VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Моделирование, в лабораторных условиях, плазменной энергетической установки прямого преобразования энергии

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Доманова М.Е. 1

---

1МАОУ "СОШ№91"г.Челябинска

Красавин Э.М. 1

---

1МБОУ "СОШ №1"

Работа в формате PDF

0.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Альтернативных источников энергии на планете Земля огромное количество. Просто человечество еще не научилось эту энергию получать дешевыми способами. Некоторые источники альтернативной возобновляемой энергии достаточно хорошо освоены человечеством. Человек научился использовать энергию солнца, ветра, движения воды, приливов. Другие источники альтернативной энергетики в теории разработаны, и получены в лабораторных условиях. Одним из таких источников является энергия, получаемая от потока ионизированной субстанции (электролит, продукты высокотемпературного горения, плазма), проходящей через сильное магнитное поле. Такой эффект называется магнитогидродинамический, а установка, в которой эту энергию получают, МГД - генератор. Ученым этот эффект известен давно. Стоит напомнить, что еще Фарадей в 1832 году пытался обнаружить электрический потенциал при движении слабого электролита в магнитном поле. Магнитогидродинамический генератор, МГД - генератор это энергетическая установка, в которой энергия рабочего тела (жидкая или газообразная электропроводящая среда), движущегося в магнитном поле, преобразуется непосредственно в электрическую энергию. В МГД - генераторе происходит прямое преобразование механической энергии движущейся среды в электрическую энергию. Движение таких сред описывается магнитной гидродинамикой (МГД), что и дало наименование устройству. Принцип работы МГД -генератора, как и обычного машинного генератора, основан на явлении электромагнитной индукции, возникновении тока в проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля. В отличие от машинных генераторов проводником в МГД - генераторе является само рабочее тело. Рабочее тело движется поперёк магнитного поля, и под действием магнитного поля возникают противоположно направленные потоки носителей зарядов противоположных знаков. Рабочей средой МГД - генератора могут служить электролиты, ионизированный газ (плазма), расплавы металлов. Первые МГД - генераторы использовали в качестве рабочего тела электропроводные жидкости (электролиты). В настоящее время проводятся экспериментальные исследования по применению плазмы, в которой носителями зарядов являются в основном свободные электроны и положительные ионы. Под действием магнитного поля носители зарядов отклоняются от траектории, по которой газ двигался бы в отсутствие поля. При этом в сильном магнитном поле может возникать поле Холла — электрическое поле, образуемое в результате соударений и смещений заряженных частиц в плоскости, перпендикулярной магнитному полю. Высокая актуальность этих исследований заключается в простоте способа и малых экономических затратах прямого преобразования энергии. Исходя из выше сказанного, возникла рабочая гипотеза о возможности моделирования процесса прямого преобразования энергии в лабораторных условиях.

Цель и задачи работы

Целью данной работы является – разработка и создание модели плазменной энергетической установки прямого преобразования энергии. Поставленная цель работы предполагала решение следующих задач:

Изучение литературных и интернет – источников по вопросам прямого преобразования энергии в магнитном поле, методам и способам этого преобразования, техническим возможностям моделирования процесса.

Изучение литературных источников по возможности применения ионизированной плазмы в качестве рабочего тела энергетической установки, изучение свойств ионизированной плазмы, способов её получения, поведения плазмы в магнитном поле.

Разработка технологической схемы модели исходя из процессов, протекающих в рабочей зоне генератора. Разработка технологии получения стабильного потока ионизированной плазмы, в качестве рабочего тела генератора.

На основе разработанных технологических схем, создание экспериментальной модели МГД –генератора (Фарадеевского типа) в котором, в качестве рабочего тела используется ионизированная плазма.

Исследование рабочих характеристик модели.

Обобщение экспериментальных исследований с целью возможного практического применения модели.

