稀土永磁同步电机之固有电压调整率和降低措施

众所周知，永磁同步发电机制成后，气隙磁场调节困难，为使其能得到大量推广，需要对永磁同步发电机的固有电压调整率有严格要求，故要深人研究降低固有电压调整率的措施。

发电机的固有电压调整率汉少（环）是指在负载变化而转速保持不变时所出现的电压变化，其数值完全取决于发电机本身的基本特性，用额定电压的百分数或标么值表示：。

    从上两式中可以看出，为了降低电压调整率，必须在给定值的情况下尽量增大输出电压U，为此既要设法降低电枢反应引起的去磁磁通量，又要减小电枢电阻Rl和漏抗Xl 。

I）为了降低电枢反应引起的去磁磁通量，首先要增大永磁体的抗去磁能力，即增大永磁体的抗去磁磁动势，为此应选用矫顽力刀大、回复磁导率片小的永磁材料；同时增大永磁体磁化方向长度，使工作点提高，削弱电枢反应的影响。如图8一14所示，当。其次，需减少电枢绕组每相串联匝数和增加转子漏磁导以削弱电枢反应对永磁体的去磁作用。为此应选用剩磁密度B，大的永磁材料；并且应增加永磁体提供每极磁通的截面积，这时磁通明显增加，可以有效地减少每相串联匝数。

2）为了减小定子漏抗Xl，需要选择宽而浅的定子槽形；减少电枢绕组每相串联匝数．但要注意小的电枢绕组每相串联匝数使短路电流增大；缩短绕组端部长度；适当加大气隙长度；加大长径比等。

3）为了减小电枢电阻，需减少电枢绕组每相串联匝数和增大导体截面积。在上述措施中，都将导致耗用更多的永磁体材料（参见式( 3-61 ) )，所以在满足规定的性能指标的前提下，合理地选择各参数，尽量减少永磁材料的用量

1.4短路电流倍数计算

永磁同步发电机的短路状态分为稳态短路和瞬态（冲击）短路。瞬态短路电流通常大于稳态短路电流，但计算比较复杂，工程上常常先求出稳态短路电流倍数I4 '，然后乘以经验修正系数后得出瞬态短路电流倍数。由水磁同步发电机稳态短路时（U一0）的相量图（图8一15 ) ,可以推出下式：。

    短路电流对永磁体去磁作用的大小，除与短路电流倍数有关外，还取决于转子磁路结构形式和空载漏磁系数的大小。

对于有软铁极靴、极间浇铸非磁性材料、转子上安放阻尼笼等有阻尼系统的磁路结构，瞬态短路电流对永磁体的去磁作用大大减弱，并接近于稳态短路电流的去磁作用。对于无极靴的转子磁路结构，由于永磁体的电阻率很大，几乎没有阻尼作用，瞬态短路电流的去磁作用很大。

为了避免永磁体在发电机短路过程中发生不可逆退磁，需要运用本书第3章推荐的方法进行最大去磁工作点（纵．,概。）的校核计算。应保证此工作点在最高工作温度时（铁氧体为最低环境温度时）回复线的线性段或者说应高于回复线的拐点（b . , h ,）。

1.5永磁同步发电机电动势波形

    工业生产对同步发电机的电动势波形的正弦性有严格的要求，实际电动势（通常指空载线电压）波形与正弦波形之间的偏差程度用电压波形正弦性畸变率来表示。我国国家标准规定，电压波形正弦性畸变率是指该电压波形中不包括基波在内的所有各次谐波有效值平方和的平方根值与该波形基波有效值的百分比，用k 。（%）表示，即。

    为了减小电压波形正弦性畸变率，除采用分布绕组、短距绕组、正弦绕组、斜槽等措施外，还应改善气隙磁场波形，它不但与气隙形状和极弧系数a有关外，还与有无软铁极靴和稳磁处理方法有关。

    微型和小功率永磁同步发电机如对电压波形要求不高时通常采用均匀气隙。空载气隙磁场可近似地看成宽度为久r，幅值为凡的矩形波（参见图615）。当发电机容量较大或对电压波形要求严格时，需对极靴形状进行加工，使气隙不均匀，并选用合适的极弧系数a ,，从而使气隙磁场分布波形尽可能接近正弦。气隙磁通波形系数需运用电磁场数值解法求出或参照电励磁同步发电机的相应曲线。图8一16示出某台永磁同步发电机的气隙磁场波形和电动势波形。