Уніполярний генератор: пристрій, історія створення, застосування

50-ті роки

Гомополярные генератори пережили ренесанс в 1950-х роках в якості джерела імпульсного накопичувача енергії. Ці пристрої використовували важкі диски як форму маховика для збереження механічної енергії, яку можна було швидко скинути в експериментальний апарат.

Ранній приклад такого роду пристрою був створений сером Марком Олифантом у Науково-дослідній школі фізичних наук та інженерії Австралійського національного університету. У ньому зберігалося до 500 мегаджоулей енергії, і він використовувався в якості джерела струму надвисокої для експериментів з синхротроном з 1962 року до його розбирання в 1986 році. Конструкція Оліфанта була здатна подавати струми до 2 мегаампер (МА).

Розробка корпорації Parker Kinetic Designs

Подібні пристрої ще більшого розміру спроектовані і виготовлені компанією Parker Kinetic Designs (раніше OIME Research & Development) з Остіна. Вони виготовляли пристрої для самих різних цілей: від живлення залізничних пістолетів до лінійних двигунів для космічних запусків) і різних конструкцій зброї. Промислові зразки на 10 МДж були введені для різних ролей, включаючи електрозварювання.

Ці пристрої складалися з провідного маховика, один з яких обертається в магнітному полі з одним електричним контактом близько осі, а інший – близько периферії. Вони використовувалися для генерації дуже високих струмів при низьких напругах в таких областях, як зварювання, електроліз і дослідження рейкових гармат. В додатках з імпульсною енергією кутовий момент ротора застосовується для накопичення енергії протягом тривалого періоду, а потім для її вивільнення за короткий час.

На відміну від інших типів генераторів уніполярних з комутатором, вихідна напруга ніколи не змінює полярність. Поділ зарядів є результатом дії сили Лоренца на вільні заряди в диску. Рух азимутальні, а поле осьове, тому електрорушійна сила радіальна.

Електричні контакти зазвичай виконуються через «щітку» або контактне кільце, що призводить до великих втрат при генеруються низьких напругах. Деякі з цих втрат можуть бути зменшені шляхом використання ртуті або іншого легко скрапленого металу або сплаву (галій, NaK) в якості «щітки», щоб забезпечити практично безперервний електричний контакт.