Исторические аспекты разработкимагнитогидродинамических генераторов

[1-2]

Впервые, идея использования жидкого проводника перемещающегося в магнитном поле, в качестве источника электроэнергии, была выдвинута ещё Майклом Фарадеем (Приложение лист 20, рис. 1). В 1832 году он изучал, возможность возникновения электрического потенциала между электродами, помещёнными в речную воду (слабый электролит) при движении её в магнитном поле Земли. Несовершенство измерительных приборов того времени, не позволили зафиксировать этот потенциал, и попытка была признана неудачной. В 1851 году английскому учёному Волластону (Приложение лист 20, рис. 2) удалось измерить электрический потенциал, индуцированный приливными волнами в проливе Ла-Манш, но отсутствие необходимых знаний по электрофизическим свойствам жидкостей и газов долго тормозило использование открытого эффекта в практических целях. В последующие годы исследования развивались по двум основным направлениям: использование эффекта индуцирования ЭДС для измерения скорости движущейся электропроводной среды (например, в расходомерах) и генерирование электрической энергии. Первые патенты на прямое преобразования энергии в магнитном поле были выданы ещё в самом начале XX века, но практическое осуществление идей в то время было неосуществимо. Первая работающая установка, прямого преобразования энергии плазмы в магнитном поле, была построена только в 1950-х годах благодаря развитию теории магнитной гидродинамики и физики плазмы, а так же исследованиям в области физики высоких температур. Источником плазмы (3000⁰ К) в первом МГД-генераторе, построенном в США в 1959 году, служил плазмотрон, работавший на аргоне с присадкой щелочного металла (более высокая ионизация плазмы). К середине 60-х годов мощность МГД-генераторов на продуктах сгорания удалось довести по 32 МВт («Марк-V», США) (Приложение лист 20, рис. 3). В нашей стране, первая лабораторная установка «У-02», работавшая на природном топливе, была создана в 1965 году. В 1971 году была пущена опытно-промышленная энергетическая установки «У-25» (Приложение лист 20, рис. 4), имеющая расчётную мощность 20-25 МВт. «У-25» работала на продуктах сгорания природного газа с добавкой K₂CO₃ в качестве ионизирующейся присадки.. Установка имела два контура: первичный, разомкнутый, в котором преобразование тепла продуктов сгорания в электрическую энергию происходит в МГД-генераторе, и вторичный, замкнутый — паросиловой контур, использующий тепло продуктов сгорания для получения тепловой энергии. В дальнейшем, в СССР, было создано несколько промышленных МГД – генераторов, в отдалённых территориях страны (Приложение лист 20, рис. 5).

Принцип действия МГД – преобразователя энергии плазменного потока [3-7]

Работа магнитогидродинамических (МГД) преобразователей видов энергии, к которым относятся МГД - генераторы электрической энергии, основана на принципах магнитной гидродинамики. МГД - преобразователь является электроэнергетическим устройством, в котором в соответствии с закономерностями магнитной гидродинамики происходит прямое преобразование тепловой и кинетической энергии электропроводящей среды (рабочего тела) в электрическую энергию постоянного тока Принцип действия МГДГ основан на законе электромагнитной индукции М. Фарадея. При движении электропроводящей среды с электропроводностью σ (См/м) со скоростью v (м/c) вдоль оси канала в магнитном поле с индукцией B (Тл), направленном вдоль оси «z», в каждой её точке возникает локальная ЭДС (индуцированное поле) vB (В/м), а на электродах, расположенных на расстоянии h друг от друга, ЭДС величиной vBh (Приложение лист 21, рис. 6). Доказать, вышесказанное, можно с помощью простого физического опыта (Приложение лист 21, рис. 7). Для создания магнитного поля в модели используются несколько школьных подковообразных магнитов, сложенных одноименными полюсами вплотную друг к другу. В качестве электродов используются две медные пластины длиной примерно 30 см. К клеммам, установленным на электродах, подсоединяем измерительный амперметр. Источником плазмы служит обычная газовая горелка. Электроды, устанавливаются в промежутке между полюсами магнитов на расстоянии 1—2 мм друг от друга таким образом, чтобы силовые линии магнитного поля были параллельны плоскостям электродов. При включении горелки, поставленной под воздушный промежуток между электродами, стрелка прибора начнет медленно отклоняться от нулевого положения, регистрируя силу тока приблизительно 0,15 мА. Эффект будет тем сильнее, чем сильнее магнитное поле. Пламя горелки представляет собой низкотемпературную плазму, состоящую из положительных и отрицательных ионов воздуха и продуктов сгорания газа. Ионы двигаются вертикально вверх, перпендикулярно силовым линиям. В магнитном поле на каждый ион действует сила Лоренца, отклоняющая ион к электроду. Направление действия силы можно определить по правилу левой руки. В результате положительные ионы оседают на одном электроде (он становится катодом), а отрицательные на другом (аноде). Поскольку электроды приобретают разноименный заряд, между ними возникает ЭДС. При подключении электродов к нагрузке, в электропроводящей среде (низкотемпературная плазма), потечёт ток плотностью j (А/м²), а в цепи - полный ток 1_э, зависящий от ширины и длины электродов:

