DE1438258C - Verfahren und Einrichtung zum Steu ern des Kondukiionsstromes eines MHD Generators - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern in Segmente unterbricht den Strompfad für die Halides Konduktionsstromes eines MHD-Generators, Ströme vollständig. Auf diese Weise werden die durch dessen elektrisch leitendes Plasma durch ein Magnet- die Hall-Ströme verursachten Verluste vermieden und feld strömt, das unter einem Winkel zur Strömungs- es wird insgesamt ein besseres Arbeiten der Einrichtung richtung des Plasmas liegt, und dessen Plasmaströmung 5 erzielt.

in Strömungsrichtung ein Hallpotential aufweist, das Aus dem Vorstehenden ist zu ersehen, daß trotz der

zum Steuern des Konduktionsstromes kurzgeschlossen Ausnutzung des Bestehens eines Hall-Potentials in

wird sowie eine Einrichtung zur Durchführung des besonderen Fällen zwecks Erzeugung eines Stromes

Verfahrens. das Vorliegen von Hallströmen bisher als unerwünscht

Bei MHD-Generatoren wird üblicherweise ein aus io angesehen wurde, besonders bei der üblichen Auseiner Hochdruckquelle zugeführtes heißes, leitendes führung eines MHD-Generators.
Arbeitsmedium verwendet. Aus der Quelle strömt Die bisherige Technik lehrt daher, daß MHD-Ge- j das Medium durch den Generator, dem ein Magnet- neratoren so aufgebaut sein müssen, daß ein Hall- \ feld und Elektroden zugeordnet sind, zwischen denen Potential erzeugt wird, wobei der als Folge dieses durch die Bewegung des Mediums in bezug auf das 15 Potentials fließende Strom einer Belastung zugeführt Magnetfeld eine EMK induziert wird. Das Medium werden kann, oder andererseits, daß der Fluß von wird aus der Einrichtung in einen Behälter oder ein- Hall-Strömen in allen Fällen verhindert werden soll, i fach in die Umgebungsluft entlassen oder bei korn- während der beim Arbeiten eines herkömmlichen ; plizierteren Einrichtungen durch eine besondere An- MHD-Generators erzeugte Strom einer Belastung j lage zurückgewonnen, deren Pumpen das Medium 20 zugeführt wird. j zur Quelle zurückführen. Das Arbeitsmedium kann Wie sich aus der Zeitschrift »The Physics of Fluids«, j aus einem heißen Hochdruckgas, beispielsweise Helium 1961, Bd. 4, Nr. 2, ergibt, sind Versuche unternommen oder Argon bestehen, dem ungefähr 1% Natrium, worden, bei denen eine Elektrode nahe am Eingang ,-'"]. Pottasche oder Zäsium zugesetzt wird, um die Ioni- des Kanals eines MHD-Generators und eine zweite in *<&» sation und damit die elektrische Leitfähigkeit zu 25 der Mitte des Kanals angeordnet und beide über fördern. Das Gas setzt sich aus Elektronen, positiven einen Schalter verbunden wurden, so daß während Ionen, neutralen Atomen und subatomischen Partikeln einer gewissen Zeit in der ersten Hälfte des Kanals zusammen und kann der Einfachheit halber als Plasma wahlweise ein Hallstrom fließen und der Konduktionsbezeichnet werden. strom des MHD-Generators in gewissen Grenzen

Fließt durch ein Medium oder Plasma ein Strom 30 variiert werden konnte.

senkrecht zu einem Magnetfeld, so wird ein elektrisches Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Feld erzeugt, das senkrecht sowohl zur Stromrichtung praktisches und sicheres Verfahren zum Steuern des [

als auch zum Magnetfeld verläuft. Diese als Hall- Konduktionsstromes eines MHD-Generators mittels !

Effekt bezeichnete Erscheinung ist die Folge des auf eines einfach aufgebauten MHD-Generators zu

eine sich bewegende Ladung einwirkenden Magnet- 35 schaffen.

feldes. Ein solches elektrisches Feld wird im allge- Diese Aufgabe wird beim eingang genannten Vermeinen als Hall-Potential und der als Folge des Hall- fahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Potential fließende Strom als Hall-Strom bezeichnet. Kurzschluß des Hallpotentials kurzzeitig über ein in Wird der Generator von einem Plasma bei Anwesen- gleicher Richtung wie das Hallpotential selbst wirken- j heit eines elektrischen Feldes und eines zu diesem 40 des, mit ihm in Reihe liegendes Potential erfolgt. j rechtwinkelig verlaufenden Magnetfeldes durchströmt, Der mit der Erfindung erzielbare technische Fort- ^; so erfolgen daher unter der Einwirkung beider Felder schritt liegt insbesondere darin, daß der Konduktionsgekrümmte Bewegungen geladener Partikeln. Auf strom kurzzeitig stark vermindert wird, wodurch AbGrund dieser Bewegungen erfolgt im Plasma eine und Umschaltungen mit Schaltern geringerer Schalt-Trennung negativer und positiver Ladungen, wodurch 45 leistungen vorgenommen werden können.
über die Länge der Strömung hinweg ein erhebliches Ein MHD-Generator zum Durchführen des erfin-Spannungsgefälle oder Hall-Potential entsteht. Unter dungsgemäßen Verfahrens geht aus von einer Anzahl der Einwirkung des Hall-Potentials können längs von einzelnen, mit Abstand voneinander in einem durch das Plasma Hall-Ströme fließen, wenn ein Kanal für das Plasma angeordneten Elektrodenpaaren, geschlossener Stromkreis vorhanden ist. Die Hall- 5° wobei eine Elektrode eines jeden Paares der anderen Ströme wirken dem direkten Fluß des Stromes durch Elektrode des genannten Paares gegenübersteht, und das Plasma zwischen den Elektroden entgegen und mit einer einen Schalter enthaltenden Kurzschlußsetzen den Wirkungsgrad der Einrichtung erheblich verbindung, die zwischen einer stromabseitigen und herab. einer stromaufseitigen Elektrode angeordnet ist.

Der Gedanke, das Hall-Potential in einem Generator 55 Dieser MHD-Generator ist erfindungsgemäß derart

auszunutzen, ist nicht neu. In der USA.-Patentschrift ausgebildet, daß die Kurzschlußverbindung ferner

2 210 981 vom 13. August 1940 ist eine ältere Aus- einen als Potentialquelle dienenden Kondensator

führung eines Hall-Stromgenerators beschrieben. In umfaßt, dessen Potential in gleicher Richtung wie das

einer älteren bekanntgemachten Patentanmeldung Hall-Potential wirkt und mit letzterem in Reihe liegt,

(deutsche Auslegeschrift 1203 370) der Patentinhaberin 60 Der Vorteil dieses erfindungsgemäßen MHD-Ge-

wird ein MHD-Generator mit Paaren einander gegen- nerators liegt insbesondere darin, daß der Konden-

überstehenden Elektrodensegmenten vorgeschlagen, an sator, der auf das volle Hall-Potential aufgeladen wird,

die gesonderte Belastungen angeschlossen werden nach Umschalten des Schalters ein kurzzeitiges

können, um den Fluß von Hall-Strömen im Generator Fließen eines Hallstromes von beachtlicher Stärke

zu verhindern. Da längs durch die Elektroden parallel 65 zuläßt, wodurch eine gute Steuerung des Konduktions-

zur Strömungsrichtung des Plasmas kein fortlaufender Stroms erreicht wird.

