磁流体发电机的基本原理与发展
一、概述：二十世纪五十年代末，人们开始对磁流体发电技术进行研究和开发，由于它的高
效环保，现在渐渐受到人们的关注和重视，并有希望在今后取代火力发电。本文就磁流体发电的基本原理的几种理想模型进行分析，并结合实际生产将理想模型实际化，简要地阐述了磁流体发电机的发展前景和所面临的问题和一些不成熟解决方法。
二、关键字：磁流体发电、霍尔效应、电磁感应定律、高效、环保
三、基本原理：
1. 霍尔效应：如图一所示，在外磁场中的载流导体除受安培力之外，还会在与电流、
外磁场垂直的方向上出现电荷分离，而产生电势差或电场，称其为霍尔效应。若载流导体为导电的流体粒子，以很高的速度射入磁场，就可在两极板间产生电动势。从微观角度来说，当一束速度是v 的粒子进入磁场强度为B 的磁场一段时间后，粒子所受的电场力和洛伦兹力相等
Bv
E Bvq Eq ==
这时，粒子进入磁场后不再发生偏转，它所产生的电动势 Bvd Ed ==ε 这样就形成了磁流体发电机的原型。
2. 以微观角度的理想模型的电动势、电功率推导：
如图二所示，将霍尔效应中两极板相连，即得到磁流体发电机的发电模型。
图一 霍尔效应示意图
—
这里仅以正离子为例进行运动过程的推导分析，设粒子质量为m ，带电量为q ，两极板间距为d.
1）若粒子在磁场中运动时只受洛伦兹力和电场力，没有其它推力，分析如下： 对粒子的x 方向和y 方向做手里分析，由牛顿第二定律
000===-==-=y x y
x y x
y x v v v dt
dv m qE B qv F dt
dv m
B qv F
解方程组得
m Bqt B E v v m Bqt B E v B E
v y x sin
cos 00??? ?
?
-=??? ?
?
--=
若粒子射入前与上级板的距离是y
图二 微观模型原理图（磁场和电场方向同图一，这里省去）
V V x
V y
F B1
F B2
F E
V 0
y
d
()
()m
q y B E Bv
yqm q
y B E Bv yqm
E Bv m B B E v t m Bq B E v v v E Bv
m q y B E Bv
m yq B t m
Bq E Bv
By
t m Bq t m Bq B E v Bq m tdt m Bq B E v dt v y t t y
y t t x 2)(442sin
)
(4)(sin
)
(21cos
cos
1sin 2
2
2
2
2
2
002
02
2
2
4
2
00
0--=
---?
?? ??
-=??
? ??
-==--
-=
--
=??
?
??-??? ??-=??? ??-=
=
=?
?
末末末末末末
末
末
v y 末为粒子到达上级板时y 方向的速率
此时的电动势为ε，若竖直方向上的速度所具有的能量全部转化为电动势，且不考
虑粒子间的摩擦力和电阻，即发电机的内阻为零
d
y m
m q
y B ymBv
Ed
m
q y B E Bv
yqm q
mv mv
q y y 4848)(42212
2
2
220
22+-=
=--=
=
=
εεεε联立解得
末
末
分析上式
a ． ε与v 0成正比，增大v 0可使ε增大
b ．
m
Bdq
mv q
d B Bd m
q d B d Bv Bq
d mv d
d
d Bq d mv d
y
Bq d mv d
d y y d y m
m v Bm qmy B y
d
qm B y
02
2
2
2
2
0max
02
2
02
2
02
max 2
2
22
2
228424220)
48(3216+-
+
=+-+????
?
?+
=+
+-==??++--=
??ε
εε时
由此可得其它条件固定，当y=y max 时，ε最大。
2）若粒子进入磁场后始终受到一个可变的推力F p ，使得粒子x 方向的速度保持不变，则分析如下
()
()()
1222
2
00
20
0>+=
??+
=
??
?
?
