稀土永磁同步電機之固有電壓調(diào)整率和降低措施

眾所周知，永磁同步發(fā)電機制成后，氣隙磁場調(diào)節(jié)困難，為使其能得到大量推廣，需要對永磁同步發(fā)電機的固有電壓調(diào)整率有嚴(yán)格要求，故要深人研究降低固有電壓調(diào)整率的措施。

發(fā)電機的固有電壓調(diào)整率漢少（環(huán)）是指在負(fù)載變化而轉(zhuǎn)速保持不變時所出現(xiàn)的電壓變化，其數(shù)值完全取決于發(fā)電機本身的基本特性，用額定電壓的百分?jǐn)?shù)或標(biāo)么值表示：。

    從上兩式中可以看出，為了降低電壓調(diào)整率，必須在給定值的情況下盡量增大輸出電壓U，為此既要設(shè)法降低電樞反應(yīng)引起的去磁磁通量，又要減小電樞電阻Rl和漏抗Xl 。

I）為了降低電樞反應(yīng)引起的去磁磁通量，首先要增大永磁體的抗去磁能力，即增大永磁體的抗去磁磁動勢，為此應(yīng)選用矯頑力刀大、回復(fù)磁導(dǎo)率片小的永磁材料；同時增大永磁體磁化方向長度，使工作點提高，削弱電樞反應(yīng)的影響。如圖8一14所示，當(dāng)。其次，需減少電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)和增加轉(zhuǎn)子漏磁導(dǎo)以削弱電樞反應(yīng)對永磁體的去磁作用。為此應(yīng)選用剩磁密度B，大的永磁材料；并且應(yīng)增加永磁體提供每極磁通的截面積，這時磁通明顯增加，可以有效地減少每相串聯(lián)匝數(shù)。

2）為了減小定子漏抗Xl，需要選擇寬而淺的定子槽形；減少電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)．但要注意小的電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)使短路電流增大；縮短繞組端部長度；適當(dāng)加大氣隙長度；加大長徑比等。

3）為了減小電樞電阻，需減少電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)和增大導(dǎo)體截面積。在上述措施中，都將導(dǎo)致耗用更多的永磁體材料（參見式( 3-61 ) )，所以在滿足規(guī)定的性能指標(biāo)的前提下，合理地選擇各參數(shù)，盡量減少永磁材料的用量

1.4短路電流倍數(shù)計算

永磁同步發(fā)電機的短路狀態(tài)分為穩(wěn)態(tài)短路和瞬態(tài)（沖擊）短路。瞬態(tài)短路電流通常大于穩(wěn)態(tài)短路電流，但計算比較復(fù)雜，工程上常常先求出穩(wěn)態(tài)短路電流倍數(shù)I4 '，然后乘以經(jīng)驗修正系數(shù)后得出瞬態(tài)短路電流倍數(shù)。由水磁同步發(fā)電機穩(wěn)態(tài)短路時（U一0）的相量圖（圖8一15 ) ,可以推出下式：。

    短路電流對永磁體去磁作用的大小，除與短路電流倍數(shù)有關(guān)外，還取決于轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)形式和空載漏磁系數(shù)的大小。

對于有軟鐵極靴、極間澆鑄非磁性材料、轉(zhuǎn)子上安放阻尼籠等有阻尼系統(tǒng)的磁路結(jié)構(gòu)，瞬態(tài)短路電流對永磁體的去磁作用大大減弱，并接近于穩(wěn)態(tài)短路電流的去磁作用。對于無極靴的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，由于永磁體的電阻率很大，幾乎沒有阻尼作用，瞬態(tài)短路電流的去磁作用很大。

為了避免永磁體在發(fā)電機短路過程中發(fā)生不可逆退磁，需要運用本書第3章推薦的方法進(jìn)行最大去磁工作點（縱．,概。）的校核計算。應(yīng)保證此工作點在最高工作溫度時（鐵氧體為最低環(huán)境溫度時）回復(fù)線的線性段或者說應(yīng)高于回復(fù)線的拐點（b . , h ,）。

1.5永磁同步發(fā)電機電動勢波形

    工業(yè)生產(chǎn)對同步發(fā)電機的電動勢波形的正弦性有嚴(yán)格的要求，實際電動勢（通常指空載線電壓）波形與正弦波形之間的偏差程度用電壓波形正弦性畸變率來表示。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電壓波形正弦性畸變率是指該電壓波形中不包括基波在內(nèi)的所有各次諧波有效值平方和的平方根值與該波形基波有效值的百分比，用k 。（%）表示，即。

    為了減小電壓波形正弦性畸變率，除采用分布繞組、短距繞組、正弦繞組、斜槽等措施外，還應(yīng)改善氣隙磁場波形，它不但與氣隙形狀和極弧系數(shù)a有關(guān)外，還與有無軟鐵極靴和穩(wěn)磁處理方法有關(guān)。

    微型和小功率永磁同步發(fā)電機如對電壓波形要求不高時通常采用均勻氣隙?？蛰d氣隙磁場可近似地看成寬度為久r，幅值為凡的矩形波（參見圖615）。當(dāng)發(fā)電機容量較大或?qū)﹄妷翰ㄐ我髧?yán)格時，需對極靴形狀進(jìn)行加工，使氣隙不均勻，并選用合適的極弧系數(shù)a ,，從而使氣隙磁場分布波形盡可能接近正弦。氣隙磁通波形系數(shù)需運用電磁場數(shù)值解法求出或參照電勵磁同步發(fā)電機的相應(yīng)曲線。圖8一16示出某臺永磁同步發(fā)電機的氣隙磁場波形和電動勢波形。