[发明专利]等离子体感应发电机

说明书

技术领域

本发明是一种热发电技术，具体的是指等离子体感应发电机。

背景技术

现有的等离子体发电技术，称为磁流体发电装置或磁流体发电机，是利用化学能或核能等初级能源加热等离子体，然后使等离子体通过磁场时正、负带电粒子分离形成电动势而完成的。由于没有锅炉、汽轮机、旋转电机等庞大、昂贵、复杂且耗能巨大的过程，因此引起了人们广泛的兴趣。虽经过工业国家60多年的努力，但目前技术尚不成熟。

磁流体发电机的结构见图1磁流体发电机的原理见图2

美国阿夫柯公司1959年建造了第一台磁流体发电机，功率115KW。美、苏联合研制的磁流体发电机V-25B在1978年8月进行了第四次实验，气体-等离子体流量为2-4kg/s，输出功率1300KW，共运行了50小时。

目前磁流体发电机制造中的主要问题是：发电通道效率低，只有10%。通道和电极的材料都要求耐高温，耐化学烧蚀，耐碱腐蚀等。目前可用材料的寿命都比较短，因而磁流体发电机不能长时间运行。参见《电磁学》大学物理学第三册张三慧臧庚媛华基美编著，清华大学出版社第206页1991年3月。

发明内容

本发明的等离子体感应发电机，是利用电磁感应原理将等离子体中运动电荷的能量传输出去的，这要有几个必要的技术条件：一、有一个供单号带电粒子运动的通道；二、单号带电粒子必须是有变化（数量、速度或方向）的通过该通道；三、通道必须经过磁介质与另外的通电导线有效的耦合。

为完成等离子体感应发电机，必须找到完成上述技术条件的装置。为此，我们进行了一些基本原理的实验。

本发明是在电磁学基本理论之一的毕奥-萨伐尔定律的实验基础上推广完成的。毕奥-萨伐尔实验研究的是长直导线外无磁介质条件，即真空情况下的电流与磁场的关系。而后在有磁介质条件下的研究则是螺线管线圈和螺线环线圈的电流与磁场的关系。（参见《静电学和电动力学》下册[美]W.R.斯迈思著戴世强译科学出版社1985年420页）。而我们考虑的是：在长导线外对称分布有磁介质情况下电流与磁场的关系。

关于长导线外对称均匀分布有磁介质条件时电流与磁场的研究，我们的实验是：

实验一、一根长2.2M，直径3.2mm的绝缘铜线A和2根长2.2M，直径0.69mm的绝缘铜线B、C相并连成一束，然后在这一束并联的导线外以螺线管的形式缠绕了满满的5层直径0.7mm的熟铁丝D。铁丝绕成的螺线管的长度为2M（见图3）。图中A是直径3.2mm的铜导线，B、C是直径0.69mm的铜导线，D是直径0.7mm熟铁丝绕成的螺线管。图3所示的就是实验一所使用的装置。这个装置的磁路长度平均值为4cm，当在导线A中通过50Hz、14安培的交流电流时，在元件A中有1.3V的自感应电动势产生。在元件B、C中则有1.2V的互感应电动势产生，自感电动势和互感电动势相位相差180°。

实验完成的就是一个初级和次级都是一匝的单向变压器。其初级输入电压1.3V，空载电流14安培，次级输出电压1.2V。当B、C两导线串接时则是初级一匝，次级为二匝的单相变压器，输出电压2.4V。

根据电磁感应定律E=4.44fNBS可以求出实验一中铁芯的磁感应强度B，当将实验一的装置弯折成两段在一起时，其结构类似于一个单相壳式变压器，其铁芯的截面积S=((0.07mm)2×π×200cm×5×0.9)/4×0.07=49.48cm2.式中的0.9是迭装系数，求出

B=1.2/（4.44×50×44.98×10^-4）=1.20（T）

实验二、与实验一的装置相同，当在长导线A中通过120安培、50Hz的电流时，在长导线A的两端有2.3V的自感应电动势产生。在长导线B、C两端有2.1V的互感应电动势产生。自感电动势和互感电动势相位相差180°。

根据电磁感应定律可算出实验二中铁芯的磁感应强度B=2.1/（222×49.48×10^-4）=1.9（T）