?-
=
-==
-=
=-==d
y
d
Bv y
d
y yBv d Bv y E
Bv
y q mv
m
E
Bv
qy v dt
dv m
Eq qBv
F v v y y y
x
y x εεεε末
末
分析上式，v 0越大，y 越大，ε越大，且ε与v 0成正比。 3）设每秒钟通入极板间的粒子数为)(1
-=s
t n K ，则最大饱和电流为Kq I =饱和，
最大功率Kq I P εε==饱和max
4）考虑发电机内阻r ，主要由粒子间运动所产生的摩擦和等离子体本身的电阻。 设粒子间的摩擦系数μ，等离子体的导电率σ，则2
01
v r μσ
+∝
. 但因为粒子间
的摩擦力较小，减低内阻主要通过提高导电率实现。
3. 宏观角度的理想模型电动势、电功率推导：
运动的粒子可看成一根根切割磁力线的导电棒，根据法拉第电磁感应定律，会在棒两端产生动生电动势，如图三所示
为了方便求解，假设0v 在运动过程中不变，其中p F 是外界的推力，A F 是安培力。
d
图三 宏观模型原理图
()
2
2
2
02
2
02
00max 0r R R d v B r
R R v F p r R d
v B F F I r
R d Bv r
R I R dKq Bv I p Kq
I d
Bv BId
F F L
L
L L
p L A p L L L A p +=
+=+=
=<+=
+=
======饱和
饱和饱和时，当外接电阻是
ε
εε
4. 实际情况下，考虑等离子体本身的导电性质，输出功率需要乘以一定的系数，工业
上常用的公式是：()k -1Bk 40v P σ=.其中参数的参考值是：
7.0~6.0,
1000,
6~5,20~101
01
=≈==--k ms
v T B Sm
σ
发电条件机设备要求：为了提高粒子的电导率，直接采用燃料燃烧后产生的气体，并加入易
电离的钠盐和钾盐，使气体在高温下发生电离，产生等离子体。为了增大粒子的速度，还需使其经过喷管加速。高温高速的导电气体和电离气体喷入磁场中，产生很高的电动势和功率。排出的气体，依然有较高的温度，可通入锅炉形成蒸汽，从而推动下一级汽轮机发电。
开发前景： 作为一种新型高效清洁的发电方式，磁流体发电机有着很广阔的前景。
1. 由于它的发电方式是直接将热能转化成电能，没有中间的机械转化环节，降低了摩
擦损耗，有效提高了发电效率。更重要的是，它与下一级的汽轮式发电机相结合，形成高效的联合循环发电机，总效率可高达60%。
2. 由于前期的气体处理过程中加入钾盐和钠盐，使得燃烧气体中硫和氮的氧化物显著
减少，降低废气对环境的污染程度。
面临的问题和解决办法：
1. 因为磁流体发电条件是高温且气体中含碱性物质，这就意味着设备需要有很强的耐
高温和耐碱化能力。现在的材料技术还未能很好解决这一问题，导致每次发电时间短，设备损耗率高。一方面，找到更好的提高流体电导率的方法，以降低气体的温度；另一方面，提高材料的耐高温性能。
2. 为得到足够大的磁感应强度，可使用超导磁体产生磁场，其磁场可达5-6万高斯。
?各种发电机的工作原理 <一> 发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。 <二>发电机的分类可归纳如下： 发电机分：直流发电机和交流发电机 交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 <三>发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 柴油发电机工作原理 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。 汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。 在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 ·主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。
发电机基础知识 培训讲义
发电机技术处 周华翔 南京汽轮电机(集团)有限责任公司
1. 电机发展的历史 2. 发电机原理 3. 发电机结构 4. 发电机图纸和文件 5. 发电机成套范围
1. 电机发展的历史
在人类的科技发
展史中，对于电现象 和磁现象很早就有认 识了。但对于两者之 间的联系，却直到 183 年 前 才 发 现 。 这 个发现者的名字叫法 拉第，他是一位英国 物理学家。
早在1821年，法拉第发现了载流 导体在磁场中会受到力的作用的现象， 1831年又发现了电磁感应定律，并很 快就出现了原始模型电机。从此电机的 研究和应用迅速发展起来，至今已有 180多年。
z 电机发展的初期主要是直流电机
z 1869年法国电气工程师格拉姆发明了 第一台实用的直流发电机
z 1882年美国发明家爱迪生指挥建造了 第一个用于商业中心的直流照明系
z 1883年塞尔维亚裔美国人特斯拉发明 了第一台两相感应电机
z 1888年俄国电气工程师多利沃-多勃鲁 夫斯基发明了三相感应电机。
? 1912年英国派生斯公司已能生产4极 25MW汽轮发电机。
? 上世纪20年代美国和欧洲一些其他国 家已能生产类似的汽轮发电机，其中德 国西门子公司、匈牙利冈茨厂对发电机 的通风冷却有较多的创新，为后来汽轮 发电机冷却系统的发展奠定了基础。
? 上世纪30年代许多欧美国家可以生产 50~60MW的汽轮发电机。
1. 目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，以下说法不正确的是（） A. B板带正电 B. A板带正电 C. 其他条件不变，只增大射入速度，U AB增大 D. 其他条件不变，只增大磁感应强度，U AB增大 2. 磁流体发电是一项新兴技术，如图是它的示意图。相距为d的两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，P、Q板上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。若P、Q两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理，磁感应强度为B。 （1）求这个发电机的电动势E； （2）发电机的输出端a、b间接有阻值为R的电阻，发电机的内电阻为r。 a. 在图示磁极配置的情况下，判断通过电阻R的电流方向； b. 计算通过电阻R的电流大小I。 3. 如图是磁流体发电工作原理示意图。发电通道是个长方体，其中空部分的长、高、宽分别为1、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极与负载电阻R相连。发电通道处于匀强磁场里，磁感应强度为B，方向如图。发电通道内有电阻率为 的高温等离子电离气体沿导管高速向右流动，运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势。发电通道两端必须保持一定压强差，使得电离气体以不变的流速v 通过发电通道。不计电离气体所受的摩擦阻力。根据提供的信息完成下列问题：（1）判断发电机导体电极的正负极，求发电机的电动势E；
第11章 思考题与习题参考答案 11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50H Z 时，极数和转速有什么关系？ 答:频率与转速的关系为：60 pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=×=pn 。 11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？ 答：汽轮发电机磁极对数少（通常p =1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。 11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。 答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。 11.4 一台汽轮发电机，极数22=p ， MW 300=N P ，kV 18=N U ，85.0cos =N ?，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。 解：（1）A U P I N N N N 6.1132085.010********cos 336=××××==? （2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===? var 186527.094.352sin M S Q N N N =×==? 11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ?，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。 解：（1）A U P I N N N N 553.46489.0108.13310100cos 336=××××==? （2）MW P N 100= MVA P S N N N 11.1119.0/100cos /===? var 44.48436.011.111sin M S Q N N N =×==?