Strompfad besteht, so können sich im Plasma keine Um die Kennzeichnung der Schaltmittel zu er-

Hall-Ströme bilden. Die Aufteilung der Elektroden leichtern, sollen diese der Einfachheit halber als (ein

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oder mehrere) Hallstromschalter bezeichnet werden. F i g. 5 eine graphische Darstellung, die zeigt, in Den zwischen den Endelektroden gelegenen Elektroden welcher Weise der Hall-Strom sich bei der in der sind weitere Schaltmittel zugeordnet, um den Strom- F i g. 4 dargestellten Anordnung verändert,
fluß zwischen diesen Elektroden zu unterbrechen, F i g. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren welche Schaltmittel als (ein oder mehrere) Belastungs- 5 Ausführungsform der Erfindung,
schalter bezeichnet werden sollen. Sind drei oder mehr F i g. 7 eine graphische Darstellung, aus der zu Zwischenelektroden einander nachgeschaltet, so kann ersehen ist, in welcher Weise die Ströme und Spanein mit diesen Elektroden in Reihe geschalteter nungen sich bei der in der F i g. 6 dargestellten An-Belastungsschalter ausreichend sein. Ordnung verändern, wenn die Belastungsschalter wie ; Versorgen je zwei einander gegenüberstehende, io auch der Hall-Stromschalter betätigt werden,
zwischen den Endelektroden gelegene Elektroden F i g. 8 eine Darstellung, die zeigt, in welcher Weise gesonderte Belastungen, so kann ein Belastungs- die Ströme und Spannungen bei der Anordnung nach schalter mit jeder Belastung in Reihe geschaltet der F i g. 6 sich verändern, wenn nur das Hall-Stromwerden. Unter der Annahme, daß je zwei einander schalter betätigt wird,

gegenüberstehende, zwischen den Endelektroden ge- 15 F i g. 9 eine schematische Darstellung einer anderen

legene Elektroden gesonderte Belastungen versorgen, Ausführungsform der Erfindung zum Erzeugen eines

daß die den Belastungen zugeordnete Belastungs- Wechselstromausgangs und

schalter geschlossen sind und daß der den End- F i g. 10 ein Querschnitt nach der Linie 10-10 der

elektroden zugeordnete Hallstromschalter offen ist, F i g. 9.

d. h. der volle Laststrom vom MHD-Generator mit 2° Zum Verständnis der Arbeitsweise der MHD-segmentierten Elektroden gesonderten Belastungen Generatoren ist in der F i g. 1 eine ältere bekannte zugeführt wird, so wird der Fluß von Hall-Strömen Ausführung eines MHD-Generators schematisch dar- ~J\ verhindert. Bei geschlossenem Hall-Stromschalter gestellt (s. »Physics of Fluids«, Vol. 4, 1961, S. 182, " kann der Hall-Strom, der sonst nicht fließen würde, Fig. 1). Nach dieser Figur weist der Generator einen nunmehr längs durch den Generator fließen. Durch 25 allgemein mit 1 bezeichneten, sich allmählich erden Fluß des Hall-Stromes wird der Konduktions- weiternden Kanal auf, in den bei 2 ein unter hohem strom oder der Strom senkrecht zur Gasströmung, Druck stehendes, heißes und elektrisch leitendes Plasma mit dem die Belastungen versorgt werden, geschwächt. eingelassen wird, das bei 3 aus dem Kanal austritt. Auf Grund der Schwächung des durch die Belastung Der Druck ist am Auslaß des Kanals niedriger als fließenden Konduktionsstromes können nunmehr die 3° am Einlaß, aus welchem Grunde das Plasma sich Belastungsschalter mit geringer oder gar keiner durch den Kanal mit hoher Geschwindigkeit bewegt, Funkenbildung geöffnet werden. Durch das Öffnen wie durch den Pfeil 4 angedeutet. Durch geeignete der Belastungsschalter wird der Konduktionsstrom Wahl des Druckgefälles und der Form des Kanals auf den Wert Null herabgesetzt. Die Herabsetzung kann bewirkt werden, daß das Plasma den Kanal im des Konduktionsstromes auf den Wert Null führt 35 wesentlichen mit gleichbleibender Geschwindigkeit auch den Hall-Strom auf den Wert Null zurück, durchströmt, was für das Arbeiten des Generators wonach der Hallstromschalter ohne Unterbrechung erwünscht, jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. eines Stromkreises geöffnet werden kann. Werden die Der Kanal ist außen von einer Wicklung 15 umgeben, Belastungsschalter wieder geschlossen, so können die der aus einer herkömmlichen Stromquelle oder vom Belastungen wieder mit der vollen Leistung versorgt 40 Generator selbst ein Gleichstrom zugeführt wird. Der werden. Daher kann ein MHD-Generator einfach in durch die Wicklung fließende elektrische Strom erder Weise abgeschaltet werden, daß höchstens ein zeugt im Kanal einen zur Strömungsrichtung des Schalter geschlossen wird an Stelle des herkömmlichen Plasmas und zur Ebene der Zeichnung senkrecht > Verfahrens, nach dem ein oder mehr Hochleistungs- verlaufenden Magnetfluß.
W Stromkreise geöffnet werden. 45 Im Kanal sind einander gegenüberstehend die

Die oben beschriebene erfindungsgemäße An- Elektroden 6 und 7 angeordnet. Diese Elektroden Ordnung weist nicht nur einen sehr einfachen und können im Inneren des Kanals parallel zur Strömungswirksamen Aufbau auf, sondern kann benutzt werden, richtung des Plasmas einander gegenüberstehend auf um beispieslweise einen MHD-Generator an eine einer Achse angeordnet sein, die senkrecht zur Rich-Leitung anzuschalten oder von dieser abzuschalten, 5° tung der Plasmabewegung und des Magnetflusses dessen Ausgangsstrom zu regulieren oder um den verläuft. Die hochgeschwinde Bewegung des elektrisch Ausgangsstrom so zu verändern, daß dieser eine leitenden Plasmas durch das Magnetfeld induziert sinusförmige Wellenform erhält. zwischen den Elektroden eine gleichgerichtete EMK,

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben wie durch den Pfeil 8 angedeutet. An die Elektroden 6

sich aus den Unteransprüchen. 55 und 7 ist über die Leiter 9 und 10 eine Belastung 11

Die Erfindung wird nunmehr an Hand verschiedener angeschlossen, durch die der elektrische Strom unter

Ausführungsbeispiele beschrieben. In den Zeichnungen der Einwirkung der zwischen den Elektroden indu-

ist zierten EMK fließt.

