позволяет использовать жидкий металл для многократного и кратковременного коммутирования якорной цепи при вращающемся роторебез изменения объема этой жидкости в коль 30 цевом углублении и без ее расхода черезвнешнюю систему, Для этого требуются; устройство для однократного заполнения кольцевого углубления жидким металлом и напорное устройство, позволяющее многократно с заданной периодичностью создавать и устранять во внутренних каналах ротора избыточное давление газа или электроизоляционной жидкости с малой плотностью. Такой ротор может быть применен в униполярных генераторах и двигателях. В генераторном режиме могут быть получены импульсы тока длительностью порядка 10 -сек. Электрический контакт между ротором и внешней цеггью может быть кольцевым либо зональным в зависимости от конструкции неподвижного электрода. Имеющиеся в углублениях ротора кольцевые уступы позволяют улучшить условия коммутированпя цепи: улучшают условия для гашения дуги, которая может возникнуть при размыкании контакта, исключают выплескивание жидкости из углубления и уменьшают случайные искажения формы импульсов, что позволяс г генерировать идентичные между собой импульсы тока.При работе униполярной машины ротор вращается, и жидкий метал 2 в кольцевом углублении принимает под действием центробежных сил положение, показанное на чертеже. Для замыкания цепи якоря необходимо в каналах 9 внутри ротора создать избыточное давление газа, подводимого в центральную часть ротора от регулируемой газовой магистрали. Газ будет давить на свободную поверхность жидкого металла, находящегося в полости 8. Жидкость будет перетекать по зазору 4 в соседнее кольцевое углубление до установления нового равновесия сил, действующих на жидкость (сил центробежных и давления газа). При этом свободная поверхность жидкости сместится в полости 8 до уровня и - и, а в соседнем кольцевом углублении - до уровня т - т. Неподвижный электрод 10 окажется погруженным в жидкий металл; цепь якоря будет замкнута, Для размыкания контакта достаточно устранить избыточное давление газа во внутренних каналах ротора. Жидкость вернется в исходное положение, и цепь якоря разомкнется.Для работы униполярного генератора в импульсном режиме важно, чтобы замыкание и размыкание цепи якоря происходило быстро, Чем быстрее происходит коммутирование цепи, тем короче могут быть получены импульсы тока и тем лучше условия для гашения дуги, которая может возникнуть при размыкании цепи (при этом важно также, чтобы при размыкании жидкий металл отводился на как можно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 большее расстояние от неподвижного электрода). Но при больших скоростях изменения уровня жидкого металла он не должен выплескиваться из углубления в роторе, а глубина погружения неподвижного электрода в жидкий металл не должна меняться при многократном замыкании цепи, Величина и скорость смещения уровня свободной поверхности жидкого металла прямо пропорциональны величине и скорости изменения давления газа в полости 8. Для того чтобы улучшить условия коммутирования цепи при данных рабочих параметрах газовой магистрали (величине и скорости изменения давления газа в полости 8), кольцевые углубления в роторе сделаны ступенчатыми, При замыкании цепи небольшое изменение уровня жидкого металла в полости 8 вызывает значительное смещение уровня в углублении, где расположен неподвижный электрод 1 О. Так будет, пока свободная поверхность жидкости не достигнет уровней и - и и т - т, где расположены уступы 6 и 7. За этими уступами величина и скорость смещения уровней изменяются: в углублении, где расположен электрод 10, смещение уровня будет незначительным даже при существенном изменении уровня жидкости за перегородкой 3, Все это позволяет увеличить расстояние между жидким металлом и неподвижным электродом при размыкании цепи, увеличить скорость коммутирования этой цепи и обеспечивает постоянную глубину погружения неподвижного электрода в жидкий металл при многократном замыкании цепи. Заливка металла в углубление может производиться, например, с помощью каналов в неподвижном электроде. Металл эвакуируют по окончании работы при остановке ротора. Предмет изобретения1. Униполярная машина, содержащая ротор с кольцевым выступом, внутренней кольцевой камерой и каналами для подачи к ней жидкого металла, о тли ч а ю ща я ся тем, что, с целью улучшения процесса коммутации, в камере внутри ротора закреплена кольцевая перегородка, установленная с зазором относительно дна камеры и разделяющая камеру на две части, одна из которых соединена с каналами, выполненными в роторе.2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в камере ротора по обе стороны перегородки выполнены кольцевые уступы, радиальное расстояние между которыми определяется допустимым перепадом уровней жидкости в обеих частях камеры.437184 Редактор О. Кунина Заказ 3452/18 Изд,113 Тираж 722 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5