灭磁工作原理 当发电机组的内部或发电机出口端发生故障以及正常停机时都要快速切断励磁电源，由于发电机转子绕组是个储能的大电感，因此励磁电流突变势必在转子绕组两端引起相当大的暂态过电压，造成转子绝缘击穿，所以必须尽快将转子电感中的磁能快速消耗，这就是通常所说的灭磁。 通常使用的灭磁方法有：线性电阻灭磁、灭磁开关灭磁、逆变灭磁和非线性电阻灭磁。本公司采用氧化锌非线性电阻灭磁方式利用其特殊的伏安特性，达到近似恒压灭磁的效果。 灭磁的原理如图1所示，其中i转子中的电流、FR1为氧化锌非线性电阻、FMK为灭磁开关、Uo为励磁电压、LP为整流电源、Uk为灭磁开关弧压、U R为氧化锌非线性电阻残压。若要使转子电流衰减至零，必须在转子两端加一个与其励磁电源电势相反的电势U，灭磁方程式为Ldi/dt+U=O。可见电感中电流衰减率正比于反向电势U，反向电势越大，灭磁时间越短。但反向电势受转子绝缘水平限，限不能超过转子绝缘允许值因此最理想的灭磁方式是灭磁电压保持恒定，电流保持一个固定的变化率（di/dt=-U/L）按直线规律衰减至零。由于氧化锌非线性电阻残压U R变化很小，灭磁时近似于恒压，即U R=U。发电机正常运行时转子电压低，氧化锌非线性电阻呈高阻态，漏电流仅为微安级。灭磁时，灭磁开关FMK跳开，切开励磁电源，在满足Uk≥Uo+U R时，电流被迫入灭磁过电压保护器中，转子绕组中所储能量被氧化锌非线性电阻消耗，且氧化锌良好的伏安特性保证了这部分能量几乎以恒压的形式消耗，确保了发电机组的安全。 图1 发电机转子灭磁及过电压保护装置采用多组氧化锌非线性电阻并联跨接于转子绕组两端，由于氧化锌非线性电阻FR1、线性电阻R1、快速熔断器RD、二极管D1组成（见图2）。其核心部件FR1具有限制反向过电压和吸收磁能的作用；各支路中都有特制熔断器RD，熔断器的熔断时间小于2ms并且熔丝电压足够高，当部分支路必生故障，其相应熔断器快速
电磁场的综合应用 一、 粒子速度选择器练习 如图，粒子以速度v 0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛 伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，根据qv 0B ＝qE , 得v 0=E/B ，故 若v= v 0=E/B ，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关 若v ＜E/B ，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加． 若v ＞E/B ，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少． 1、如图，水平放置的平行金属板a 、b 带有等量异种电荷，a 板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动方向是：( ) A ．沿竖直方向向下 B ．沿竖直方向向上 C ．沿水平方向向左 D ．沿水平方向向右 2、如图，氕、氘、氚核以相同的动能射入速度选择器，结果氘核沿直 线运动，则 ( ) A ．偏向正极板的是氕核 B ．偏向正极板的是氚核 C ．射出时动能最大的是氕核 D ．射出时动能最大的是氚核 二、质谱仪: 组成：离子源O ，加速场U ，速度选择器（E 、B ），偏转场B 2，胶片． 原理：加速场中221mv qu = 选择器中:1 B E v = 偏转场中:d ＝2r ，r v m qvB 22=，则：比荷:d B B E m q 212=质量E dq B B m 221=作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素． 3、如图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B 和E 。平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A 1A 2。平板S 下方有强度为B 0的匀强磁场。下列表述不正确的是（ ） A ．质谱仪是分析同位素的重要工具 B ．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C ．能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E/B D ．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ，粒子的荷质比越小 4、是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的 气态分子导入图中所示的容器A 中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s 1以很小的速度进入电压为U 的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝s 2、s 3射入磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ 。最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝s 3的细线。若测得细线到狭缝s 3的距离为d ，请你导出分子离子的质量m 的表达式。
三相同步发电机结构及工作原理1 LEROYSOMER 电球侧视图 LEROYSOMER 电球分解图 1.定子 2.转子100.励磁电枢90.励磁定子34 3.旋转二极管桥架347.浪涌抑制器198.AVR70.轴承 meccaltespa 电球分解图 10．励磁定子143.励磁线柱19.轴承11.旋转二极管架13.励磁电枢14.转子40.固定环 绕组和AVR Kirloskar 电球分解图 1.定子 2.转子 3.励磁转子 4.励磁定子10.AVR11.轴承22.旋转整流集成 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势。 发电机曲轴带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。主磁场的建立：励磁绕组通入直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体（定子）。 切割运动：引擎曲轴拖动转子旋转（给电球输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 励磁机 整流器 转子 定子 AVR(自动电压调节器) 风扇 飞轮连接 盘 出线端子