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines her- Da Elektronen leichter sind als Ionen und daher

kömmlichen MHD-Generators, 60 eine größere Beweglichkeit aufweisen, führen diese im

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer neu- allgemeinen den größten Teil des Stromes in einem

artigen Anordnung nach der Lehre der Erfindung, MHD-Generator. Da die Kräfte des Magnetfeldes

F i g. 3 eine graphische Darstellung, die zeigt, in auf die Stromträger ausgeübt werden, so wirken diese welcher Weise der Belastungs- und der Hall-Strom Kräfte natürlich am stärksten auf die Elektronen ein. sich bei der in der F i g. 2 dargestellten Anordnung 65 Wie bereits erwähnt, wird auf Grund der Wechselverändert, wirkung zwischen dem strömenden Plasma und dem ; F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Ab- Magnetfeld eine EMK zwischen den Elektroden Wandlung der in der F i g. 2 dargestellten Anordnung, induziert. Das Magnetfeld wirkt auf den hierdurch

hervorgerufenen Strom ein und erzeugt eine Kraft, die die Bewegung der Elektronen längs des Kanals mit dem Rest des Plasmas zu verzögern sucht. Auf die eine viel größere Masse als die Elektronen aufweisenden Ionen werden andererseits nur kleine Kräfte ausgeübt, wenn die Ionen sich im Magnetfeld bewegen, so daß sie mit dem Plasma stromab mitgeführt werden. Infolgedessen erfolgt eine Scheidung der Ladungen, die zur Erzeugung eines elektrischen Feldes längs des Kanals führt.

Wie bereits bemerkt, wird dieses Längsfeld »Hall-Potential« genannt, da die hierbei auftretenden Erscheinungen denen gleichen, die die Ursache des sogenannten »Hall-Effektes« sind, der vor einiger Zeit in massiven Leitern beobachtet wurde.

Die auf die Elektronen einwirkenden Kräfte werden von den Elektronen durch Zusammenprall auf die übrigen Plasmapartikeln übertragen. Weiterhin wird die Bewegung der Plasmapartikeln durch Zusammenprall mit den Ionen verzögert, die von dem zwischen diesen und den Elektronen stromauf bestehenden elektrischen Feld festgehalten werden. Bei der Überwindung der aus dem Zusammenprall zwischen Ionen und Elektronen herrührenden Kräfte ist das Plasma wirksam. Dies muß auch von einer Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie erwartet werden.

Die F i g. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen MHD-Generator mit einem sich allmählich erweiternden Kanal 20, in den unter hohem Druck ein heißes Plasma 21 hineingeleitet wird. Dem Kanal 20 ist eine mit gestrichelten Linien schematisch dargestellte Magnetfeldwicklung 22 zugeordnet, die ein senkrecht zur Ebene der Zeichnung und quer zur Plasmaströmung verlaufendes Magnetfeld erzeugt. Wie aus der F i g. 2 zu ersehen ist, bestehen die Elektroden, wie an sich bekannt, beiderseits des Kanals 20 aus gesonderten, elektrisch isolierten Segmenten 23a, 23b,23c,23dund24a,24b,24c,24d. Wie aus der F i g.2 ferner zu ersehen ist, liegen die Elektrodensegmente jeder Gruppe nebeneinander, wobei die Gruppen von Segmenten beiderseits des Kanals Strompfade bilden, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Plasmas und des Magnetfeldflusses verlaufen. Zu Unterscheidungszwecken soll dieser Strom als »Konduktionsstrom« bezeichnet werden. Bei dem in der F i g. 2 dargestellten Generator ist der Konduktionsstrom der Laststrom. Dies braucht bei Generatoren anderer Art nicht zuzutreffen.

Es wird nunmehr auf die elektrische Verbindung zwischen den Elektrodensegmenten 23 a und 24 a eingegangen. An die Elektrodensegmente 23 a und 24 a ist über einen Belastungsschalter 26a eine Belastung in Form eines Wechselrichters 25 a angeschlossen. Bei geschlossenem Belastungsschalter 26a kann daher der Wechselrichter 25 a mit Strom versorgt werden, während bei geöffnetem Schalter 26 a der zum Wechselrichter 25 a führende Stromkreis unterbrochen ist. Der Wechselrichter ist an die Primärwicklung 27 a eines Mehrwicklungs-Transformators angeschlossen. Der als Ganzes mit 28 bezeichnete Transformator ist mit einer gemeinsamen Sekundärwicklung 29 versehen, an der die Wechselstromleistung abgenommen wird.

In der gleichen Weise ist an die Elektrodensegmente 23b und 24b über einen anderen Belastungsschalter 26b ein weiterer Wechselrichter 25 b angeschlossen, der seinerseits mit einer weiteren Primärwicklung 21b des Transformators 28 in Verbindung steht. Die Primärwicklung 21b des Transformators ist ferner mit der Sekundärwicklung 29 in Zeit-Phasen-Beziehung mit der Primärwicklung 27 a verkoppelt. An die anderen einander gegenüberstehenden Elektrodensegmente sind in der gleichen Weise über Belastungsschalter 26 c, 26 d weitere Wechselrichter 25 c, 25 d angeschlossen, die ihrerseits mit der Sekundärwicklung29, wie dargestellt, verkoppelt sind. Zwischen die Elektrodensegmente 23a und 23d ist ein Hall-Stromschalter 31 geschaltet. Die Zerlegung der Elektroden

ίο in Segmente unterbricht vollständig den Pfad des Hall-Stromes. Bei geöffnetem Hall-Stromschalter 31 besteht kein fortlaufender Strompfad längs durch die Elektroden parallel zur Strömungsrichtung des Plasmas, weshalb sich im Plasma keine Hall-Ströme bilden können.

Solange der Hall-Stromschalter 31 geöffnet bleibt, werden daher die von den Hall-Strömen verursachten Verluste vermieden. Wird der Hall-Stromschalter 31 geschlossen, so wird hiermit ein Stromkreis geschlossen, der von den Hall-Strömen während des normalen Arbeitens des Generators durchflossen werden kann. Der Fluß der Hall-Ströme vermindert den direkten Fluß des Konduktionsstromes durch das Plasma zwischen den Elektroden, aus welchem Grunde der Hall-Strom normalerweise als schädlich für die Wirksamkeit des Generators und deshalb als unerwünscht angesehen wird.

