Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Высоконагревостойкая электрическая изоляция

Применение изоляции высокой нагревостойкости в МГД машинах - Высоконагревостойкая электрическая изоляция

Оглавление
Высоконагревостойкая электрическая изоляция
Введение
Материалы на основе природных слюд
Гибкие, формовочные и прокладочные материалы из природных слюд
Исследование свойств материалов из природных слюд
Электрические свойства природного фторфлогопита
Материалы на основе синтетических фторфлогопитов
Превращения в материалах на основе фторфлогопита под воздействием высокой температуры
Гибкие, формовочные и прокладочные фторфлогопитовые материалы
Исследование свойств материалов из фторфлогопита
Свойства формовочных и прокладочных материалов из фторфлогопита
Исследование свойств материалов на основе титансодержащего фторфлогопита
Пропиточные составы
Пропиточные составы на основе кремнийорганических связующих
Исследование свойств пропиточных составов при высоких температурах в разных средах
Свойства пропиточного состава на основе олигометилсилоксана, наполненного алундом
Покрытия
Органосиликатные, металлофосфатные и стеклокерамические покрытия
Исследования свойств покрытий
Свойства стеклокерамических покрытий
Заливочные компаунды
Фосфатные, органосиликатные и кремнийорганические заливочные компаунды и герметики
Исследование свойств заливочных компаундов
Свойства алюмосиликатфосфатных компаундов
Слоистые и композиционные пластики
Слоистые пластики на основе асбеста, стеклоткани и слюды
Исследование свойств слоистых пластиков при высоких температурах
Свойства слоистых пластиков на основе алюмофосфатов и стеклоткани или асбеста
Свойства слоистых пластиков на основе полиалюмоорганосилоксана и слюдопластовой бумаги
Свойства слоистых пластиков на основе фосфатов и нитевидных кристаллов
Композиционные пластики
Стекла
Стекла, микалексы и ситаллы
Исследование свойств стекол и материалов на их основе
Свойства новомикалексов
Свойства слюдоситаллов
Керамика из тугоплавких оксидов
Корундовая, периклазовая, бериллиевая, циркониевая керамика
Исследование свойств корундовых керамических материалов
Материалы из тугоплавких безоксидных соединений
Исследование свойств пиролитического нитрида бора при высоких температурах
Изоляция проводов
Изоляция проводов со стекловолокнистой изоляцией
Взаимодействие между проводниковыми и электроизоляционными материалами под воздействием высокой температуры
Исследование свойств изоляции проводов при высоких температурах
Свойства стекловолокнистой изоляции проводов
Системы электрической изоляции высокой нагревостойкости
Системы изоляции высоковольтного оборудования высокой нагревостойкости
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электротехническом оборудовании
Применение изоляции высокой нагревостойкости в генераторах и трансформаторах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электромагнитных насосах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в МГД машинах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в тензорезисторах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электротермическом оборудовании
Заключение, литература

МГД-ГЕНЕРАТОРЫ И УСТРОЙСТВА
МГД-машины обратимы, т.е. могут работать как в насосном, так и в генераторном режиме. Генераторный режим работы МГД-машин с жидкометаллическим рабочим телом представляет интерес с точки зрения использования их в схемах прямого преобразования тепловой энергии в электрическую [104].
Тепловые схемы систем энергетики, использующих жидкий металл в качестве рабочего тела, отличаются в ряде случаев высоким уровнем температуры в цикле: 900—1000 °С и выше в горячей точке и 500— 600 °С и выше в холодной точке. Условие высокой рабочей температуры жидкометаллических машин сочетается с необходимостью обеспечения надежности, большого ресурса, малой массы и высокого КПД. Попытка реализации перечисленных выше условий в одной машине индукционного типа потребовала разработки высокотемпературной конструкции и создания для нее соответствующих активных и электроизоляционных материалов. Изготовлены жидкометаллические машины АМГ-5, прошедшие стендовые испытания с жидким калием и натрием при температурах до 550 °С [110]. Машины испытывали как в режиме насоса, так и в режиме генератора. В режиме генератора машина АМГ-5 преобразовывала энергию давления жидкого металла в электроэнергию и могла работать на жидком калии в режиме самовозбуждения при температуре рабочего тела и элементов конструкции 550- 600 °С (в том числе для обмотки и магнитопровода).
Номинальные расчетные параметры в этом режиме: срабатываемый перепад давления - 5,4 МПа, линейное напряжение - 400 В, частота — 78 Гц, емкость — 390 мкФ, КПД — 40%. Высокий перепад давления и сравнительно низкий расход по массе обусловили выбор винтового канала. Замкнутая магнитная система образована двумя шихтованными магнитопроводами, между которыми располагался винтовой канал. В закрытых пазах внешнего магнитопровода уложена трехфазная обмотка, создающая в рабочем зазоре вращающееся магнитное поле. Генератор помещали в герметичный кожух, заполненный аргоном при давлении 105 Па. Электрические выводы осуществляли через высокотемпературные гермовводы — спаи керамики с металлом.

