永磁同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
2014/3/3 23:23:38點(diǎn)擊：
同步電機(jī)之關(guān)于永磁同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
7 . 4 . 1設(shè)計(jì)特點(diǎn)
除了勵磁系統(tǒng)采用永磁體之外，小功率永磁同步電機(jī) 的工作原理與電勵磁同步發(fā)電機(jī)基本相同，所以小功率永磁同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)方法與電勵磁同步發(fā)電機(jī)也應(yīng)該相同。但是由于永磁材料的介人，此種發(fā)電機(jī)也有它獨(dú)特的特點(diǎn)。
l）由于永磁材料的引人，小功率永磁同步發(fā)電機(jī)的最大特點(diǎn)就是發(fā)電機(jī)制成后，勵磁磁場不能人為調(diào)節(jié)，所以在設(shè)計(jì)時要求發(fā)電機(jī)外特性要硬，從而保證它的電壓調(diào)整率變化不大，以滿足技術(shù)條件的需要，因而在設(shè)計(jì)時電負(fù)荷A的選取要比電勵磁機(jī)小得多。由于永磁同步發(fā)電機(jī)無勵磁繞組，而永磁體磁阻又很大，因而永磁同步發(fā)電機(jī)同步電抗要比電勵磁發(fā)電機(jī)同步電抗小得多，而且。為了降低永磁同步發(fā)電機(jī)的固有電壓調(diào)整率，首先常需要選用剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br大、矯頑力H 。大、回復(fù)磁導(dǎo)率拜r小的永磁材料，如NdFeB永磁材料；其次還應(yīng)增大永磁體磁化方向的長度，使工作點(diǎn)提高，削弱電樞反應(yīng)的影響；再次，為減少電樞電阻和漏抗，應(yīng)減少每相串聯(lián)匝數(shù)和增大導(dǎo)線截面積。
2）永磁同步發(fā)電機(jī)永磁體工作點(diǎn)最好選在永磁體退磁曲線最大磁能積點(diǎn)附近，這樣可以充分利用永磁體提供的有效磁能，同時永磁體工作點(diǎn)選擇又是在回復(fù)直線上。
3）由于永磁材料復(fù)雜性及分散性，以及永磁體溫度系數(shù)、漏磁系數(shù)等因素的影響，永磁體選擇后還應(yīng)增加一定的裕度。
7 . 4 . 2電磁負(fù)荷的選擇
對于電勵磁同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)額定容量和頻率一定時，主要尺寸取決于它的電磁負(fù)荷（A 、 B 。）。對于某一系列發(fā)電機(jī)，A 、 B 。值變化不大，但對于永磁同步發(fā)電機(jī)，采用不同的永磁材料及磁路結(jié)構(gòu)，則提供的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度及線負(fù)荷可以有較大區(qū)別。L氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B 。的選擇發(fā)電機(jī)在進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的過程中，主要是通過氣隙來實(shí)現(xiàn)的，對一般發(fā)電機(jī)，氣隙磁位降要占整個磁位降的80％左右，而永磁同步發(fā)電機(jī)的氣隙要比電勵磁同步發(fā)電機(jī)大得多，因而氣隙磁位降所占比例更大。在選用NdFeB永磁材料時，為了充分利用磁性材料的磁能，一般都選擇剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度B，大于0 . 9T，矯頑力H 。大于640kA / m 。假如我們預(yù)估空載永磁體產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，那么永磁同步發(fā)電機(jī)的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度。
2．線負(fù)荷A的選擇
線負(fù)荷選擇主要考慮到發(fā)電機(jī)的散熱條件，當(dāng)散熱條件好時，A可選取大些；反之，A則要選小些。但是，對于小功率永磁同步發(fā)電機(jī)，一個很重要的性能指標(biāo)，就是固有電壓調(diào)整率。因?yàn)锳 / B 。值越大，則電壓調(diào)整率越差，那么當(dāng)B 。一定時，就要求A不可能取較高數(shù)值。通常對于小功率同步發(fā)電機(jī)，一般選取以下經(jīng)驗(yàn)值：
7 . 4 . 3永磁體主要尺寸的選擇
設(shè)計(jì)小功率永磁同步發(fā)電機(jī)時，根據(jù)轉(zhuǎn)子永磁體放置方式不同，選擇合適的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B 。及A值，再從外特性來推導(dǎo)永磁體尺寸表達(dá)式。設(shè)電樞繞組電阻為零，則發(fā)電機(jī)的相量圖如圖7一8所示。由相量圖可得。
當(dāng)永磁體的體積確定后，首先要滿足氣隙磁位降，確定永磁體磁化方向高度hm，再確定永磁體寬度b 。，最后確定永磁體長度1．。
7 . 4 . 4定轉(zhuǎn)子主要尺寸的確定
小功率永磁同步發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子主要尺寸確定時，首先應(yīng)確定轉(zhuǎn)子的主要尺寸。
1．轉(zhuǎn)子主要尺寸的確定
當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁體放置方式確定后，要根據(jù)永磁體尺寸確定轉(zhuǎn)子徑向尺寸，即轉(zhuǎn)子外徑DZ 。