同步发电机的基本结构和工作原理 一、同步发电机的类型 同步发电机按其原动机的不同，可分为汽轮发电机和水轮发电机两种。在火电厂中，用汽轮机作为发电机的原动机，转速高（常为1500~3000r/min）；在水力发电站中，用水轮机作为发电机的原动机，转速低（通常在1000r/min以下）。按发电机转子结构的不同，同步发电机可分为隐极式和凸极式两种，如图1-1所示。隐极式转子呈圆形，转速高，转子直径小，但长度长，汽轮发电机通常为隐极式。凸极式转子具有突出的磁极，发电机的励磁绕组绕在磁极上，转速低，常用于水轮发电机。按发电机与原动机的连接方式不同，同步发电机又有立式和卧式之分，汽轮发电机均为卧式的，水轮发电机两种型式都有；按冷却介质及冷却方式可分为：空气冷却、氢气冷却、水冷却和混合冷却方式等；按照发电机励磁方式来分，同步发电机可分为他励方式和自励方式；按发电机旋转部分划分，有旋转磁场式和旋转电枢式，以旋转磁场式发电机居多，其电枢绕组是定子的一部分，又叫定子绕组。 图1-1 （a）隐极式；（b）凸极式 二、同步发电机的基本结构 同步发电机由定子(固定部分)和转子(转动部分)两部分组成。 1.定子 定子是同步发电机的电枢部分,用以产生三相交流电能。定子由定子铁芯、定子绕组、机座等组成。定子铁芯由内圆冲有嵌线槽的硅钢片叠装而成,定子绕组用绝缘扁铜线或漆包线绕制而成,并三相对称地嵌放在定子铁芯槽内,如图1-1、图1-2所示。定子三相绕组通常接成星形,机座是用来固定铁芯和承受荷重的 2.转子 由上述,同步发电机的转子有两种结构型式,即凸极式和隐极式。 水轮发电机的转子是凸极式,凸极式转子由磁极铁芯、磁轭、励磁绕组、转子支架、转轴等主要部分组成。磁极是用1~1.5mm厚的钢板冲成磁极冲片后铆装成一个整体。在磁极铁芯上套有励磁绕组。励磁绕组是由扁铜线绕成,匝间垫有绝缘,励磁绕组与磁极本身之间隔有绝缘。各励磁绕组串联后接到滑环上。磁轭通常由整块钢板或用铸钢做成,它用来固定磁极,是磁路的一部分。
关于磁流体发电技术的几个问题 摘要：磁流体发电技术经过30多年的研究，已经取得相当大的进步。 但其本身技术的发展很大程度上取决于其他科学技术的发展和进步。本文首先介绍了磁流体发电的原理，然后简述了磁流体发电技术。尤其对开式磁流体发电技术及其装置进行了详细的阐述。最后，分析了通过提高发电机的效率、超导技术和解决耐高温材料等方面来改善发电技术的可行性。 关键词：磁流体 磁流体发电及其优点 发电机 超导技术 高温材料。 能源问题是21世纪世界面临的重大问题之一。我国的能源处于短缺中，又因能源储备有限，随着我国经济的飞速发展，随之面临着能源危机。而化石燃料的使用对大气造成的污染不可估量。寻找绿色无污染的能源替代品成为了当务之急，而磁流体发电技术可以解决上述的问题。 磁流体发电的研究开始于20世纪50年代末，其具有综合效率高、污染低、结构简单、启动快等优点。作为一种新型发电技术被认为是最可行、最具有竞争力的直接发电方式。迄今，中国、美国、印度、澳大利亚以及欧洲共同体等都致力于这方面的研究和探索。随着科学技术的进步，磁流体发电具有广阔的发展空间和应用前景。 1.磁流体发电及其分类 磁流体发电是一种新型的高效发电方式，其定义为当带有等离子状态，是指物质原子内的电子在高温下脱离原子核的吸引，使物质呈为正负带电粒子状态存在。 是导体流体以一定的速度垂直通过磁场进而以感生电动势产生电功率，能量从内能直接转化为电能。磁流体发电按其工作物质的循环方式可分为开式循环方式、闭式循环方式和液态金属循环方式。通常在高温和高速下，通过把钾、铯等碱金属加入到惰性的工作物质中来使其具有足够的电导率。和普通的风力、水利和核能发电，优点表现的很突出，其一是利用磁流体发电机发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。人们使用高能量的燃料，再配上快速启动装置，就可以使发电机功率达到1000万KW ，这就满足了一些需要大功率电力的场合。其二是节约燃料%25~%20，甚至更多，这是个巨大的数字，具有重要的经济意义。其三是污染少也是与普通火力发电比较而言。磁流体发电有“种子”回收装置，起自动脱硫作用，大气污染大为减少；联合循环热效率高，热污染比火力发电减少三分之一，比原子能发电减少一半，大大减少冷却水的用量。此外，还有单机容量大，可达千万千瓦1台；起动快，可在几秒钟内达到满负载；比功率很大，发电机体积和重量相对比较小等。本文将对最简单的开式磁流体发电系统进行研究和探讨。
磁流体问题 1-（磁流体发电机）磁流体发电是一项新兴技术。如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于发电机。把两个极板与用电器相连，则 A ．用电器中的电流方向从A 到B B ．用电器中的电流方向从B 到A C ．若只增强磁场，发电机的电动势增大 D ．若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大 2-如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为d ，极 板面积为S ，这两个电极与可变电阻R 相连。在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B 。发电导管内有电阻率为ρ的高温电离气体，气体以速度v 向右流动，并通过专用管道导出。由于运动的电离气 体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势。若不计气体流动时的阻力，由以上条件可推导出可变电阻消 耗的电功率2)v B d S P R R S ρd =+（。调节可变电阻的阻值，根据上面的公式或你所学过的物理知识，可求得可变电阻R 消耗电功率的最大值为 A ．223v B d S ρ B ．224v B d S ρ C ．225v B d S ρ D ．226v B d S ρ 3-磁流体发电是一项新兴技术，如图是它的示意图。相距为d 的两平行金属板P 、Q 之间有一个很强的磁场。