同步电机之永磁同步发电机的运行性能

    从前面的分析可以看出，永磁同步发电机的转子磁路结构既不同于电励磁同步发电机，又与水磁同步电动机的磁路结构有区别。要想准确进行电磁性能计算，需要运用电磁场数值解法。在初始设计进行估算时，可以参照本书第5 、 6两章所提供的典型结构的计算曲线并根据实验验证结果进行修正，本章不再介绍。

    对水磁同步发电机运行性能的要求是多方面的，本节主要分析其中三个重要性能指标―固有电压调整率、短路电流倍数和电压波形正弦性畸变率的计算和影响因素。为此，需要先讨论励磁电动势和交、直轴电枢反应电抗的计算。

3.1励磁电动势和气隙合成电动势

水磁同步发电机在空载运行时，空载气隙基波磁通在电枢绕组中产生励磁电动势E（V )；在负载运行时，气隙合成基波磁通在电枢绕组中产生气隙合成电动势E（v )，计算公式与永磁同步电动机相同，为。

    空载气隙磁通和气隙合成磁通需要根据所选用的永磁材料性能、转子磁路结构形式和具体尺寸，运用电磁场数值解法求出。也可运用本书第3章推荐的等效磁路图（标么值）求出。空载时。

    对于切向径向混合结构，可以等效地化为两个恒磁通源并联供应同一条外磁路的等效磁路，如图8一10所

示。如不考虑饱和，求解时可以应用叠加原理分别求取切向结构和径向结构的标么值后，相加而得。如需计及饱和，需用计算机迭代求解或用永磁体工作图图解法求得，读者可自行导出。

3.2交、直轴电枢反应和电枢反应电抗

    永磁同步发电行时，电枢绕组电流产生的电枢磁动势既影响气隙磁场的分布和大小，又影响永磁休的工作状态，影响的程度与转子磁路结构有很大关系。对于有极靴的转子磁路结构，由于永磁体的磁导率很小，交轴电枢反应磁通主要经极靴闭合，如图8-11所示。当极靴有足够高度时，电枢反应对永磁体几乎没有影响。对气隙磁场的影响则与电励磁同步发电机基本相同，而且它的作用是可逆的，当负载去掉后气隙磁场能回复到原来的形状。对于无极靴的转子磁路结构，交轴电枢反应磁通经永磁体闭合，如图8一12所示，使永磁体的一侧去磁，另

一侧增磁．因而需要进行永磁体最大去磁工作点的校核计算，以防止产生永磁体的不可逆去磁。由于永磁体的磁导率低，这种结构的交轴电枢反应磁场比同规格的电励磁同步发电机小得多，因而交轴电枢反应电杭也小得多。

    从电磁场计算可以看出，直轴电枢磁动势所产生的直轴电枢反应磁通，一部分经过磁导率小的永磁体，另一部分经过高度饱和的隔磁磁桥，因而直袖电枢反应电抗比同规格电励磁同步发电机小得多。同时还可以看出，空载漏磁系数固然影响永磁体的利用率，但也对直轴电枢反应起分流作用，改善永磁体的抗去磁能力。

由于永磁同步发电机的转子磁路结构多种多样，在分析电枢反应时，需要针对具体的磁路结构，运用电磁场数值解法进行。计算交、直轴电枢反应电抗时，应首先求得在电枢电流交、直轴分量作用下电枢反应基波磁密幅值，然后用下式求得：。

    对有极靴转子磁路结构，交轴电枢反应的作用与电励磁电机基本相同，文轴电枢反应电抗心可用电励磁同步发电机的公式计算，即。

    对于不均匀气隙，需用电磁场数值解析法求得，或参考电励磁同步发电机的K以曲线。