An dieser Stelle soll ferner bemerkt werden, daß, wenn der Konduktionsstrom nicht fließen kann, die Elektronen im Plasma dann nicht verzögert werden und kein Hall-Potential auftritt. Bei nicht auftretendem Hall-Potential können auch keine Hall-Ströme fließen.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Einrichtung

sei angenommen, daß der Hall-Stromschalter 31 offen und die Belastungsschalter 26 a bis 26 a" geschlossen sind. Unter diesen Umständen wird den Wechselrichtern oder einer anderen geeigneten Belastung Leistung zugeführt wie bei einem normalen MHD-Generator mit einem segmentierten Ausgang. Bei geschlossenem Hall-Stromschalter 31 kann ein Hall-Strom fließen durch die Elektrode 23d, den Hall-Stromschalter 31, die Elektrode 23a und das Plasma21 zwischen den Elektroden 23 a und 23 d. Wie bereits in Verbindung mit der F i g. 1 erläutert, vermindert dieser Hall-Strom den Konduktionsstrom, der zwischen je zwei einander gegenüberstehenden Elektroden fließt. Ist der Hall-Strom genügend stark, so kann er den Konduktionsstrom auf den Wert Null vermindern. In diesem Falle können die Belastungsschalter 26a bis 26«" mit geringer oder gar keiner Funkenbildung geöffnet werden. Weist der Konduktionsstrom einen Endwert auf, so wird dieser Strom durch das Öffnen der Belastungsschalter 26a bis 26a" auf den Wert Null herabgesetzt. Wie bereits erläutert, wird hierdurch der Hall-Strom auf den Wert Null vermindert, wonach der Hall-Stromschalter 31, ohne einen Stromkreis zu unterbrechen, geöffnet werden kann. Werden nach dem Öffnen des Hall-Stromschalters 31 die Belastungsschalter 26 a bis 26 a¹ geschlossen, so wird den Wechselrichtern oder anderen Belastungen wieder der volle Laststrom zugeführt. Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß hierdurch die Veränderung und/oder Unterbrechung der Ausgangsleistung eines MHD-Generators vorwiegend durch Schließen von Schaltern an Stelle diese in der herkömmlichen Weise zu öffnen ermöglicht wird. Wenn berücksichtigt wird, daß es viel schwieriger ist, einen Starkstromkreis zu öffnen als diesen zu

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schließen, und daß es viel weniger schwierig ist, rators oder, anders ausgedrückt, der Bruchteil der

einen Schwachstromkreis zu öffnen als einen Stark- vom Plasma geleisteten Arbeit ist, die der Belastung

Stromkreis, so erhellt ohne weiteres, daß die getrof- in Form von elektrischer Leistung zugeführt wird,

fene Maßnahme bei der Regulierung oder Steuerung Wird der Hall-Stromschalter 31 nunmehr geschlos-

der Ausgangsleistung von MHD-Generatoren von 5 sen, so wird das Hall-Strompotential Ex nominell

großem Nutzen ist. gleich Null, aus welchem Grunde der Konduktions-

Daß der Hall-Strom mit Vorteil zum Steuern oder strom vermindert wird. Der verminderte Konduktions-

Regulieren der Ausgangsleistung eines MHD-Gene- strom/'j bei dem Fluß eines Hall-Stromes ist ge-

rators dienen kann, ist aus der nachstehenden Er- geben durch die Gleichung:

läuterung der Gleichungen zu ersehen, die die in i° τ>η _ \

Betracht kommenden Prinzipien darstellen. Es soll y'y — ^au κ V)

an dieser Stelle jedoch darauf hingewiesen werden, 1+ω²τ²(1— η)

daß die nachstehenden Gleichungen theoretisch sind

und für ein gleichförmiges Plasma gelten. Es wird Zu derselben Zeit, in der der Konduktionsstrom jy

ein gleichförmiges Plasma vorausgesetzt, da die der 15 vermindert wird, wächst der Hall-Strom/x von Null Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien auf dieser auf einen endlichen Wert an. Der verstärkte Hall-Basis wahrscheinlich am besten erläutert werden Strom/x kann bestimmt werden aus der Gleichung: können. Eine Theorie kann jedoch wie immer nur . .

eine Annäherung an die Praxis bedeuten. In der y_x — ^au —' ~¹1)^ωτ _

Praxis ist daher das Plasma in einem MHD-Gene- 2° 1 + ω² τ² (1 — η)

rator nicht gleichförmig, weshalb die Gleichungen

j nur angenähert richtig sind. Werden nun die Belastungsschalter 26a bis 26a"

ψ Der parallel zur Plasmaströmung fließende Hall- geöffnet, so sinkt der Konduktionsstrom jy natürlich Stromyx kann aus der nachstehenden allgemeinen auf den Wert Null ab, und aus den Gleichungen

Gleichung bestimmt werden: 25 für den Hall-Strom jx und den Konduktionstsrom jy

kann abgeleitet werden, daß der Hall-Strom/x jx — ^σ \ωτ(μΒ — Ey) — Ex], gleichfalls auf den Wert Null absinkt.

1 + ω²τ² Hieraus ist zu ersehen, daß die Belastungsschalter,

wenn sie nach dem Schließen des Hall-Stromschal-

während der quer zur Plasmaströmung fließende 3° ters 31 geöffnet werden, nicht den vollen Laststrom j'y Konduktionsstrom jy nach der nachstehenden Glei- unterbrechen müssen. Da der Hall-Strom jx auf Null chung bestimmt werden kann: absinkt, wenn die Belastungsschalter geöffnet werden,

so wird durch das Öffnen des Hall-Stromschalters 31 jy — ^σ \_uß _ ßy _f- co τ Ex], kein Stromkreis unterbrochen.

1 + ω² τ² 35 Es wird nun auf die F i g. 3 verwiesen, die in

idealisierter Form die Veränderungen des Last- und

wobei des Hall-Stromes bei der in der F i g. 2 dargestellten

σ = der Maßstab für die Leitfähigkeit des Plasmas, Ausführungsform zeigt, wobei vorausgesetzt wird,

·; ω = die Elektronen-Zyklotronfrequenz in radian/ daß die Reaktanz in den Stromkreisen vernachlässigbar

j see, 40 klein ist. Wie in der F i g. 3 dargestellt, steigt der

τ = die mittlere freie Zeit des Elektrons zwischen durch eine Vollinie dargestellte Laststrom, wenn die Zusammenstößen mit Plasmapartikeln in Se- Belastungsschalter 26a bis 26d im Zeitpunkt t_t gekunden, schlossen werden, auf den Höchstwert an und bleibt

) B — die Magnetfeldstärke, konstant, bis der Hall-Stromschalter 31 geschlossen

Ey = das Potential zwischen Elektroden quer zur 45 wird. Bei dem Schließen des Hall-Stromschalters im Plasmaströmung, Zeitpunkt ?₂ sinkt der Laststrom mindestens auf

Ex = das Hall-Potential längs durch die Plasma- einen niedrigeren Wert ab und bleibt bei diesem strömung, Wert bis zu dem Zeitpunkt, in dem die Belastungs-

u = die makroskopische Geschwindigkeit der Pias- schalter geöffnet werden, beispielsweise im Zeitpunkt^, maströmung 50 Der gestrichelt dargestellte Hall-Strom steigt im

ist. Zeitpunkt t₂ vom Wert Null aus auf einen endlichen

Die Werte von ω und τ für ein gegebenes Plasma Wert an, wenn der Hall-Stromschalter 31 geschlossen können berechnet werden unter Anwendung der wird, und sinkt im Zeitpunkt t_s, wenn die Belastungs-Regeln, die in dem Werk »Physics of Fully Ionized schalter geöffnet werden, wie bereits erwähnt, auf Gases« von Lyman Spitzer Jr., Interscience 55 den Wert Null ab. Aus der F i g. 3 ist ohne weiteres Publishers, Inc, 1956, und in weiteren einschlägigen zu ersehen, daß die Länge der Zeitspanne, in der Werken angegeben sind. der Hall-Strom fließen kann, von der Verzögerungs-