一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v 沿垂直于磁场的方向射入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，P 、Q 板上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。若P 、Q 两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理，磁感应强度为B 。 （1）求这个发电机的电动势E ； （2）发电机的输出端a 、b 间接有阻值为R 的电阻，发电机的内电阻为r 。 a ．在图示磁极配置的情况下，判断通过电阻R 的电流方向； b ．计算通过电阻R 的电流大小I 。 4-由于受地球信风带和盛行西风带的影响，海洋中一部分海水做定向流动，称为风海流，风海流中蕴藏着巨大的动力资源。因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随风海流做定向运动，如果有足够强的磁场能使海流中下的正、负离子发生偏转，便可用来发电。如图为一利用风海流发电的磁流体发电机原理示意图，用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道的上、下两个内表面装有两块金属板M 、N ，金属板长为a ，宽为b ，两板间的距离为d 。将管道沿风海流方向固定在风海流中，在金属板之间加一水平匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向由南向北，用导线将M 、N 外侧连接电阻为R 的航标灯（图中未画出）。工作时，海水从东向西流过管道，在两金属板之间形成电势差，可以对航标灯供电。设管道内海水的流速处处相同，且速率恒为v ，海水的电阻率为，海水所受摩擦阻 力与流速成正比，比例系数为k 。 （1）求磁流体发电机电动势E 的大小，并判断M 、N 两板哪个板电势较高； （2）由于管道内海水中有电流通过，磁场对管道内海水有力的作用，求此力的大小和方向； （3）求在t 时间内磁流体发电要消耗的总机械能。 等离子体 A 用 电器 B 等离子体
发电机知识讲解 发电机基本原理： 三相同步发电机由原动机拖动直流励磁的同步发电机转子，以转速n(rpm)旋转，根据电磁应原理，三相定子绕阻便感应交流电势。定子绕阻若接入用电负载，电机就有交流电能输出。发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，它是把机械能转化为电能的装置。交流发电机主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、电刷等。 感应电势E＝4.44fNΦ（N：匝数） 频率f＝Pn/60 交流发电机的特点：把机械能转化为电能的一种机器。因为它提供的是方向做周期性变化的交流电，故称为交流发电机。 发电机的主要构造是转子（转动部分）和定子（固定部分），滑环两个，电刷两个。小型发电机的转子是线圈，定子产生磁场，就像教学演示用的模型一样。大型发电机恰好相反。它的线圈是定子，产生磁场是转子。 同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。 发电机获得励磁电流的几种方式： 1、直流发电机供电的励磁方式： 这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10mw以上的机组中很少采用。 2、交流励磁机供电的励磁方式 现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。为了提高励磁调节速度，交流励磁机通常采用100——200hz的中频发电机，而交流副励磁机则采用400——500hz的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内，转子只有齿与槽而没有
同步发电机的基本原 理
同步发电机的基本原理 同步发电机是利用电磁感应原理将机械能转换成电能的旋转机械。 同步发电机的构造：是由定子和转子两个基本部分构成。定子部分也常称为电枢，它由机座﹑定子铁芯和三相绕组等组成，是电机中产生感应电动势的部分。同步发电机转子是磁极，其铁芯上绕有励磁绕组，用直流电励磁。因为转子在空间旋转，所以励磁绕组的两端分别接到固定在旋转轴上的两个滑环上，环与环﹑环与转轴都是相互绝缘的，在环上，用弹簧压着两个固定的电刷，直流励磁电流从此通入励磁绕组。 当直流电经电刷﹑滑环通入转子绕组时，在磁极间就产生了磁力线，磁力线从转子N极经过定子﹑转子之间的空气隙和定子铁芯后，回到转子的S极。此时，若发电机的转子由原动机（即汽轮机）带动旋转，则转子磁场的磁力线就会感应出电动势。 当转子旋转时，定子绕组内磁通的大小和方向便不断的变化，转子每旋转一周，定子绕组中感应电动势的方向交变一次。 当定子绕组与外部负载接通后，则在定子绕组和负载中就会有电流通过，如果三相负载是对称的，则三相电流也是对称的。对称的三相电流流过三相定子绕组时，也会产生一个磁场，该磁场是在空间旋转的，其旋转速度等于发电机转子的转速，即与转子同步旋转，这样，发电机内部的旋转磁就有两部分组成，一部分是转子绕组的直流电产生的磁场，称为直流激励的旋转磁场，或机械旋转磁场；另一部分是定子绕组中的三相电流产生的，称为交流激励的磁场，或电气旋转磁场，两个磁场在发电机内部相互作用，产生电磁转矩，这个转矩与转子旋转方向相反，趋于阻止转子旋转，为了维持转子在同步速度旋转，原动机一定要增加一个机械力矩，以抵消上述电磁力矩的作用，也就是说，原动机的机械能通过发电机中的电磁相互作用而转变为定子绕组中的电能。
三相同步发电机结构及工作原理 1 AVR （自动电压调节器 ） LEROY SOME 电R 球侧视图 风扇 整流器 转子 飞轮连接 出线端
LEROY SOME 电R 球分解图 1. 定子 2. 转子 100. 励磁电枢 90. 励磁定子 343. 旋转二极管桥架 347. 浪涌抑 制器 198.AVR 70. 轴承
mecc alte spa 电球分解图 10．励磁定子 143. 励磁线柱 19. 轴承 11. 旋转二极管架 13. 励磁电枢 转子 40. 固定环 绕组和 AVR 14.
