稀土永磁同步電機之永磁同步發(fā)電機的運行特性

    永磁同步發(fā)電機的運行特性包括外特性和效率特性。根據(jù)這些特性可以確定發(fā)電機的電壓調(diào)整率和額定效率，這些都是標志永磁同步發(fā)電機性能的基本數(shù)據(jù)。

一、外特性與電壓調(diào)整率

永磁同步發(fā)電機的外特性是當n一n，、 cos甲一常數(shù)時，端電壓與負載電流之間的關(guān)系曲線U一f ( I）。圖9一9表示帶有不同功率因數(shù)負載時永磁同步發(fā)電機的外特性。帶感性負載和純電阻負載時，外特性是下降的，這是由電樞反應(yīng)的去磁作用和漏阻抗壓降引起的。帶容性負載且內(nèi)功率因數(shù)角為超前時，由于電樞反應(yīng)的助磁作用和容性電流的漏抗壓降上升，外特性可能是上升的。與普通同步發(fā)電機相比，永磁同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)去磁作用較小，外特性下降得小，電壓調(diào)整率較小。

從外特性可以求出發(fā)電機的電壓調(diào)整率，如圖9一10所示。調(diào)節(jié)負載使發(fā)電機工作在額定工況，卸去負載，讀取空載電動勢E0，則發(fā)電機的電壓調(diào)整率△ u為。電壓調(diào)整率是同步發(fā)電機的重要性能指標之一，過高的電壓調(diào)整率將對用電設(shè)備的運行產(chǎn)生較大影響。永磁同步發(fā)電機的勵磁難以調(diào)節(jié)，如何減小電壓調(diào)整率是永磁同步發(fā)電機設(shè)計的重要問題之一。

從式（9一26）可以看出，影響電壓調(diào)整率的既有外部負載因素，也有電機內(nèi)部參數(shù)。當發(fā)電機帶感性負載且功率因數(shù)一定時，減小直軸電樞反應(yīng)電抗和電樞繞組電阻、增大交軸電樞反應(yīng)電抗，都可以降低電壓調(diào)整率。電壓調(diào)整率主要取決于電機的內(nèi)部參數(shù)，其中以電樞反應(yīng)電抗的影響為最大。因此，在進行永磁同步發(fā)電機設(shè)計時，應(yīng)從以下兩方面人手：

( 1）削弱電樞反應(yīng)的去磁作用。需要增大永磁體充磁方向長度。

( 2）減少繞組匝數(shù)以減小電阻和電抗。這就需要增加永磁體產(chǎn)生的磁通量，導(dǎo)致永磁體面積增大。

二、效率特性

效率特性是發(fā)電機在n一n，、 U一UN 、 cos甲一常數(shù)時，發(fā)電機的效率與輸出功率之間的關(guān)系曲線專。和其他電機一樣，永磁同步發(fā)電機的效率可以用直接負載法或損耗分析法求出。永磁同步發(fā)電機的損耗可分為基本損耗和雜散損耗兩部分。基本損耗包括電樞的基本鐵耗pFe 、電樞基本銅耗pcu和機械損耗pme 。 。電樞基本鐵耗是指主磁通在電樞鐵心齒部和扼部交變所引起的損耗。電樞基本銅耗是換算到基準工作溫度時電樞繞組的直流電阻損耗。機械損耗包括軸承的摩擦損耗和通風(fēng)損耗。雜散損耗包括電樞漏磁通在電樞繞組和其他金屬結(jié)構(gòu)部件中所引起的渦流損耗?？倱p耗藝p求出后，效率即可確定