Aportaciones al estudio de los motores de inducción magnetohidrodinámica

Abstract

de Tesis Doctoral<br/><br/>Nos proponemos plantear un método de cálculo que nos permita la construcción de un motor de inducción magnetohidrodinámica, la impulsión de fluidos conductores por campos magnéticos.<br/><br/>El inductor de este tipo de máquinas eléctricas es similar a las máquinas lineales, y el inducido es una lámina conductora, cuyas características dependerán del tipo de fluido a impulsar.<br/><br/>Se propone un método de cálculo de las máquinas eléctricas lineales tanto planas como tubulares, para posteriormente aplicarlo en la construcción de varios prototipos. El método de trabajo es experimental y teórico.<br/><br/>Se diseñan tres prototipos bien diferenciados, los tres se han ensayado con un inducido sólido (aluminio) por la facilidad de su manejo y posteriormente se han ensayado dos con un fluido (agua saturada de sal) . <br/><br/>El primer prototipo, es un motor lineal plano bilateral con un inductor alimentado a una fuente de tensión trifásica a 50 Hz, llamado M-1. La alimentación de este prototipo se hace a través de un regulador de tensión. Este prototipo se diseña con la finalidad de comprobar la viabilidad de la impulsión de fluidos por campos magnéticos. Posteriormente se construye dicho prototipo y se ensaya, los resultados se ofrecen en tablas y gráficas y se hacen las oportunas reflexiones. <br/><br/>Después se construye una máquina lineal tubular bifásica, alimentada con una fuente de corriente a 50 Hz, llamada M-2. La potencia en bornes se consigue por variación de la tensión aplicada a la máquina. Este nuevo prototipo se diseña con varias finalidades, una de ellas es la comprobar la viabilidad de utilizar superconductores en las máquinas lineales, se trabaja con un solo conductor por ranura, para que tramos de conductor rígido puedan ser sustituidos por superconductor. Otra finalidad es la de comprobar la eficacia de un devanado bifásico en este tipo de máquinas. Este prototipo es construido y ensayado, ofreciendo los resultados en gráficas y tablas.<br/><br/>Se construye una tercera máquina lineal tubular monofásica con espira de sombra, alimentada con una fuente de alta frecuencia, y con una fuente de Alta Tensión. Con este prototipo se quieren comprobar limitaciones de las máquinas lineales, una de ellas es la del acoplamiento magnético entre inductor e inducido a 5000 Hz, para ello se ha tenido que eliminar todo el hierro del inductor e inducido, también se quiere comprobar la eficacia del devanado inductor que es monofásico con espira de sombra. <br/><br/>Los resultados de los tres prototipos construidos nos permiten contrastarlos con el método de cálculo propuesto, así como ver la tendencia de esta línea de trabajo. <br/><br/>Como hechos más representativos, se puede citar, haber trabajado con un solo conductor por ranura, a alta frecuencia, la importancia de los devanados inductores en el diseño de estas máquinas, la convicción que hay que tender a potencias muy elevadas para impulsar fluidos, y que las máquinas para impulsarlos deben ser tubulares.<br/><br/><br/>Ph Doctoral Thesis

We intend to propose a calculation method that allow us to assemble a magnetohydrodynamic induction engine.<br/><br/>The inductor in this kind of electrical machines is similar to that of linear machines, and the inducted part is a conductive blade, whose characteristics will depend on the type of fluid being thrusted.<br/><br/>We are introducing a calculation method for linear electrical machines, be them plane or tubular, in order to apply it to the assembly of several prototypes. The working method is both experimental and teorethical.<br/><br/>We have designed three well differentiated prototypes. The three of them have been tested with a solid inducted element (aluminium) because of its ease of use and, later on, two of them have been tested with a liquid fluid (salt saturated water).<br/><br/>The first prototype is a bilateral flat linear engine with an inductor being powered by a 50Hz triphase source, called M-1. The power supply of this prototype is carried on through a power regulator. This prototype's design aims to test the feasibility of fluids thrusting by magnetic fields. Later on, the prototype is built up and tested. Results are presented in tables and charts, with the pertinent comments and discusions.<br/><br/>Then, we build a biphase tubular linear machine, powered by a 50Hz source, called M-2. Power at the terminals is obtained by the power variation being applied to the machine. This new prototype is designed with several goals in mind. One of them is to check the viability of using superconductors in linear machines. In this case, we work with only one conductor per slot, so that some sections of this rigid conductor can be replaced by superconductors. Another target is to evaluate the efficiency of a biphase winding in this kind of machines. The prototype is built up and tested, which offers us the results being presented in tables and charts.<br/><br/>We build a third machine, being it a monophase tubular linear machine with shading ring, powered by a high frequency source and a high tension source. With this prototype we want to check the limitations of the linear machines, one of them being the magnetic coupling between the inductive and inducted parts at 5000Hz. In order to do that, we had to remove all the iron from them (inductor and inducted). We also wanted to test the efficiency of the inductor winding, which is monophase with shading ring.<br/><br/>The results of all the three built prototypes, allow us to compare them with our suggested calculation method, as well as the trend in this line of work.<br/><br/>Some of the most relevant results have been to work with only one conductor per slot at a high frequency, the importance of inductive windings in the design of this machines, the conviction that thrusting fluids require a great amount of power, and finally that the machines needed to thust these fluids must be tubulars.