SU702441A1

SU702441A1 - Liquid-metal current collector for an unipolar electric machine

Info

Publication number: SU702441A1
Application number: SU772542822A
Authority: SU
Inventors: Михаил Александрович Гольдштик; Юрий Петрович Глазков; Валерия Николаевна Москвичева; Оскар Августович Парм; Григорий Наумович Перельштейн
Original assignee: Институт теплофизики СО АН СССР
Priority date: 1977-11-09
Filing date: 1977-11-09
Publication date: 1979-12-05

Description

Иаобретение относитс к электротехнике , в частности к токосъемным устрой ствам дл унипол рных машин посто нного тсва, которые примен ютс в качеств источников питани в тех случа х, когда требуютс большие посто нные токи при отЁ1с)сительно низком напр жении, а также в качестве электропривода на судовы установках, дл прокатных станов, больших насосов, вентил торов и т.д. Иввестны кидкометаллические токрсъе мвые устройства кольцевого типа, преднааначенные дл передачи тока с вращающейс части на неподвижную в унипол рных гевераторах. Б этих устройствах имеютс коаксиально расположенные ;наружное и внутреннее контактные кольаа, кольоевой загор между которыми вапол нен жидким металлом и 1федставл ет co6 токопередаюшую камеру, соедивенную с внешней циркул ционной системой. Циркул ци жидкого металла осуществл етс черев систему подвод щих и отвод щих каналов, расположенных в аеподвижном контактном кольце jl} . В подобных устройствах равномерное распределение жидкого металла и удержание его в токопередающей камере обеспечиваетс ва счет силы трени и центробежных сил, возникающих при вращении подвижного контактного кольца. Известно также токосъемное устройство дл унипол рного генератора, вл ющеес наиболее близким к описываемому . В этом устройстве вращающийс электрод представл ет собой кольцо пр моугольной формы, выступающее над цилиндрической поверхностью ротора. Его охватывает неподвижный электрод, расположенный на статоре. Неподвижный электрод имеет кольцевые отбойники, направленные в сторону торцовых поверхностей вращающегос электрода, кольцевые и дренажные каналы дл сбора и дренажа жидкого металла, вытекающего ив токопередающей камеры, систему подвод щих жидкий металл каналов, сосго щих на осевыЭс и радиальных участков, и систему отвод щих жидкий металл каналов , расположенных на торцовых поверхност х неподвижного электрода. Подача жидкого металла в токопередающую камеру иэ активной циркул пионной системы производитс при вращающемс роторе. Под действием силы трени и центробежных сил в токопередающей камере образуетс жидкометаллическое вращающеес кольцо. Вытеснению жидкоЫ металла от центробежных и електродикамических сил еэ токопередающей камеры в осевом направлеиив вдоль поверхности непооввжного алектрода преп тствуют кольцевые отбойники, благодар чему в камере поддерживаетс определенное давление жидкого металла, обеспечивающее хороший электрический контакт между непооЁйжньШ вращающи; 1с электродамв. Небольша утечка металла через вавор между отбойвиками в торцовой поверхностью врашашицегос електрода улавливаетс в 1соШ1геШ)1Х камерах и дренажиру- . ettifl DO KditiuiaM в сливной бак.The invention relates to electrical engineering, in particular, to current collection devices for unipolar DC machines, which are used as power sources in cases where high DC currents are required at extremely high voltage, as well as an electric drive. on ship installations, for rolling mills, large pumps, fans, etc. Liquid metal devices are ring-type devices designed to transfer current from the rotating part to the stationary part in unipolar generators. These devices have coaxially arranged outer and inner contact collars, a collar burn between which a vapol is liquid metal and 1 represents a co-current transmission chamber connected to an external circulatory system. The circulation of the liquid metal is carried out through the system of supply and discharge channels located in the fixed-slip contact ring jl}. In such devices, the uniform distribution of the liquid metal and its retention in the current-transmitting chamber is ensured by the force of friction and centrifugal forces arising from the rotation of the movable contact ring. It is also known to collector device for a unipolar generator, which is closest to the described one. In this device, the rotating electrode is a rectangular ring protruding above the cylindrical surface of the rotor. It covers a fixed electrode located on the stator. The stationary electrode has annular bumpers directed toward the end surfaces of the rotating electrode, annular and drainage channels for collecting and draining liquid metal flowing out of the current-transmitting chamber, a system supplying liquid metal to axial and radial sections, and a system ejecting liquid metal channels located on the end surfaces of the fixed electrode. The flow of liquid metal into the current-transmitting chamber of the active circulating system is carried out with a rotating rotor. Under the influence of friction and centrifugal forces in the current-transmitting chamber, a liquid metal rotating ring is formed. The displacement of the liquid metal from the centrifugal and electrodynamic forces of the current-transmitting chamber in the axial direction along the surface of the uncoupled electrode is prevented by annular bumpers, due to which a certain pressure of the liquid metal is maintained in the chamber, which ensures good electrical contact between the rotating body; 1s electrodes A slight leakage of metal through the VAVOR between the tappers in the end surface of the vrashashigos electrode is trapped in the 1Chrison1X chambers and the drainage is. ettifl DO KditiuiaM in the drain tank.