Kirloskar 电球分解图 1. 定子 2. 转子 3. 励磁转子 4. 励磁定子10.AVR 11. 轴承22. 旋转整流集成 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势。 发电机曲轴带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，
经闭合的负载回路就能产生电流。主磁场的建立：励磁绕组通入直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体（定子）。 切割运动：引擎曲轴拖动转子旋转（给电球输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
直流发电机和交流发电机区别、工作原理、结构方式 直流电机与交流电机区别 直流电机具有良好的启动特性和调速特性。因此,在调速性能要求较高的大型设备,比如轧钢机上都采用直流电动机拖动。但它存在着直流换向问题,结构复杂,维护检修不方便,而且消耗有色金属多。 一、直流电机的优点 ?直流电机具有良好的启动特 性和调速特性 ?直流电机的转矩比较大 ?维修比较便宜。 ?直流电机的直流相对于交流 比较节能环保。 二、直流电机的缺点 ?直流电机制造比较贵 ?有碳刷 三、交流电机的优点 ?交流电机制造比较便宜。 ?矢量变频技术的发展，已经可以用变频电机模拟成直流电 ?相对于直流电机在结构简单、维护容易、对环境要求低以及节能和提高生产力等方面具有足 够的优势，使得交流调速已经广泛运用于工农业生产、交通运输、国防以及日常生活之中。 四、交流电机的缺点 1.交流电机的启动性和调速性较差交流电机根据转速可分为同步电机和异步电机。 一、同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。 作为发电机运行是同步电机主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。 二、异步电机
异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。还随着负载的大小发生变化。负载转矩越大，转子的转速越低。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用广泛，在不致引起误解或混淆的情况下，一般可称感应电机为异步电机。 ?优点：结构简单，制造方便，价格便宜，运行方便。 ?缺点：功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。 ?主要做电动机用，一般不做发电机！ 三相异步电机按转子结构形式分为属笼式、绕线式；按外壳结构形式可分为开启式、防护式、封闭式和防爆式；按安装形式可分为立式、卧式。 交流发电机结构详细介绍 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 （一）转子 转子的功用是产生旋转磁场，转子图如下： 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。
浅析“磁流体发电机”的难点突破 於罗英（江苏省大港中学，江苏 镇江 212028） 一、难点分析 磁流体发电是一种新型的发电方式，它起动快，效率高，它不仅不产生污染，反而能消灭污染物，其前景比较乐观。在中学教材中简单地介绍了其原理，但其难度较大，究其原因在于： １．从教材的内容来看：磁流体发电机研究的是带电粒子在电场和磁场的复合场中运动，并且结合了稳恒电流的相关知识，其理论抽象，知识复杂，而且其中的电场是动态场，“由静到动”是一个大的飞跃，学生理解要难得多。 ２．从发电机的结构来看：教材中画出的磁流体发电机原理图是立体图，该装置中电场与磁场相互垂直，离子流的运动方向与回路中电流方向也不一致，物理量多，关系复杂，它们相互牵涉，相互影响。学生如果不能明确各个量之间的关系，势必造成思路混乱，影响对磁流体发电机原理的理解。 ３．从学生的知识水平来看：大多数学生的抽象思维水平和空间想象能力还比较低，对物理知识的理解、判断、分析、推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性，要能够理解磁流体发电机，必须具备一定的抽象思维能力，在物理观念上要有一个更新。 二、原理透析 如图1所示是磁流体发电机的原理图，它由磁场、平行金属板、等离子体等组成，其中A 、B 两平行金属板的面积为S ，相距为d ，板间磁场的磁感应强度为B ，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v ，正负离子电量为q ，板外电阻为R 。（设该电路为纯电阻电路，欧姆定律能够适用。） 1．将立体图转化为平面图 为了便于理解画出侧视图，如图2所示。 2．分析等离子体的受力情况 等离子体以一定的速度喷入磁场，正离子受到向上的 洛仑兹力而偏转聚集到A 板上，使A 板带正电，负离子受到向下的力偏转聚集到B 板上， R