7 . 4 . 1設(shè)計(jì)特點(diǎn)
除了勵磁系統(tǒng)采用永磁體之外，小功率永磁同步電機(jī) 的工作原理與電勵磁同步發(fā)電機(jī)基本相同，所以小功率永磁同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)方法與電勵磁同步發(fā)電機(jī)也應(yīng)該相同。但是由于永磁材料的介人，此種發(fā)電機(jī)也有它獨(dú)特的特點(diǎn)。
l）由于永磁材料的引人，小功率永磁同步發(fā)電機(jī)的最大特點(diǎn)就是發(fā)電機(jī)制成后，勵磁磁場不能人為調(diào)節(jié)，所以在設(shè)計(jì)時要求發(fā)電機(jī)外特性要硬，從而保證它的電壓調(diào)整率變化不大，以滿足技術(shù)條件的需要，因而在設(shè)計(jì)時電負(fù)荷A的選取要比電勵磁機(jī)小得多。由于永磁同步發(fā)電機(jī)無勵磁繞組，而永磁體磁阻又很大，因而永磁同步發(fā)電機(jī)同步電抗要比電勵磁發(fā)電機(jī)同步電抗小得多，而且。為了降低永磁同步發(fā)電機(jī)的固有電壓調(diào)整率，首先常需要選用剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br大、矯頑力H 。大、回復(fù)磁導(dǎo)率拜r小的永磁材料，如NdFeB永磁材料；其次還應(yīng)增大永磁體磁化方向的長度，使工作點(diǎn)提高，削弱電樞反應(yīng)的影響；再次，為減少電樞電阻和漏抗，應(yīng)減少每相串聯(lián)匝數(shù)和增大導(dǎo)線截面積。
2）永磁同步發(fā)電機(jī)永磁體工作點(diǎn)最好選在永磁體退磁曲線最大磁能積點(diǎn)附近，這樣可以充分利用永磁體提供的有效磁能，同時永磁體工作點(diǎn)選擇又是在回復(fù)直線上。
3）由于永磁材料復(fù)雜性及分散性，以及永磁體溫度系數(shù)、漏磁系數(shù)等因素的影響，永磁體選擇后還應(yīng)增加一定的裕度。
7 . 4 . 2電磁負(fù)荷的選擇
對于電勵磁同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)額定容量和頻率一定時，主要尺寸取決于它的電磁負(fù)荷（A 、 B 。）。對于某一系列發(fā)電機(jī)，A 、 B 。值變化不大，但對于永磁同步發(fā)電機(jī)，采用不同的永磁材料及磁路結(jié)構(gòu)，則提供的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度及線負(fù)荷可以有較大區(qū)別。L氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B 。的選擇發(fā)電機(jī)在進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的過程中，主要是通過氣隙來實(shí)現(xiàn)的，對一般發(fā)電機(jī)，氣隙磁位降要占整個磁位降的80％左右，而永磁同步發(fā)電機(jī)的氣隙要比電勵磁同步發(fā)電機(jī)大得多，因而氣隙磁位降所占比例更大。在選用NdFeB永磁材料時，為了充分利用磁性材料的磁能，一般都選擇剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度B，大于0 . 9T，矯頑力H 。大于640kA / m 。假如我們預(yù)估空載永磁體產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，那么永磁同步發(fā)電機(jī)的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度。
2．線負(fù)荷A的選擇
線負(fù)荷選擇主要考慮到發(fā)電機(jī)的散熱條件，當(dāng)散熱條件好時，A可選取大些；反之，A則要選小些。但是，對于小功率永磁同步發(fā)電機(jī)，一個很重要的性能指標(biāo)，就是固有電壓調(diào)整率。因?yàn)锳 / B 。值越大，則電壓調(diào)整率越差，那么當(dāng)B 。一定時，就要求A不可能取較高數(shù)值。通常對于小功率同步發(fā)電機(jī)，一般選取以下經(jīng)驗(yàn)值：
7 . 4 . 3永磁體主要尺寸的選擇
設(shè)計(jì)小功率永磁同步發(fā)電機(jī)時，根據(jù)轉(zhuǎn)子永磁體放置方式不同，選擇合適的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B 。及A值，再從外特性來推導(dǎo)永磁體尺寸表達(dá)式。設(shè)電樞繞組電阻為零，則發(fā)電機(jī)的相量圖如圖7一8所示。由相量圖可得。
當(dāng)永磁體的體積確定后，首先要滿足氣隙磁位降，確定永磁體磁化方向高度hm，再確定永磁體寬度b 。，最后確定永磁體長度1．。
7 . 4 . 4定轉(zhuǎn)子主要尺寸的確定
小功率永磁同步發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子主要尺寸確定時，首先應(yīng)確定轉(zhuǎn)子的主要尺寸。
1．轉(zhuǎn)子主要尺寸的確定
當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁體放置方式確定后，要根據(jù)永磁體尺寸確定轉(zhuǎn)子徑向尺寸，即轉(zhuǎn)子外徑DZ 。
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