Радналй йЬе расположение каналов, черев которШ при 6htBM uibtiQM расходе жидкий мёчалл поступает в токопередающую камеру, позвол ет сфорМ1И1ровать. жидкометаллическое вращающеес кольцо , обеспечввающее прохождевие тока между електродамв,;только при воминальвой 4actOTe вращени ротора. Это недает вовмо;| ости использовать данную конструкцию тсжосьема при приемлемой дл нормальной работы расходе жидкого, металла в двигательном режиме работы мащв1аы, когда необходимо обеспечить электрический контакт при неподвижномThe radial positioning of the channels through the flow rate at 6htBM uibtiQM, the flow of liquid metal arrives in the current-transmitting chamber, which allows for shaping. a liquid metal rotating ring that allows current to flow between electrodes; only at the same time 4actOTe rotor rotation. This is not the case; | to use this construction with an acceptable flow rate of liquid metal, which is acceptable for normal operation, in a motor operating mode of the machine, when it is necessary to ensure electrical contact with the stationary

роторе, а также в режимах работы мащины с широкой регулировкой частоты вращени .the rotor, as well as in the modes of operation of the machine with a wide adjustment of the rotation frequency.

Целью изобретени вл етс сокраще-г ние расхода жидкого металла при формировании жидкостного вращающегос копьца , обеспечивающего электрический контакт между вецодвижвым в вращающимс электродами унипол рной мащины не тотшThe aim of the invention is to reduce the flow rate of the liquid metal during the formation of a liquid rotating lance, which provides electrical contact between the rotating electrolyte of the unipolar mash

ко в режвме работы генератора, но н в режиме работы двигател , т.е. при неп6 №ижном роторе мащины.ko in the operation mode of the generator, but n in the engine operation mode, i.e. in case of a loose machined rotor.

Поставденна цель достигаетс за сче того, что входные каналы, соедин ющие тбкопёредаюпгую камеру с кольцевым коллектором , выполнены в виде щели и направлены по касательной к цилиндрической поверхности подвижного электрода в сторону его вращени .This goal is achieved due to the fact that the input channels connecting the transmissive chamber with the annular collector are made in the form of a slit and directed tangentially to the cylindrical surface of the moving electrode in the direction of its rotation.

На фиг. 1 представлена конструктивна схема токосъбмного устройства; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.FIG. 1 shows a structural diagram of a current-collecting device; in fig. 2 - section A-A of FIG. one.

Неподвижный электрод 1 охватывает вращающийс электрод 2, гредставл юшиЯ собой пр моугольное кольцо, выступаю- njee над цилиндрической поверхностью ротора . Кольцевой зазор между электродамв ограниченный кольцевыми отбойниками 3, заполн етс жидким металлом и представ л ет собой токопередающую камеру 4, Н.аThe stationary electrode 1 encloses the rotating electrode 2, represented by a rectangular ring protruding above the cylindrical surface of the rotor. The annular gap between the electrodes, limited by annular suppressors 3, is filled with liquid metal and is a current-transmitting chamber 4, N. a

/нёподбижном электроде 1 расположены камера 5 сбора и дренажа протечек жидкого металла, кольцевые коллекторы 6 и 7, система подвод щих 8 (см. фиг. 2) в Отвод щих 9 (см. фиг. l) жидкий металл каналов и каналы 10, св зывающие тсжосъемное устройство с внещней циркул ционной системой./ non-mobile electrode 1 includes a chamber 5 for collecting and draining liquid metal leaks, annular collectors 6 and 7, a system of inlets 8 (see Fig. 2) in Diverting 9 (see Fig. l) liquid metal channels and channels 10, St. An open-circuit device with an external circulatory system.

Токосъемное устройство работает следующим образом.Collector device operates as follows.

Жидкий металл поступает ив внещнеЙ циркул ционной системы в кольцевой коллектор 6 через каналы 10. Подача его в тсжопередающую камеру осуществл етс . под давлением на коллектора 6 через щелеThe liquid metal enters the external circulation system in the annular manifold 6 through the channels 10. It is fed into the transfer chamber through the channel. under pressure on the collector 6 through the gap

вые наклрвные каналы 8. За счет квветичв ской эн.ергнв струй жидкого металла, выте: кающего вз этих каналов, в токопередающей камере 4 образуетс ашающеес ж дко металлическое кольцо. Вьтлескиванию метшша вз камеры преп тствуют кольцевые отбойники 3, в результате чего в камере поддерживаетс определенное давление, обеспечивающее хороший электрический контакт между электродами. Жидкий металл во внощнюю циркул ционную систе ,;Му возвращаетс через каналы 9 tt кольцевые коллекторы 7. open channel 8. At the expense of the Qveichi energy source of liquid metal jets, which follow these channels, a ring-shaped metal ring is formed in the current-transmitting chamber 4. Ringing the chambers 3 interferes with the bursting of the chamber and, as a result, a certain pressure is maintained in the chamber, which ensures good electrical contact between the electrodes. Liquid metal to the inlet circulation system,; Mu returns through the channels 9 tt ring collectors 7.

Ф ОF o

рмулаввобр. етени rmulawabr. eteny

}1 кометаллическое токосъемное уст ройство дл унипол рной электрической мащины, содержащее наружный неподвижНый электрод, охватывающий внутренний пОдвижвый цилиндрический электрод, и токопередающую камеру в виде кольцевого зазора между электродами, ограниченного с боков кольцевыми полост ми каплевидной формы, торцовыми лабиринтными уплотнител ми и заполненного жидким металлом , при ВТОМ камера соединена с кольцевым коллектором и внещней активной циркул ционной системой через входййе каналы, расположенные равномерно по окружности цилиндрической поАерхнос} 1 commetallic collector device for a unipolar electric maschine containing an external stationary electrode, covering the inner movable cylindrical electrode, and a current-transmitting chamber in the form of an annular gap between the electrodes, bounded from the sides by annular cavities of a teardrop-shaped form, with end face labyrinth seals and a body filled with a hollow ring-shaped cavities, and a body filled with an end-shaped labyrinth seals and a body filled with a circular shaped electrode; , at WTO, the camera is connected to the annular collector and the external active circulating system through the inlet channels located evenly around the awn cylindrical