1_{э =} jаL

Где а - ширина электродов в канале в направлении (В), L – длина электродов. Между электродами - анодом с потенциалом (φа) и катодом с (φк) возникнет разность потенциалов Vэ = φа - φк, а в плазме - электрическое поле Е = Vэ/h (В/м), направленное против индуцированного поля vB. Плотность тока в плазме определяется обобщённым законом Ома j + jβ = σ (E + vB) (β-параметр Холла для электронов) с эффективным (или действующим) полем E*=E + vB. Такая система МГД – генератора называется схемой с фарадеевским линейным каналом потому, что ток на электроды течёт по направлению, индуцированному по закону Фарадея.

Рабочее тело генератора – плазма [8-12]

Газ, в котором значительная часть атомов или молекул ионизирована, называется плазмой. Плазма (от греческого πλάσμα «вылепленное», «оформленное») — частично или полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц (ионов и электронов). Это название было предложено в 1923 году американскими физиками Ленгмюром и Тонксом. Плазму часто называют четвертым состоянием вещества, она отличается от трёх менее энергетичных агрегатных состояний материи, хотя и похожа на газовую фазу тем, что не имеет определённой формы или объёма. Плазма – нормальная форма существования вещества при температуре порядка 10 000 градусов и выше. Теоретически образование плазмы можно представить следующим образом. Предположим, что в замкнутом тугоплавком сосуде находиться небольшое количество какого-либо вещества. При нагревании в случае твердого вещества происходит плавление и испарение в случае жидкого вещества – испарение. Образовавшийся газ равномерно заполнит весь объём. Когда температура достигнет достаточно высокого уровня, все молекулы газа (если это молекулярный газ) диссоциируют. В результате в сосуде будет содержаться газообразная смесь элементов, из которых состоит вещество. Атомы этих элементов испытывают быстрое и беспорядочное движение с периодическими столкновениями между собой. Средняя скорость хаотического теплового движения атомов растёт пропорционально квадратному корню из абсолютной температуры газа и зависит от атомного веса вещества. Если стенки сосуда могут выдержать сколь угодно высокую температуру, в этом случае при температуре около 5 000 ⁰С происходит ионизация вещества. При достаточно высокой температуре газ перестаёт быть нейтральным: в нём появляются положительные ионы и свободные электроны, оторванные от атомов. Относительная величина отрыва электронов будет зависеть от температуры. Электроны, принадлежащие внешним слоям оболочки, отрываются сравнительно легко, более глубоко лежащие слои отрываются при более высоких температурах до 20 000 ⁰С при этом в газе практически не остается нейтральных атомов, что приводит к полной ионизации газа. Однако это не означает, что процесс ионизации закончился, чем больше порядковый номер элемента в периодической системе Менделеева, тем больше число электронов в атоме и тем прочнее связаны электроны внутренних слоёв оболочки с атомным ядром. Поэтому окончательная ионизация тяжёлых элементов происходит только при очень высоких температурах (десятки миллионов градусов). При этом газ остаётся в целом нейтральным. В общем случае, когда в плазме присутствуют однозарядные ионы с концентрацией n 1, двухзарядные – с концентрацией n 2, трёхзарядные – с концентрацией n 3, можно записать равенство: n e = n 1 + 2n 2 + 3n 3 +. Такое соотношение, между концентрацией отрицательных и положительных зарядов в плазме говорит о том, что плазма в целом квазинейтральна. Так как плазма является очень хорошим проводником, электрические свойства имеют важное значение. Потенциалом плазмы или потенциалом пространства называют среднее значение электрического потенциала в данной точке пространства. В случае если в плазму внесено какое-либо тело, его потенциал в общем случае будет меньше потенциала плазмы вследствие возникновения (дебаевского) слоя. Такой потенциал принято называть - плавающим потенциалом. По причине хорошей электрической проводимости плазма стремится экранировать все электрические поля - это приводит к явлению квазинейтральности — плотность отрицательных зарядов с хорошей точностью равна плотности положительных зарядов:

( ).