Unter der Annahme, daß bei offenem Hall-Strom- zeit zwischen dem Schließen des Hall-Stromschalters schalter 31 und bei geschlossenen Belastungsschaltern und dem öffnen der Belastungsschalter bestimmt 26a bis 26a" keine Kriechströme durch Grenzschichten 60 wird. Die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t₂ oder infolge anderer Inhomogenitäten im Plasma und i₃ kann daher ziemlich kurz gemacht werden, oder im Magnetfeld auftreten, ist der Hall-Strom/x für welchen Zweck nur erforderlich ist, daß das gleich Null, während der volle Laststrom/j> durch öffnen der Belastungsschalter verzögert wird, bis die nachstehende Auflösung der vorstehenden all- der Laststrom seinen Mindestwert erreicht hat, der, gemeinen Gleichungen fürjx und jy gegeben ist: 65 wie später noch erläutert wird, den Wert Null anneh-

j'y z= a[uB — Ey] = auBQ — n) ^men kann. Werden die Belastungsschalter im Zeit-

' punkt f₄ wieder geschlossen, so wiederholt sich die

wobei η der elektrische Wirkungsgrad des Gene- Arbeitsfolge.

Aus den zuvor behandelten Gleichungen ist zu ersehen, daß der Nutzen der vorliegenden Erfindung von dem Wert von ω τ abhängt. Beispielsweise kann für einen elektrischen Wirkungsgrad?; von 0,8 das Verhältnis des verminderten Konduktionsstromes

zum Vollaststrom für gegebene Werte von ω r die folgenden Werte aufweisen:

ωτ	j" y
1 ΥΤΟ 10	j' y
0,80 0,33 0,05

IO

während bei einem Generator-Wirkungsgrad η von

0,5 das Verhältnis -V^- bei denselben Werten von ω τ j y

die folgenden Werte aufweist;

COT	j"y
1 γιο 10	j'y
0,67 0,16 0,02

Aus dem Obenstehenden ist leicht zu ersehen, daß, wenn ω τ = 1 ist, eine Verminderung von nur 20 bis 30% des Vollaststromes j'y erhalten wird. Ist jedoch ω τ gleich 10, dann wird der Vollaststrom um mehr als den Faktor 10 vermindert.

In der Praxis kann ω τ dadurch erhöht werden, daß die Stärke des Magnetfeldes vergrößert, die Dichte des Plasmas vermindert und eine Plasmazusammensetzung gewählt wird, die zu einem kleinen Elektronenkollisionsquerschnitt führt, oder es können einige oder alle der obengenannten Möglichkeiten miteinander kombiniert werden. Beispielsweise weist Argon einen Elektronenkollisionsquerschnitt auf, der ungefähr ein Dreißigstel der meisten Gase beträgt.

Die Zeitspanne, in der der Hall-Strom fließt, kann ziemlich kurz bemessen werden. Hierzu ist nur erforderlich, für den Hall-Stromschalter einen herkömmlichen Kontaktschalter zu wählen, der den stärksten Hall-Strom für die erforderliche Zeitspanne führen kann, da der Schalter nur zum Schließen des Stromkreises und nicht zum Unterbrechen benutzt wird. Wird beispielsweise in der später beschriebenen Weise dafür gesorgt, daß der Konduktionsstrom tatsächlich auf den Wert Null absinkt, so können für die Belastungsschalter gleichfalls Kontaktschalter vorgesehen werden, die den vollen Laststrom beständig führen können.

Es sei nunmehr der ungünstigste Fall betrachtet, in dem beispielsweise aus praktischen Gründen gewünscht wird, daß die Belastungsschalter einen so starken Strom unterbrechen, daß eine erhebliche Funkenbildung eintritt. In diesem Falle brauchen die Belastungsschalter nur imstande zu sein, einen Strom zu unterbrechen, der erheblich schwächer ist als der volle Laststrom.

An dieser Stelle sei in bezug auf Kurzschlüsse das Folgende gesagt: Der Hall-Stromschalter und die Belastungsschalter können von Hand betätigt werden. Diese Schalter können offenbar auch in zeitbestimmter Beziehung zueinander von herkömmlichen Mitteln, beispielsweise einen Motor, betätigt werden, der seinerseits von Fühlmitteln betätigt wird. Spricht das Fühlmittel auf Kurzschlußbedingungen an, so kann der Generator oder der Stromkreis, in dem der Kurzschluß auftritt, sofort außer Betrieb gesetzt oder geöffnet werden, so daß die Notwendigkeit entfällt, Kurzschlüsse bei der Wahl beispielsweise der Belastungsschalter berücksichtigen zu müssen.

Es wird nunmehr auf die F i g. 4 verwiesen, die eine Abwandlung der in der F i g. 2 dargestellten Ausführungsform zeigt. Die Anordnung nach der F i g. 4 gleicht der in der F i g. 2 dargestellten mit der Ausnahme, daß ein mit dem Hall-Stromschalter 31 in Reihe geschalteter Speicherkreis 41 vorgesehen ist, der aus der Parallelschaltung einer Induktanz 42 mit einem Kondensator 43 besteht. Obwohl nicht unbedingt erforderlich, wird in dem oder den Konduktionsstromkreisen vorzugsweise eine gleichrichtende Einrichtung angeordnet. Eine solche Gleichrichterwirkung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß die eine Gruppe von Elektroden auf einer Temperatur gehalten wird, die unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der eine Emission von Elektronen erfolgt, und/oder diese werden aus einem nicht emittierenden Material hergestellt. Andererseits kann in den Konduktionsstromkreisen, beispielsweise zwischen einander gegenüberstehenden Elektrodenpaaren, ein herkömmlicher Gleichrichter vorgesehen werden, wenn die Belastung oder die Belastungen nicht als Gleichrichter wirken, wodurch das gleiche Ergebnis erzielt wird.

Bei genügend hohem ωτ und bei geeigneter Wahl der Werte der Induktanz und der Kapazität im Speicherkreis 41 übersteigt ein Hall-Strom Jx₂ infolge der Wirkung des Speicherkreises den Gleichgewichtswert, wenn der Hallstromschalter 31 geschlossen wird. In demselben Zeitpunkt wird der Konduktionsstrom./}' kurzzeitig versuchen, die Flußrichtung umzukehren. Wird im Konduktionsstromkreis die vorgenannte Gleichrichterwirkung vorgesehen, dann weist der Konduktionsstrom/v kurzzeitig den Wert Null auf, in welchem Zeitpunkt die Belastungsschalter ohne Unterbrechung eines Stromes geöffnet werden können. Die Gleichrichterwirkung ist erwünscht, da sie verhindert, daß der Konduktionsstrom tatsächlich seine Richtung umkehrt, und es wird weiterhin sichergestellt, daß der Konduktionsstrom im wesentlichen den Wert Null aufweist; die Gleichrichterwirkung sucht die Zeitspanne zu verlängern, in der der Konduktionsstrom den Wert Null besitzt.