同步电机和异步电机的区别及工作原理 同步电机和异步电机的主要区别是：同步电机能与其定子磁场旋转达到同步转速，异步电机转速达不到定子磁场的同步转速。 电机大致分成三种，同步机，异步机（以上两种多与电网相连），还有个直流电机。 下面的内容是一个过渡，只作为对电机（同步机、异步机）原理性的知识进行形象的讲解（懂电机的可跳过）。 同步机和异步机，这两个东西都是交流电机，利用了三相交流电的比较有意思的一个特性：简单的说如果把三个线圈像搅拌器（就是家里用来打鸡蛋的那种东西）那样布置，三个线圈相互不接触，分别加上ａｂｃ三相电压，于是产生三相电流，接着好玩的事情就发生了，线圈所围的空间内出现了与所加电压同频的旋转磁场（若要更深入的解释，就得说驻波的分解，叠加，比较麻烦）。所以人们把线圈按照上述所说的办法，嵌进定子，于是转子所在的那个空间就产生了旋转的磁场。 有了这个磁场就好办了，我们就可以想象定子处有一个看不见的磁铁在转，此时如果转子是个磁铁的话，那么转子不就
被带动起来了么，就是电动机了，反之如果转子带动那个看不见的磁铁，就成了发电机了（首先转子带动那个虚拟磁铁，转子肯定受个阻力矩吧，虚拟磁铁受个动力矩吧，注意！力是能量转换的中介（或者说是标志），虚拟磁铁毕竟是虚拟的，定子又不动，那么定子肯定地获得电动势喽。如定子带负载的话，就会有电流，还是三相的，有电流就会有磁场，干扰转子产生的磁场，这个叫做电枢反应。于是带上负载后定子处获得的电动势与空载时的不一样）。 在上面的原理指引下，把转子做成个电磁铁，外部单独用个电源给它电，那么这个电机就叫做同步机，之所以叫同步机是转子的磁性是独立产生的，于是转子能达到那个虚拟磁铁的转速。转子磁性独立产生是个大好事，使得同步机调整很容易，比如说调无功功率。 后来人们发现转子不用电磁铁也行，把转子做成个装松鼠的笼子，由于虚拟磁铁的磁力线会切割鼠笼的笼棍，于是由伟大的右手定则，就会产生电流，仔细研究一下你会发现这个电流也是个三相的，于是与定子的产生磁场的原理类似，转子也产生个围绕他旋转的虚拟磁铁，再研究一下你会发现，定转子的虚拟磁铁在空间上转速一样。于是鼠笼子起到了与电磁铁类似的效果，不过鼠笼的电流是由于其与定子虚拟磁
磁流体发电机的原理及应用 刘升 随着人们对环保要求的提高，人们逐渐淘汰火力发电，转向其他更环保的发电方式。磁流体发电就是其中一种。本文就磁流体发电的基本原理的几种理想模型进行分析，并结合实际生产将理想模型实际化，简要地阐述了磁流体发电机的发展前景和所面临的问题和一些不成熟解决方法。 首先介绍一下磁流体发电机。磁流体发电机，又叫等离子发电机，是根据电磁感应原理，用导电流体，例如空气或液体，与磁场相对运动而发电的一种设备。磁流体发电，是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来。 下面简单介绍一下磁流体发电机的原理和理想模型电动势、电功率推导。 如图所示，在外磁场中的载流导体除受安培力之外，还会在与电流、外磁场垂直的方向上出现电荷分离，而产生电势差或电场，称其为霍尔效应。若载流导体为导电的流体粒子，以很高的速度射入磁场，就可在两极板间产生电动势。从微观角度来说，当一束速度是v 的粒子进入磁场强度为B 的磁场一段时间后，粒子所受的电场力和洛伦兹力相等 Bv E Bvq Eq == 这时，粒子进入磁场后不再发生偏转，它所产生的电动势 Bvd Ed ==ε 这样就形成了磁流体发电机的原型。 利用下图进行理想模型电动势、电功率的推导。 我们可以将运动的粒子可看成一根根切割磁力线的导电棒，根据法拉第电磁感应定律，会在棒两端产生动生电动势，如下图所示： 霍尔效应示意图 —
为了方便求解，假设0v 在运动过程中不变，其中p F 是外界的推力，A F 是安培力。 () 2 2 2 02 2 02 00max 0r R R d v B r R R v F p r R d v B F F I r R d Bv r R I R dKq Bv I p Kq I d Bv BId F F L L L L p L A p L L L A p += +=+= =<+= += ======饱和 饱和饱和时，当外接电阻是 ε εε 所以利用磁流体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。 实际情况下，考虑等离子体本身的导电性质，输出功率需要乘以一定的系数，工业上常用的公式是：()k -1Bk 40v P σ=.其中参数的参考值是： 7 .0~6.0,1000, 6~5,20~101 01 =≈==--k ms v T B Sm σ 作为一种新型高效清洁的发电方式，磁流体发电机有着很广阔的前景。磁流体发电机没有运动部件，结构紧凑，起动迅速，环境污染小，有很多优点。特别是它的排气温度高达2000℃，可通入锅炉产生蒸汽，推动汽轮发电机组发电。这种磁流体－蒸汽动力联合循环电站，一次燃烧两级发电，比现有火力发电站的热效率高10－20%，节省燃料30%，是火力发电技术改造的重要方向。伴随它的优点而产生了一大堆技术难题。磁流体发电机中，运行的是温度在三、四千度的导电流体，它们是高温下电离的气体。为进行有效的电力生产，电离了的气体导电性能还不够，因此，还要在其中加入钾、铯等金属离子。但是，当这种含有金 d 电动势、电功率模型原理图