Квазинейтральности означает, что ne очень мало отличается от ni. В силу хорошей электрической проводимости плазмы разделение положительных и отрицательных зарядов невозможно на расстояниях больших (дебаевской) длины и временах больших периода плазменных колебаний. Примером неквазинейтральной плазмы является пучок электронов. Однако плотность не-нейтральных плазм должна быть очень мала, иначе они быстро распадутся за счёт кулоновского отталкивания. В ионизации газа при высокой температуре принимают участие различные процессы взаимодействия между отдельными атомами, с одной стороны, и электронами, ионами и световым излучением – с другой. Различают высокотемпературную плазму, возникающую при сверхвысоких температурах, и газоразрядную плазму, возникающую при газовом разряде. Любая плазма характеризуется степенью ионизации - отношением числа ионизированных частиц к полному их числу в единице объёма плазмы.

Получение плазмы [8, 11-12]

Общепринятым способом получения плазмы в лабораторных условиях и технике является использование электрического газового разряда. Газовый разряд представляет собой газовый промежуток, к которому приложена разность потенциалов. В промежутке образуются заряженные частицы, которые движутся в электрическом поле и создают ток. Для поддержания тока в плазме нужно, чтобы отрицательный электрод (катод) испускал в плазму электроны. Эмиссию электронов с катода можно обеспечивать различными способами, например, нагреванием катода до достаточно высоких температур (термоэмиссия), либо облучением катода каким-либо коротковолновым излучением (рентгеновские лучи, гамма-излучение), способным выбивать электроны из металла (фотоэффект). Такой разряд, создаваемый внешними источниками, называется несамостоятельным. К самостоятельным разрядам относятся искровой, дуговой и тлеющий разряды, которые принципиально отличаются друг от друга по способам образования электронов у катода или в межэлектродном промежутке. Искровой разряд обычно оказывается прерывистым даже при постоянном напряжении на электродах. При его развитии возникают тонкие искровые каналы (стримеры), пронизывающие разрядный промежуток между электродами и заполненные плазмой. В обычном дуговом разряде, который реализуется в довольно плотном газе и при достаточно высоком напряжении на электродах, термоэмиссия с катода возникает чаще всего от того, что катод разогревается падающими на него газовыми ионами. Ярко светящийся канал разряда принимает форму дуги благодаря действию архимедовых сил на сильно нагретый газ. Дуговой разряд возможен и между тугоплавкими металлическими электродами в генераторах непрерывной плазменной струи – плазмотронах. Температура плазменной струи может достигать при этом 7000–10 000 ⁰К. Различные формы холодного или тлеющего разряда создаются в разрядной трубке (Приложение лист 22, рис. 8) при низких давлениях и не очень высоких напряжениях. В этом случае катод испускает электроны по механизму так называемой автоэлектронной эмиссии, когда электрическое поле у поверхности катода просто вытягивает электроны из металла. Сам процесс ионизации в плазме газового разряда неразрывно связан с прохождением тока и носит характер ионизационной лавины (Приложение лист 22, рис. 9). Это означает, что появившиеся в газовом промежутке электроны за время свободного пробега ускоряются электрическим полем и перед столкновением с очередным атомом набирают энергию, достаточную для того, чтобы ионизовать атом, (выбить еще один электрон). Таким способом происходит размножение электронов в разряде и установление стационарного тока. Для создания плазменного потока необходимо несколько условий: электрический высокочастотный разряд и определённая среда (газовая) продуваемая через этот разряд. Энергоноситель – газ обязательно присутствует в работе плазменной установки. В плазменной струе на основе воздуха происходит распад молекул воздуха на осколки – ионы, атомы, радикалы. При соблюдении этих условий можно получить плазменный конус с характеристиками, определяемыми этими условиями.

Преобразователи напряжения для получения плазмы –

рабочего тела МГД – генератора [13-14]

Разработка и изготовление устройств получения плазмы проходили п двум вариантам. Первый – получение разрядного плазменного шнура с помощью импульсных высоковольтных преобразователей. Второй – получение устойчивой плазмы в плазменной горелке при продувании через неё газовой среды.