Die F i g. 5 zeigt, in welcher Weise der Hallstrom^ sich verändert. Hierbei besteht die Annahme, daß die Belastungsschalter geschlossen und der Hall-Stromschalter offen ist. Der Hall-Stromschalter wird im Zeitpunkt t_B geschlossen. Damit der Konduktionsstrom nach dem Zeitpunkt/₅ auf den Wert Null absinkt, müssen ωτ und die Schaltungselemente so gewählt werden, daß der Hall-Stromyx₂ im Zeitpunkt^ mindestens gleich und vorzugsweise größer als -£^- u B ist. Die erforderlichen Werte der Schaltungsparameter hängen von den gewünschten Betriebsbedingungen ab und können durch eine entsprechende Analyse ermittelt werden. Wie bereits erwähnt, müssen die Werte von ωτ, der Induktanz und der Kapazität so gewählt werden, daß das anfängliche Hinausschießen des Hall-Stromes im Zeitpunkt t₆ den Fluß des Konduktionsstromes quer über den Genera-

11 12 j

torkanal im Zeitpunkt t_e sperrt oder erheblich ver- das Rückschalten des Schalters in die ursprüngliche mindert. Die zum Öffnen der Belastungsschalter Einstellung eine weitere kurzzeitige Sperrung des verfügbare Zeit wird bestimmt durch die Relation von Konduktionsstromes jy bewirkt. Die Dauer der Sperre·. , . ^ er „Ttji. · · -7V rung des Konduktionsstromes jy wird von den jx₂ im Zeitpunkt t_t zu — uB. Ist daher jx₂ im Zeit- ₅ ^_{n deg KondensatorS; a vo}^ _{nnd von den Be}.

, , ji-i^ η 4 ι.λ. /\cc lastungsimpedanzen bestimmt. Auch hier können die

punkt /, gerade gleich _ « B, so steht zum öffnen _erf ^i _{Werte der} Schaltungsparameter für ein

gp

der Belastungsschalter im wesentlichen keine Zeit zur bestimmtes Verwendungsgebiet durch eine einfache

Verfügung. Andererseits wird die zum Öffnen der Analysis gefunden werden.

Belastungsschalter zur Verfügung stehende Zeitspanne io Unter der Annahme von ohmschen Kreisen zeigt

proportional zu dem Betrag verlängert, um den Jx₂ im die F i g. 7, in welcher Weise der Konduktionsstromy>,

r, ·. w, ..„ , o _n i_* ■ j ™· der Hall-Strom ix und das Hall-Potential Ex sich bei

Zeitpunkt /, großer als ^uB gemacht wird. Die _{den verschiedei}/_{en oben er}l_äuterten Einstellungen des

vorstehende Maßnahme erfordert, daß ωτ allgemein Hall-Stromschalters 51 und der Belastungsschalter 26a größer als ungefähr 4 oder 5 ist. Die Bemessung des 15 bis 26 d verändern. Beider Umkehrung der Verbindung Wertes von ωτ größer als ungefähr 4 oder 5 erleichtert des Kondensators 56 mit den Elektroden 23a und 23a* sehr den Aufbau und die Arbeitsweise der Belastungs- durch Umschalten des Hall-Stromschalters 51 aus der schalter, da diese dann bei Strömen mit dem Wert einen Einstellung in die andere im Zeitpunkt t-, sucht Null geöffnet werden können. der Konduktionsstrom jy seine Richtung umzu-

Die F i g. 6 zeigt eine weitere Anordnung zum Ver- 20 kehren, wie durch den negativen Teil der Kurve jy mindern des Konduktionsstromes auf den Wert Null. angedeutet. Dieser negative Teil wird vermieden, Diese Anordnung gleicht der in der F i g. 4 darge- wenn eine Gleichrichterwirkung vorhanden ist. Im stellten mit der Ausnahme, daß der Hall-Stromkreis Zeitpunkt /₇ wächst der Hall-Strom/* vom Wert Null zwischen den Elektroden 23 a und 23 a" außerhalb des aus auf den Höchstwert an und sinkt danach in einem Kanals verläuft. Wie aus der F i g. 6 zu ersehen ist, 25 Ausmaß ab, das von der Ladung auf dem Kondenist der Speicherkreis nach der F i g. 4 weggelassen sator 56 und der Höhe des Hall-Potentials Ex zwischen worden, und der Hall-Stromschalter 31 nach der den Elektroden 23 a und 23 d bestimmt wird. Im Zeit-F i g. 4 ist durch einen doppelpoligen Zweiwege- punkt t₇ sinkt ferner das Hall-Potential Ex vom Umsteuerschalter 51 ersetzt. Die Elektroden 23 a und normalen oder Dauerwert aus auf einen negativen 23 α" sind an die entsprechenden Kontakte 52 und 53 des 30 Wert ab und steigt danach in der positiven Richtung Schalters 51 angeschlossen, desgleichen die Schalt- an. Werden jetzt die Belastungsschalter 26 a bis 26 a* im arme 54 und 55. An die Kontakte 57 und 58 des Schal- Zeitpunkt t_s geöffnet, so wird der Laststrom auf dem ters 51 ist ein Kondensator 56 angeschaltet. Wie Wert Null festgehalten, und der Hall-Stromjx sinkt üblich steht der Kontakt 61 mit dem Kontakt 57 und infolge des Schwindens des Hall-Potentials rasch ab, der übrige Kontakt 62 mit dem Kontakt 58 in Ver- 35 wie dargestellt. Der nach dem Öffnen der Belastungsbindung, so daß beim Umschalten des Schalters 51 die schalter fließende Hall-Strom/x wird von der Ladung Verbindung des Kondensators 56 mit den Elektroden auf dem Kondensator 56 verursacht und bestimmt. 23 a und 23 a" umgekehrt wird. Bei geschlossenen Das Hall-Potential Ex steigt natürlich weiterhin von Belastungsschaltern 26a bis 26a* und bei geöffnetem einem negativen Wert aus in Richtung des Wertes Null Schalter 51 ist der Hall-Stromkreis geöffnet, und der 40 an, wobei das Ausmaß des Anstiegs vom Hall-Strom Kondensator 56 besitzt keine Verbindung mit den bestimmt wird.

Elektroden 23 a und 23 a". Wird der Schalter 51 nach Werden die Belastungsschalter 26 a bis 26 a* im Zeit-

der einen Richtung geschlossen, so wird der Konden- punkt t₉ geschlossen, so steigen der Konduktionssator 56 auf das volle Hall-Potential aufgeladen. Nach strom/y und das Hall-Potential Ex rasch auf den dem Aufladen des Kondensators 56 auf das volle 45 entsprechenden Dauerwert an. Daher vermindert sich Hall-Potential fließt offenbar im Hall-Stromkreis kein der Hall-Strom jx durch den Kondensator 56 rasch weiterer Strom. Wird nun der Schalter 51 umgeschaltet, von einem Wert aus, der kleiner ist als der Wert im so wird die Verbindung des Kondensators 56 zu den Zeitpunkt i₇.

