DE704505C

DE704505C - Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Stromerzeugung in Gas- oder Dampfentladungsgefaessen

Info

Publication number: DE704505C
Application number: DES134201D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-04-14
Filing date: 1933-04-14
Publication date: 1941-04-01

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Stromerzeugung in Gas- oder Dampfentladungsgefäßen, bei denen zwecks Erzeugung elektrischer Spannungen Ladungsträger durch ein Magnetfeld hindurchgetrieben werden. Die Entnahme des Stromes wird bei derartigen bekannten Anordnungen so vorgenommen, daß zu beiden Seiten des Magnetfeldes, durch welches die Ladungsträger getrieben werden, Stromentnahmeelektroden angeordnet werden. Die Ladungsträger werden dabei mit Hilfe eines Gasstromes durch ein den Raum zwischen den Stromentnahmeelektroden durchsetzendes Magnetfeld hindurchgetrieben. Die innere EMK des Generators ergibt sich aus folgender Formel:

E = B-I. u-io-8 Volt.

Darin bedeutet E die elektromotorische Kraft, B die Feldstärke des Magnetfeldes, welches den Raum zwischen den Stromabnahmeelektroden durchsetzt, in Gauß, I den Abstand der Stromabnahmeelektroden in Zentimeter,

as ν die Geschwindigkeit der Ladungsträger in cm/Sek.

Bei dieser bekannten Anordnung ist es zweckmäßig, wenn das Produkt Β·ν·ΐο-⁸ größer, vorzugsweise sehr viel größer gewählt wird als -^-}- ß. Darin bedeuten 00 die Summe des Anoden- und Kathodenfalls (in Volt) der zwischen den Stromentnahmeelektroden übergehenden Entladung und β die Längsstärke dieser Entladung in Volt/cm. Die Geschwindigkeit der Ladungsträger ν läßt sich durch Einstellung eines genügend hohen, die Ladungsträger durch das Magnetfeld hindurchtreibenden Gases oder Dampfes einstellen. Die Gas- bzw. Dampfgeschwindigkeit kann nach den Gesetzen der Thermodynamik, insbesondere soweit sie bei dem Turbinenbau Anwendung finden, errechnet werden. Bei dieser Bemessung des Produktes B · ν erreicht man, daß die entstehende 4 S elektromotorische Kraft nur zu einem geringen Bruchteil in der zwischen den Stromentnahmeelektroden übergehenden Entladung verbraucht wird, d. h. der Wirkungsgrad einer derartigen Anordnung ist um so größer, je

mehr das Produkt/?·ν den Werty-j-ß übersteigt.

Bei einem derartigen Gas- oder Dampfentladungsgefäß zur Erzeugung von elektrisehen Spannungen, bei dem die Ladungsträger durch ein Magnetfeld geführt werden, kann es nun vorkommen, daß die Ladungsträger unter der Einwirkung des Magnetfeldes Kreisbögen von derartiger Länge beschreiben, daß sie aus der Strömungsrichtung stark abgelenkt werden und sogar in entgegengesetzter Richtung als die Gasströmung sich bewegen. Dadurch wird der Wirkungs-

Claims

grad der Stromerzeugung stark beeinträchtigt. Das vorliegende Verfahren betrifft nun eine Bemessung der Entladungsanordnung, durch die dieser Nachteil weitestgehend vermieden wird. Erfindungsgemäß werden die Gasart, der Gasdruck und die Stärke des Magnetfeldes im Entladungsgefäß so gewählt, daß λ kleiner, aber nicht sehr viel kleiner als ρ ist. wobei λ die mittlere freie Weglänge und ίο ρ den Radius der Bahn bedeutet, welche die Ladungsträger unter dem Einfluß des Ma gnetfeldes einzuhalten suchen.

Dieser Radius läßt sich errechnen aus der Gleichung

ο =

»1

Darin bedeuten ν die Geschwindigkeit der Ladungsträger, -- die spezifische Ladung der

Ladungsträger im elektromagnetischen Maß und B die magnetische Feldstärke in Gauß. Macht man λ wesentlich größer, als oben angegeben, so vollführen die Ladungsträger so lange Kreisbogen, daß ihre Bewegungsrichtung zum Teil der gewünschten wieder entgegenläuft. Dies hat Verluste und damit einen schlechteren Wirkungsgrad zur Folge.

Macht man λ viel kleiner, als oben angegeben, so wird die Anzahl der Zusammenstöße der Ladungsträger mit den Gasmolekülen unnötig vergrößert, die Beweglichkeit der Ladungsträger also herabgesetzt und dadurch der innere Widerstand des Generators unnötig hoch. Die Beweglichkeit der Ladungsträger hängt von der Art des Gases und dem Gasdruck ab. Es zeigt sich, daß bei gegebener Gasgeschwindigkeit eine kleine Beweglichkeit der Ladungsträger, eine große

Spannung und einen großen inneren Widerstand zwischen den Stromcntnahmeelektroden, große Beweglichkeit, eine kleine Spannung und einen kleinen inneren Widerstand ergeben. Je nach den gewünschten Bedingun- 45 gen wird man daher Gas oder Druck wählen müssen.

PatentανspkOch κ:

ι. Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Stromerzeugung in Gasoder Dampfentladungsgefäßen, bei dem Ladungsträger durch ein Magnetfeld geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasart, der Gasdruck und die Stärke des Magnetfeldes im Entladungsgefäß so gewählt werden, daß λ kleiner, aber nicht sehr viel kleiner als ρ ist, wobei λ die mittlere freie Weglänge und ρ den Radius der Bahn bedeutet, welche die Ladungsträger unter dem Einfluß des Magnetfeldes durchfließen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung hoher Spannungen bei geringem Strom die Gasart und der Gasdruck so gewählt werden, daß bei gegebener Gasgeschwindigkeit die Ladungsträger eine geringe Beweglichkeit und dementsprechend die Entladungsbahn einen großen inneren Widerstand aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung geringer Spannungen bei hohem Strom der Gasdruck und die Gasart im Entladungsgefäß so gewählt werden, daß die Ladungsträger bei gegebener Gasgeschwindigkeit eine große Beweglichkeit und dementsprechend die Entladungsbahn einen kleinen inneren Widerstand besitzen.

SMMSV GEDRUCKT IX BKT