1.Импульсные преобразователи высокого напряжения[13-14]

Первый вариант импульсного преобразователя напряжения для питания катодного блока построен на основе разрядного конденсатора. В устройстве, источником энергии является высоковольтный конденсатор, зарядка которого осуществляется от высоковольтного трансформатора и выпрямителя. Зарядный конденсатор нужно выбирать исходя из следующих параметров: ёмкость от 0,5 до 0,7 микрофарад, рабочее напряжение не менее 10 кВ. Выпрямительные диоды высоковольтные, рассчитанные на рабочее напряжение не менее 8 кВ. Зарядка конденсатора осуществляется через высоковольтный выпрямитель и резистор R2 (проволочный, мощность 100 Вт). Принципиальная схема выпрямителя представлена в приложении (лист 23, рис. 10). Трансформатор, от которого происходит питание преобразователя, повышающий с выходным напряжением 5-6 кВ (200 Вт). Преобразованное напряжение поступает на электроды разрядной камеры. Расстояние между электродами 0,2-0,5 мм. Как только напряжение на конденсаторе достигнет величины пробоя этих промежутков, возникает электрический разряд в камере двигателя. Подобная схема обладает рядом существенных недостатков. Во-первых, используется очень высокое напряжение, что требует соблюдения правил безопасности и очень ответственного отношения к изготовлению деталей преобразователя (высоковольтный трансформатор). Во-вторых, зарядный конденсатор обеспечивает прерывистый режим пробоя довольно низкой частоты и не позволяет регулировать частотные характеристики преобразователя. В-третьих, при разряде происходит интенсивное выгорание электродов и как следствие увеличение разрядного зазора. Все перечисленные недостатки предположили поиск иных решений в конструировании преобразователя. Наиболее оптимальным вариантом является изготовление независимого генератора, который позволяет управлять высоковольтным преобразователем (Приложение лист 23, рис. 11). Основой подобного генератора является широко распространённая, многофункциональная микросхема таймера 555. Схемотехническое устройство микросхемы позволяет изготовить простой и управляемый генератор высокочастотных импульсов (в нашем случае 5,7 кГц). Управление частотными характеристиками генератора осуществляется переменным резистором, включенным во времязадающую цепь таймера (Приложение лист 23, рис. 12). Питание генератора осуществляется через стабилизатор микросхемного типа (LM7812), что позволяет получить стабильные частотные характеристики генератора без кварцевой стабилизации. Реализация высоковольтной части разрядника достаточно проста. Было разработано несколько схемных решений, которые в общем случае сводятся к следующему. Генератор управляет мощным ключом, импульсы которого создают рабочее напряжение для высоковольтного трансформатора (исходя из практических исследований, наиболее подходящими и безопасными вариантами являются катушка зажигания от автомобильных систем зажигания или высоковольтный трансформатор аналоговых телевизоров). Напряжение с трансформатора поступает на однополупериодный выпрямитель и зарядный конденсатор в цепь которых, включаются разрядные электроды (Приложение лист 23-24, рис. 12 - 13). При исследовании выходных характеристик, изготовленных преобразователей, были выявлены зависимости - длинны и мощности разряда от напряжения питания высоковольтного преобразователя и частоты задающего генератора. Полученные результаты были подвергнуты анализу, на основе которого построены графические зависимости, позволяющие оптимально выбирать разрядный промежуток (приложение лист 24, рис. 14).

2.Получение устойчивой плазмы[15]

Второе направление разработки и создания плазменного блока МГД - генератора заключалось, в прямом инвертировании сетевого напряжения в высоковольтное. В этом случае можно применить (как в первой разработке) трансформаторные схемы (Приложение лист 24, рис. 15), но более приемлемый вариант, с точки зрения мощностных характеристик, применение схем умножителей напряжения (Приложение лист 25, рис. 16). И в том, и в другом случае применяется возможность регулировки частотных импульсов с помощью простого тиратронного генератора (Приложение лист V, рис. 15). Схема прямого преобразования позволяет получить устойчивый плазменный конус, при условии подачи в разрядную камеру рабочего газа. Принципиально, в этом случае, разрядная камера представляет собой микроплазматрон. Характеристика импульсов определяет устойчивость горения плазменного конуса. Разрядная камера представляет собой кольцевой анод и игольчатый катод, между которыми, подаётся рабочий газ (аргон или воздух) (Приложение лист 25, рис. 17). Примеры испытания такой камеры приведены на фотографиях приложения (лист 25, рис. 18). Так же, в приложении, приведены диаграммы напряжения и тока при работе разрядной камеры в непрерывном режиме, а также мощностные характеристики в зависимости от частотных характеристик инвертора (Приложение лист 25-26, рис. 19 - 21).