В качестве электроизоляционных материалов выбраны: фосфат магния (для изоляции жести), компаунд АФ-5 (для упрочнения винтового канала и лобовых частей обмотки), провод ПОЖ и стеклослюдинит ГСКВ (для витковой изоляции), стекломиканит и слюдопласт на кремнийорганических лаках (для корпусной изоляции), пропиточные составы: органосиликатный ВН-58НТ и СПВ-6.
С целью проверки принципа самовозбуждения и возможности устойчивой работы в этом режиме, определение стойкости тонкостенного канала в потоке калия, механической прочности конструкции в целом при температурных расширениях, а также совместимости материалов в среде аргона при температурах 550-600 °С были проведены ограниченные стендовые испытания такой машины. Общее время работы машины составило 152 ч, из них около 20 ч машина работала при номинальной температуре 550 °С и 130 ч - при температурах 300-475 °С. Максимальный перепад давления в машине, ограниченный контуром, не превышал 1,8 МПа при давлении на входе 2,5 МПа, что ниже номинального (5,4 МПа при давлении на входе 6,4 МПа). Поэтому наибольшая полезная мощность в режиме самовозбуждения составляла 500 Вт при КПД 18%. Пересчет на номинальное давление показал, что с учетом реальных потерь в машине может быть достигнута мощность 3,7 кВт при КПД 30%: В отдельных опытах скорость течения жидкого металла в канале соответствовала номинальной, равной 22 м/с, и даже превышала ее, достигая 25 м/с.
Разборка машины после испытания показала, что наружная изоляция винтового канала (стекломиканит) сохранилась, но стала черного цвета, что свидетельствовало о науглероживании материала; изоляция жести (фосфата магния) осталась неповрежденной; увеличилась хрупкость меди. Выявили, что хрупкость меди наступает при 600 °С, это объясняли наличием в инертной среде (в отсутствие отсоса) продуктов деструкции изоляции, их проникновением в межкристаллическую решетку меди и ее частичным разрушением. Выявили также, что термическая обработка обмотки в воздушной среде при 450 и 600 °С приводит к удалению продуктов деструкции изоляции и исключает хрупкость меди.
Наиболее интенсивные режимы были достигнуты на другой такой же машине, которая отличалась от первой наличием трехплоскостной обмотки и термообработанной изоляции. На такой машине в насосном режиме получены максимальные перепады давлений до 4,2 МПа, КПД 30% при расходе 0,62-10-3 м3/с и температуре машины и калия 300°С и соответственно 3,5 МПа; 23%; 0,55-10-3 м3/с при 500 °С. Полученные значения КПД превышают аналогичный показатель для подобных машин такой же мощности. Общее время работы этой машины в диапазоне температур 300—500 °С составило 302 ч с сохранением ее работоспособности [110].

При экспериментальных исследованиях некоторых типов жидкометаллических генераторов постоянного и переменного токов был достигнут КПД канала до 40% при выходной электрической мощности 2 кВт в генераторе постоянного тока и полный КПД 23,5% при мощности 2,7 кВт в генераторе переменного тока. Расчеты показали, что при выходной мощности в несколько сотен киловатт можно достичь полного КПД 50-60%.
Электроизоляционные материалы с высокой нагревостойкосгью применяли в конструкциях некоторых МГД-расходомеров для квазиста- ционарных и нестационарных потоков жидких металлов и электропроводящих сред с ионной проводимостью. Для измерения расхода проводящих сред был создан кондукционный расходомер РЭМ-74 с контролируемой градуировочной характеристикой [106]. Этот расходомер эксплуатировался в установках, где температура рабочего тела достигала 1000 °С. Диапазон измерения расхода составлял 0-2 л/с, причем максимальная погрешность при измерении не превышала ±3%. Прибор может найти широкое применение не только для измерения и регулирования расхода жидкометаллических сред в металлургии и ядерной энергетике, но и для сред с ионной проводимостью, особенно для агрессивных жидкостей в химической и других отраслях промышленности.
Приборы БИР-3 и БИР-5, разработанные для контуров ДУ-40 со щелочными металлами, давали возможность контролировать расход в пределах 0-10 л/с при температурах до 500 °С. Погрешность показаний расходомеров не превышала ±3%.
Рзработанные приборы работают на контурах с жидкометаллическим теплоносителем и на стендах регулирования специальных двигателей. Они найдут применение в различных отраслях промышленности для контроля и регулирования нестационарных потоков.
Кроме описанного МГД-оборудования разработаны высокотемпературные МГД-устройства для перекачивания непроводящих жидкостей, для принудительного нагнетания или торможения потока жидкого металла в разнообразных установках литейного производства. В последнее время наметился значительный прогресс в области создания и использования высоконагревостойких лотковых систем. Например, разработана технологическая схема выдачи алюминиевого сплава непосредственно из печи.
МГД-дроссели успешно применялись для регулирования истечения жидкого металла из промежуточных емкостей. Они не могли полностью остановить течение жидкого металла, но позволили в довольно широких пределах регулировать скорость потока, что вполне достаточно для многих практических задач, например для регулирования подачи металла в кристаллизатор. Дроссели состоят из индуктора постоянного магнитного поля и канала и имеют различное конструктивное исполнение. МГД-дроссели имеют существенные преимущества перед известной механической регулирующей арматурой: высокую стабильность характеристик и быстродействие; возможность плавного дистанционно-прецизионного регулирования расхода; в 10—20 раз меньший коэффициент гидравлического сопротивления, чем у механического вентиля.
МГД-дроссели предназначены для регулирования расходов от тысячных долей до десятков тысяч кубических метров в час. Представляют значительный интерес также МГД-устройсгва для перемешивания жидких металлов в процессе плавки [106].
Все описанные выше высокотемпературные МГД-устройсгва не могли быть созданы без обмоточных проводов и электроизоляционных материалов, способных длительней надежно работать при высоких температурах.



 
« Высоковольтные выключатели переменного тока   Генераторные выключатели и комплексы »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.