稀土永磁同步電機之固有電壓調整率和降低措施

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

發電機的固有電壓調整率漢少（環）是指在負載變化而轉速保持不變時所出現的電壓變化，其數值完全取決于發電機本身的基本特性，用額定電壓的百分數或標么值表示：。

    從上兩式中可以看出，為了降低電壓調整率，必須在給定值的情況下盡量增大輸出電壓U，為此既要設法降低電樞反應引起的去磁磁通量，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，為此應選用矯頑力刀大、回復磁導率片小的永磁材料；同時增大永磁體磁化方向長度，使工作點提高，削弱電樞反應的影響。如圖8一14所示，當。其次，需減少電樞繞組每相串聯匝數和增加轉子漏磁導以削弱電樞反應對永磁體的去磁作用。為此應選用剩磁密度B，大的永磁材料；并且應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匝數。

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匝數．但要注意小的電樞繞組每相串聯匝數使短路電流增大；縮短繞組端部長度；適當加大氣隙長度；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匝數和增大導體截面積。在上述措施中，都將導致耗用更多的永磁體材料（參見式( 3-61 ) )，所以在滿足規定的性能指標的前提下，合理地選擇各參數，盡量減少永磁材料的用量

1.4短路電流倍數計算

永磁同步發電機的短路狀態分為穩態短路和瞬態（沖擊）短路。瞬態短路電流通常大于穩態短路電流，但計算比較復雜，工程上常常先求出穩態短路電流倍數I4 '，然后乘以經驗修正系數后得出瞬態短路電流倍數。由水磁同步發電機穩態短路時（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，除與短路電流倍數有關外，還取決于轉子磁路結構形式和空載漏磁系數的大小。

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

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

1.5永磁同步發電機電動勢波形

    工業生產對同步發電機的電動勢波形的正弦性有嚴格的要求，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。我國國家標準規定，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，還應改善氣隙磁場波形，它不但與氣隙形狀和極弧系數a有關外，還與有無軟鐵極靴和穩磁處理方法有關。

    微型和小功率永磁同步發電機如對電壓波形要求不高時通常采用均勻氣隙。空載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）。當發電機容量較大或對電壓波形要求嚴格時，需對極靴形狀進行加工，使氣隙不均勻，并選用合適的極弧系數a ,，從而使氣隙磁場分布波形盡可能接近正弦。氣隙磁通波形系數需運用電磁場數值解法求出或參照電勵磁同步發電機的相應曲線。圖8一16示出某臺永磁同步發電機的氣隙磁場波形和電動勢波形。