Разработка и изготовление рабочей камеры МГД – преобразователя (генератора) [16-17]

Корпус рабочей модели МГД – преобразователя (генератора) представляет собой полый цилиндр. Материал изготовления зависит от применяемого типа плазмы. В случае применения разрядной плазмы, можно использовать пластмассы. Если в качестве плазмообразующей установки используется микроплазматрон, необходимо применить жаропрочные материалы (компаундные пластмассы, графит, керамику). На внешней стороне корпуса устанавливаются мощные постоянные магниты (нами использовались, магниты из магнитной системы стартера и неодимовые магниты с силой отрыва не менее 100 кг). Магниты устанавливаются разноимёнными полюсами навстречу друг другу. Внутри полости генератора, устанавливаются пластинчатые медные электроды. Как уже говорилось выше, длина и ширина пластин имеет значение в преобразовании, поэтому пластины изготавливаются по максимальным размерам величины корпуса. Если в рабочей камере используется разрядная плазма, то в передней и задней панели камеры устанавливаются разрядники, на которые подаётся напряжение разряда от импульсного генератора (Приложение лист 26-27, рис. 22 – 23). Если в качестве рабочего плазменного генератора, используется микроплазматрон, предусматривается его размещение в задней части камеры. (Приложение лист 27, рис. 24).

Исследование рабочих характеристик, изготовленных моделей МГД – генераторов

Энергетическая мощность, изготовленных моделей МГД – генераторов, очень незначительна. Эти модели являются демонстрационными, доказывающими наличие эффекта преобразования энергии плазмы в магнитном поле. Обычный стрелочный вольтметр и амперметр за счёт низкого входного сопротивления, и инерционности магнитной системы, такие параметры тока регистрировать не способны. В этом случае, регистрировать малые напряжения и токи, способны цифровые мультиметры, имеющие высокое входное сопротивление. Обе модели МГД – генераторов, были протестированы, в рабочем цикле, цифровым мультиметром. В результате теста выяснилось, что напряжение на выходе генератора составляет примерно 0,35 – 2,7В, в зависимости от модели. Более высокие показатели, по напряжению, получены в МГД – генераторе плазматронного типа (более высокая ионизация плазмы из - за продувания воздухом). Ток на выходе генераторов, в обоих случаях, очень незначителен и составляет примерно 20-30 мкА. В незначительной степени, можно повысить выходные параметры частотными характеристиками преобразователей, используемых при получении плазмы. В результате этого увеличивается интенсивность плазменного шнура и как следствие его ионизация и скорость. Более подробные сведения, о проведённых исследованиях выходных параметров генераторов, приведены в приложении (лист 28-29, рис. 25 – 26, таблица 1 – 2).

Выводы

В процессе работы, над поставленной целью проекта, изучен значительный объём литературы и интернет – источников по вопросам прямого преобразования энергии в магнитном поле, методам и способам этого преобразования, возможности применения ионизированной плазмы в качестве рабочего тела энергетической установки, свойств ионизированной плазмы, способов её получения, поведения плазмы в магнитном поле, техническим возможностям моделирования процесса. На основании изученных материалов были разработаны технологические схемы экспериментальных МГД – генераторов двух типов, использующие в цикле своей работы разные источники и виды плазмы. Разработанные технологические схемы, позволили изготовить две экспериментальные модели МГД – генераторов фарадеевского типа с использованием разрядной и факельной плазмы. Исследование выходных параметров генераторов доказало эффект преобразования энергии плазмы в магнитном поле. Изготовленные демонстрационные модели МГД – преобразователей, несмотря на скромные выходные параметры по напряжению и току, показали принципиальную возможность подобного преобразования энергии. При условии осуществления масштабных моделей, можно получить значительно более высокие выходные параметры тока, что предполагает их практическое использование.

Список использованной литературы и интернет - источников

1.https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1015708 - Исория изобретения МГД -преобразователя

2.http://nplit.ru/books/item/f00/s00/z0000060/st041.shtml - Промышленное использование МГД –генераторов в СССР.

3.В.П. Панченко Введение в магнитогидродинамическое (МГД) преобразование энергии, М. МГТУ им. Баумана, 2011.

4.Р. Роза, Магнитогидродинамическое преобразование энергии, пер. с англ., М., 1970.