Elektroden 23a und 23a* umgekehrt. Bei dem Um- Die in der Fig. 8 dargestellten Spannungs- und

schalten des Schalters 51 wird die Ladung auf dem 50 Stromkurven zeigen die Relation und in welcher Weise Kondensator, die proportional dem Hall-Potential der Konduktionsstromyj, der Hall-Strom yx und das ist, mit diesem in Reihe geschaltet und erhöht das Hall-Potential Ex sich bei dem Umschalten des Hall-Potential. Daher kann kurzzeitig ein Hall-Strom Hall-Stromschalters 51 ohne Betätigung der Befließen, der fast die doppelte Stärke des in der Ein- lastungsschalter 26 a bis 26 a* verändern,
richtung nach der F i g. 2 fließenden Hall-Stromes 55 Die Kurve für den Konduktionsstrom jy in der aufweisen kann. Bei der Anordnung nach der F i g. 6 F i g. 8 zeigt, daß, wenn beispielsweise die Polarität braucht der Wert von ωτ nicht so groß zu sein wie des Konduktionsstromes in bezug auf die Belastung beispielsweise bei den Anordnungen nach F i g. 2 während der Spanne zwischen den Zeitpunkten ΐ_Ί und oder 4 erforderlich. Wird der Wert von ωτ genügend f₉ abwechselnd umgekehrt wird, eine Wellenform des groß, beispielsweise größer als 2 bemessen, so ver- 60 Ausgangsstromes erhalten werden kann, die sich einer mindert der Fluß des Hall-Stromes infolge des Um- Sinuswelle annähert. Dies kann beispielsweise mit Schaltens des Schalters 51 den Konduktionsstrom jy Hilfe einer Anordnung und mit einem Ausgangskreis auf den Wert Null aus denselben Gründen, die bei nach der F i g. 9 erzielt werden, wie nachstehend der F i g. 4 dargelegt wurden. Aus den gleichen beschrieben.

Gründen ist auch eine Gleichrichterwirkung in den 65 Die F i g. 9 zeigt eine Anordnung ähnlich der in der Konduktionsstromkreisen erwünscht. Nach dem Auf- F i g. 6 dargestellten, jedoch mit mehreren wichtigen laden des Kondensators 56 im umgekehrten Sinne Unterschieden. Zuerst sei darauf hingewiesen, daß die infolge der Umschaltung des Schalters 51 wird durch Elektroden für den Konduktionsstrom aus zwei

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Gruppen von einander gegenüberstehenden Elektroden gegengesetzte Polarität auf wie der in der Sekundärbestehen, die allgemein mit den Kennziffern 71 und 72 wicklung von den Primärwicklungen 99 a bis 99 c inbezeichnet sind. Die Gruppe 71 umfaßt die Elek- duzierte Strom. Die Verbindungslinien zwischen den troden 73a bis 73c und 74a bis 74c, während die Hall-Stromschaltern und den Belastungsschaltern und Gruppe 72 die Elektroden 75α bis 75c und 76α bis 76c 5 einer geeigneten Betätigungseinrichtung, mit 101 beumfaßt, zeichnet, sollen andeuten, daß diese Schalter in zeit-

Ferner wird darauf hingewiesen, daß den Elektroden- bestimmter Beziehung zueinander betätigt werden

gruppen 71 und 72 gesonderte Endelektroden 77, 78 können.

und 79 zugeordnet sind, die zwei einander gegenüber- Die in der F i g. 9 dargestellte Anordnung arbeitet

stehende und parallel zum Magnetfeld angeordnete 10 grundsätzlich in der gleichen Weise wie die Anordnung

Elektroden umfassen. Über die Endelektroden 77, 78 nach der F i g. 6 .Es ist daher vorauszusetzen, daß die

und 79 fließt der Hall-Strom. Belastungsschalter 94 a bis 94 c geschlossen, die Be-

Wie in der Fig. 10 dargestellt, kann die End- lastungsschalter 98a bis 98c geöffnet sind, daß der elektrode 77 aus zwei miteinander verbundenen Elek- Hall-Stromschalter 85 zwischen die Anschlüsse 87 trodensegmenten 81 und 82 bestehen, die an den 15 und 88 geschaltet ist und daß sich auf dem Kondeneinander gegenüberstehenden Seitenwandungen 83 sator 89 keine Ladung befindet. Werden die Be- und 84 des Kanals angebracht sind. Die Elektroden- lastungsschalter 98a bis 98c nunmehr geschlossen, Segmente 81 und 82 liegen parallel zum Magnetfeld so wird der Kondensator 89 zu derselben Zeit aufge- und senkrecht zur Strömungsrichtung des Plasmas. laden, in der der durch die Belastungsschalter 98 a bis Die Endelektroden 78 und 79 können im wesentlichen 20 98 c fließende Strom anwächst. Wird jetzt der HaIlder Endelektrode 77 gleichen. Die Endelektrode 77 Stromschalter 85 auf die andere Stellung oder auf die ist stromauf von den Elektroden 73 a und 74 a ange- Klemme 86 umgeschaltet, so wird der Kondensator 89 ordnet, während die Endelektrode 79 stromab von zwischen die mittlere Endelektrode 78 und die Endden Elektroden 75 c und 76 c angeordnet ist. Die End- elektrode 77 geschaltet, wobei die Spannung auf dem elektrode 78 liegt jedoch zwischen den Elektroden 73 c, 25 Kondensator 89 in Reihe mit dem Hall-Potential 74 c und 75 a, 76 a. Die Endelektrode 78 trennt daher zwischen den vorgenannten Endelektroden geschaltet die Elektroden für den Konduktionsstrom aus noch wird und dieses erhöht. Es kann daher beispielsweise zu erläuternden Gründen in zwei Gruppen. Alle zwischen den Endelektroden 77 und 78 ein Hall-Strom Elektroden sowohl für den Konduktionsstrom als fließen, der doppelt so stark wie der Hall-Strom werden auch für den Hall-Strom sind vom Kanal isoliert 30 kann, der fließen würde, wenn die Endelektroden 77 angeordnet. Weiterhin können die Endelektroden aus und 78 lediglich kurzgeschlossen wären. Infolge des einer größeren Anzahl von Elektrodensegmenten Hall-Stromes zwischen den vorgenannten Endelekbestehen als die dargestellten oder aus Ringen, die im troden wird der Konduktionsstrom zwischen den Kanal auf geeignete Weise gehaltert und von diesem Elektroden 73 a bis 73 c und 74 a bis 74 c vermindert, isoliert sind. Bei Verwendung einer ringförmigen oder 35 Nunmehr werden die Belastungssc halter 94 a bis 94 c einer ähnlich ausgebildeten Endelektrode muß die geöffnet und können für ungefähr eine halbe Periode Elektrode im Generator längs einer Ebene gleichen der gewünschten Periode des Wechselstromausgangs Potentials angeordnet werden, um einen inneren Kurz- geöffnet bleiben. Danach werden die Belastungsschluß des Generators zu verhindern. schalter 94a bis 94c geschlossen, wobei der Konden-

Ferner wird darauf hingewiesen, daß der Hall- 40 sator 89 infolge des Potentialgefälles zwischen den

Strom-Umkehrschalter 51 nach der F i g. 6 durch Endelektroden 77 und 78 aufgeladen wird. Diese auf

einen einpoligen, Zweiwege-Hall-Stromschalter 85 mit dem Kondensator 89 befindliche neue Ladung weist

drei Anschlußklemmen 86, 87 und 88 ersetzt ist. Der die entgegengesetzte Polarität auf wie die vorher-