?同步发电机的工作原理调控及维护? 2008-11-27 11:20:21 作者：张振毅来源：UPS应用访问： 6090 评论：0 ? ? 航天科技集团公司710所张振毅 柴油发电机组是常用的备用电源,由于它以柴油发动机燃烧柴油为动力,带动发电机发出与市电同样性质的电力,所以用在市电断电后需要后备电源供电几小时以上的场合。从性能价格比、对工作环境的要求、带非线性负载能力方面考虑,采用柴油发电机组比使用很多大容量蓄电池的长延时UPS往往具有一定的优势。但是柴油发电机组在市电断电后需要十秒钟左右才能发出稳定的电力,这就大不如UPS可不间断供电的特点。因此,柴油发电机组和UPS通常是取其各自的优势构成一个完善的、可靠的电源系统,以确保重要设备的不间断供电。 柴油发电机组一般是采用同步发电机(也俗称电球)将柴油发动机的旋转机械能转为电能。各种用电设备要依靠它发出的电力工作,因此对同步发电机的工作性能要求是很高的。 1 同步发电机的工作原理 同步发电机是根据电磁感应原理制造的。主要组成部分如图1。现代交流发电机通常由两部分线圈构成;为了提高磁场的强度,一部分线圈绕在一个导磁性能良好的金属片叠成的圆筒内壁的凹槽内,这个圆筒固定在机座上称为定子。定子内的线圈可输出感应电动势和感应电流,所以又称其为电枢。发电机的另一部分线圈则绕在定子圆筒内的一导磁率强的金属片叠成的圆柱体的凹槽内,称为转子。一根轴穿过转子中心并将其紧固在一起,轴两端与机座构成轴承支撑。转子与定子内壁之间保持小而均匀的间隙且可灵活转动。这叫做旋转磁场式结构的无刷同步发电机。 工作时,转子线圈通以直流电形成直流恒定磁场,在柴油机的带动下转子快速旋转,恒定磁场也随之旋转,定子的线圈被磁场磁力线切割产生感应电动
磁流体发电技术 Magneto Hydrodynamic Power Generation Technology 摘要：对磁流体发电技术的简单介绍，及应用前景的展望。 关键词：磁流体发电；发电技术 磁流体发电技术，就是用燃料（石油、天然气、燃煤、核能等）直接加热成易于电离的气体，使之在2000℃的高温下电离成导电的离子流，然后让其在磁场中高速流动时，切割磁力线，产生感应电动势，即由热能直接转换成电流，由于无需经过机械转换环节，所以称之为"直接发电"，其燃料利用率得到显著提高，这种技术也称为"等离子体发电技术" 自1959年美国对磁流体发电的原理性试验首次获得成功后,世界各国相继对磁流体发电技术开展了研究。由于磁流体发电技术研究周期较长,短期内难见成效,并且一些关键技术一直未能很好地解决,到20世纪末,各国均减少了试验工程项目的投入,仅保持部分基础研究工作。然而与其它一些新的发电技术相比,这种发电技术电能转换效率高、环境污染小的优越性仍是比较明显的。因此,各主要工业国目前仍没有放弃对这种高效发电技术的研究,技术人员不断地总结以往经验,正在利用新的技术手段从不同的角度改进和解决实际应用中遇到的问题。 1、基本原理及分类 磁流体发电的原理如图1所示。
通过热离子气体(或液态金属)等导电流体与磁场相互作用,把热能直接转换成电能。由于这种转换形式可以采用更高的进口温度,并且除去了高速转动的汽轮机装置,使热效率得到了提高。虽然磁流体发电设备本身的热效率仅为20%左右,但由于其排烟温度高,排出的气体可供给辅助蒸汽发生器产生高温蒸汽,驱动汽轮发电机组,组成高效的联合循环发电系统,总的热效率可达50%～60%,为目前已开发的发电技术中最高的。 从循环类型的角度磁流体发电可分为开环磁流体发电和闭环磁流体发电,如图2、图3所示。
磁流体发电 【摘要】本文根据高温高速燃料气流通过磁场，气体由于高温电离变成等离子导电流体，切割磁力线而产生感应电势，使热能就直接转变成电能的原理。研究开发燃煤磁流体发电技术及其设备，又对如何大幅度提高热能转换效率；提高煤炭资源利用率；燃用我国丰富的中等热值煤和高硫煤；减少燃煤发电带来的煤炭运输和污染等问题进行了研究。最后，对此领域研究工作的工程意义及今后的研究展望进行的阐述。 【关键词】磁流体发电高新技术环境保护原理应用循环系统magnetohydrodynamic generation 【abstract】 Thistextresearchanddevelopcoal-firedmagneticfluidgenerateelectricitytechnologyhow aboutraisestheconversionefficiencyofheatenergybyalargemargin;Improvethecoalresour ceutilizationratio;Useabundantmedium-sizedcalorificvaluecoalinourcountryandhighsu lphurcoal;Questionofreducingandgeneratingelectricitywithcoalthecoalbroughtandtrans portingandpollutingetc 【keywords】magnetichydrodynamicgenerationNewandhightechnologyEnvironmentalprotectionPri ncipleApplication 定义 磁流体发电是一种新型的高效发电方式，其定义为当带有 等离子状态，是指物质原子内的电子在高温下脱离原子核的吸引，使物质呈为正负带电粒子状态存在。 磁流体的等离子体横切穿过磁场时，按电磁感应定律，等离子体的正负粒子在磁场的作用下分离，而聚集在与磁力线平等的两个面上，由于电荷的聚集，从而产生电势。在磁流体流经的通道上安装电极和外部负荷连接时，则可发电。