5.Л. Ашкинази, МГД–генератор, Квант, № 11, 1980,

6.http://allpowr.su/ru/dlja-umelykh-ruk/99-mgd-generator-svoimi-rukami - Физический опыт - МГД – генератор.

7.https://studbooks.net/1831731/matematika_himiya_fizika/generator - МГД - генератор.

8.Д.А. Франк – Каменецкий, Плазма – четвертое состояние вещества, Атомиздат., М. 1968.

9.Б. М. Смирнов, Отрицательные ионы, М, Атомиздат, 1978

10.В.Е. Голант, А.П. Жилинский, И.Е. Сахаров, Основы физики плазмы. М.: Атомиздат, 1977.

11.Э.Д. Лозанский, О.Б. Фирсов, Теория искры. М.: Атомиздат, 1975.

12.В.Д. Русанов, А.А. Фридман, Физика химически активной плазмы, М., Наука, 1984.

13.М.А. Шустов, Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения. Книга З, 2002.

14.М.Ирвинг, Готтлиб., Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы. — 2-е изд. — М.: Постмаркет, 2002.

15.П. В. Луньков , Научный руководитель: к. Ф-м. н. Гостев В.А, Исследование генератора воздушно-плазменного потока, Петрозаводск, 2006, http://rudocs.exdat.com/docs/index-442002.html.

16.http://onlineelektrik.ru/eoborudovanie/generatori/mgd-generator-princip-raboty-i-prostejshaya-konstrukciya.html - Модель МГД - генератора.

17.https://nsportal.ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoe-tvorchestvo/2016/03/20/modelirovanie-mgd-generatora - Моделирование МГД - генератора.

П риложение

Рис. 2. Уильям Гайд Волластон

(1766 - 1828).

Рис. 1. Майкл Фарадей

(1791 — 1867).

Рис. 10. Майкл Фарадей (1791 — 1867).

Рис. 3. Американский МГД-генератор «Марк - V».

Рис. 4. Монтаж МГД-генератора«У-25».

Рис. 5. Промышленные МГД – генераторы СССР «Хибины» и «Сахалин».

Рис. 6. Схема работы МГД – генератора (1 – источник рабочего тела, 2 – сопло, 3 – МГД – канал, 4 – электромагнит, 5 – электроды, 6 – диффузор, 7 – сопротивление нагрузки).

Рис. 7. Простой физический эксперимент, доказывающий принцип действия МГД – преобразователя (генератора).

Рис.8. Образование плазмы в лампе-вспышке.

Рис.9. Электронная лавина.

Р ис.10. Импульсный источник питания плазменного генератора на основе разрядного конденсатора.

Рис.11. Принципиальная схема питания разрядника на мощном ключе MOSFET или IGBT транзисторе.

Рис.12. Схема преобразователей, изготовленных на базе микросхемного генератора и мощного ключа.

Рис.13. Схема преобразователя, с использованием узлов системы зажигания автомобиля.

Р ис.14. График зависимости длинны стримера разрядника от величины напряжения питания транзисторных генераторов, при различных частотах.

Рис.15. Схема источника питания с возможностью регулировки частоты импульсов.

Умножитель на 4. Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

Удвоитель напряжения Латура-Делона - Гренашера. Особенности: хорошая нагрузочная способность.

Рис.16. Бестрансформаторные схемы питания импульсного преобразователя.

Рис.17. Схема плазменной горелки: 1- анод (вольфрамовая игла); 2-изолятор; 3-катод; 4-корпус.

Рис.18. Фотографии экспериментальных плазменных горелок.

Рис.19. Диаграмма напряжения от времени работы в непрерывном режиме.

Рис.20. Диаграмма напряжения и тока в разряде.

Рис.21. Диаграмма мощности горелки в зависимости от частоты работы инвертора.

Рис.22. Фотография блока МГД – генератора с использованием разрядной плазмы

Рис.23. Схема МГД – генератора с использованием разрядной плазмы.

Рис.24. Схема МГД – генератора с использованием микроплазматрона для получения рабочего тела.

Рис.25. Параметры напряжения и тока разрядного МГД – генератора.

Т аблица 1. Экспериментальные данные выходных характеристик разрядного МГД – генератора.

Рис.26. Параметры напряжения и тока плазматронного МГД – генератора.

Таблица 2. Экспериментальные данные выходных характеристик плазматронного

МГД – генератора.