Anschluß 87 des Hall-Stromschalters 85 steht mit der gehende Ladung. Nachdem das Potential auf dem

mittleren Endelektrode 78 über einen Kondensator 89 45 Kondensator 89 eine geeignete Höhe erreicht hat, wird

und einen Leiter 91 in Verbindung. Der Anschluß 86 der Hall-Stromschalter 85 von der Klemme 86 auf die

steht über den Leiter 92 mit der Endelektrode 77 und Klemme 88 umgeschaltet, um den durch die Be-

der Anschluß 88 über den Leiter 93 mit der End- lastungsschalter 98 a bis 98 c fließenden Strom zu

elektrode 79 in Verbindung. Die Elektroden 73 a und vermindern. Hiernach können die Belastungsschalter

74a stehen über einen Belastungsschalter 94a mit 50 98a bis 98c geöffnet werden, so daß die Arbeitsfolge

einer Primärwicklung 95a eines Ausgangskreises in wiederholt wird. Der in der Sekundärwicklung 97 bei

Verbindung, der einen Mehrwicklungstransformator 96 geschlossenen Belastungsschaltern 98 a bis 98 c indu-

umfaßt, dessen gemeinsame Sekundärwicklung 97 zierte Strom ist um 180° phasenverschoben gegenüber

Wechselstrom abgibt. Ebenso sind die Elektroden- dem in der genannten Wicklung durch den Strom in

segmente 736 und 74Z) durch einen Belastungsschalter 55 den Primärwicklungen 95a bis 95c zuvor induzierten.

94b mit einer weiteren Primärwicklung 956 verbunden. Obwohl bei den durch die Primärwicklungen fließenden

Diese Primärwicklung 95b ist ferner mit der Sekundär- Strömen eine gewisse Überlappung vorliegt, steht doch

wicklung 97 in Zeit-Phase-Beziehung mit der Primär- an der Sekundärwicklung ein Wechselstromausgang zur

wicklung 95 a verkoppelt. Die anderen einander gegen- Verfügung.

überstehenden Paare von Elektrodensegmenten sind 60 Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen,

in der gleichen Weise mit gesonderten Belastungs- daß die Elektrodenanordnung und der Ausgangskreis

schaltern 94c, 98a bis 98c und Primärwicklungen 95c, nach der F i g. 9 unter Benutzung der Schaltanordnung

99a bis 99c verbunden, wie dargestellt. Die Punkte nach F i g. 2 oder 4 abgewandelt werden kann,

an den Primärwicklungen 95a bis 95c und 99a bis 99c Die vorliegende Erfindung kann abgewandelt und

des Transformators 96 sollen die Umkehrung der 65 verschiedenartig angewendet werden. Beispielsweise

Polarität dieser Wicklungen andeuten. Somit weist kann die Erfindung benutzt werden, um einen MHD-

ein in der Sekundärwicklung 97 von den Primär- Generator an- und abzuschalten, den Ausgangsstrom

wicklungen 95 a bis 95 c induzierter Strom die ent- zu verändern oder um einen Wechselstrom zu erzeugen.

Kurz gesagt, kann die Erfindung zum Steuern eines MHD-Generators benutzt werden. Weiterhin können gesonderte Endelektroden verschiedener Ausführung verwendet werden, oder gewisse für den Konduktionsstrom vorgesehene Elektroden können auch als Endelektroden dienen. Elektrodenanordnungen für den Konduktionsstrom können sich wiederholen und für gesonderte Belastungskreise oder zum Erzeugen eines Wechselstromausgangs vorgesehen werden. Für gewisse Zwecke können die Belastungsschalter in zeitlicher Beziehung zum Hall-Stromschalter betätigt werden, oder es kann der Hall-Stromschalter allein betätigt werden. Ferner brauchen die für den Konduktionsstrom vorgesehenen Elektroden nicht mit Notwendigkeit so konstruiert und geschaltet zu werden, wie beschrieben. Die Erfindung ist von gleichem Nutzen bei abgewandelten Elektrodenanordnungen. Auch bei einer Reihenschaltung der Elektroden für den Konduktionsstrom braucht die Anzahl der Belastungsschalter nicht notwendigerweise gleich der Anzahl der einander gegenüberstehenden Elektrodenpaaren zu sein.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Steuern des Konduktionsstromes eines MHD-Generators, dessen elektrisch leitendes Plasma durch ein Magnetfeld strömt, das unter einem Winkel zur Strömungsrichtung des Plasmas liegt, und dessen Plasmaströmung in Strömungsrichtung ein Hall-Potential aufweist, das zum Steuern des Konduktionsstromes kurzgeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschluß des Hall-Potentials kurzzeitig über ein in gleicher Richtung wie das Hall-Potential selbst wirkendes, mit ihm in Reihe liegendes Potential erfolgt.

2. MHD-Generator zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Anzahl von einzelnen, mit Abstand voneinander in einem Kanal für das Plasma angeordneten Elektrodenpaaren, wobei eine Elektrode eines jeden Paares der anderen Elektrode des genannten Paares gegenübersteht, und mit einer einen Schalter enthaltenden Kurzschluß verbindung, die zwischen einer stromabseitigen und einer stromaufseitigen Elektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußverbindung ferner einen als Potentialquelle dienenden Kondensator (56 oder 89) umfaßt, dessen Potential in gleicher Richtung wie das Hall-Potential wirkt und mit letzterem in Reihe liegt.

3. MHD-Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (56) mittels des Schalters (51) der Kurzschlußverbindung umschaltbar verbindbar ist mit der stromabseitigen und der stromaufseitigen Elektrode (23 a und 23 d) und daß die einander gegenüberstehenden Elektroden eines jeden Paares (23a, 24a; 236, 246; 23c, 24 c; 23 d, 24 d) miteinander durch entsprechende Zusatzschalter (26a, 26b, 26c, 26d) verbindbar sind.

4. MHD-Generator nach Anspruch 2, bei dem die stromabseitige Elektrode eine inmitten der Strömung liegende Elektrode ist, die wenigstens hinsichtlich einer anderen Elektrode stromaufwärts liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (89) wahlweise mittels des Schalters (85) der Kurzschlußverbindung entweder zwischen die stromaufseitige Elektrode (77) und die inmitten der Strömung angeordnete Elektrode (78) oder zwischen letztere und die stromabseitige Elektrode (79) schaltbar ist, wobei diese Elektroden (77, 78, 79) Endelektroden des Generators bilden.

5. MHD-Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (85) der Kurzschlußverbindung durch eine Betätigungsvorrichtung (101) in einer vorgegebenen Zeitrelation zu den Zusatzschaltern (94 a bis 94 c, 98 a bis 98 c) betätigbar ist, durch die die einander gegenüberstehenden Elektroden jedes einzelnen Elektrodenpaares (73a, 74a; 736, 74b; lic, 74c; 75a, 76a; 75b, 16b, 75c, 76c) verbindbar sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 009521/32