同步電機之永磁同步發(fā)電機的運行性能

    從前面的分析可以看出，永磁同步發(fā)電機的轉子磁路結構既不同于電勵磁同步發(fā)電機，又與水磁同步電動機的磁路結構有區(qū)別。要想準確進行電磁性能計算，需要運用電磁場數(shù)值解法。在初始設計進行估算時，可以參照本書第5 、 6兩章所提供的典型結構的計算曲線并根據(jù)實驗驗證結果進行修正，本章不再介紹。

    對水磁同步發(fā)電機運行性能的要求是多方面的，本節(jié)主要分析其中三個重要性能指標―固有電壓調整率、短路電流倍數(shù)和電壓波形正弦性畸變率的計算和影響因素。為此，需要先討論勵磁電動勢和交、直軸電樞反應電抗的計算。

3.1勵磁電動勢和氣隙合成電動勢

水磁同步發(fā)電機在空載運行時，空載氣隙基波磁通在電樞繞組中產(chǎn)生勵磁電動勢E（V )；在負載運行時，氣隙合成基波磁通在電樞繞組中產(chǎn)生氣隙合成電動勢E（v )，計算公式與永磁同步電動機相同，為。

    空載氣隙磁通和氣隙合成磁通需要根據(jù)所選用的永磁材料性能、轉子磁路結構形式和具體尺寸，運用電磁場數(shù)值解法求出。也可運用本書第3章推薦的等效磁路圖（標么值）求出?？蛰d時。

    對于切向徑向混合結構，可以等效地化為兩個恒磁通源并聯(lián)供應同一條外磁路的等效磁路，如圖8一10所

示。如不考慮飽和，求解時可以應用疊加原理分別求取切向結構和徑向結構的標么值后，相加而得。如需計及飽和，需用計算機迭代求解或用永磁體工作圖圖解法求得，讀者可自行導出。

3.2交、直軸電樞反應和電樞反應電抗

    永磁同步發(fā)電行時，電樞繞組電流產(chǎn)生的電樞磁動勢既影響氣隙磁場的分布和大小，又影響永磁休的工作狀態(tài)，影響的程度與轉子磁路結構有很大關系。對于有極靴的轉子磁路結構，由于永磁體的磁導率很小，交軸電樞反應磁通主要經(jīng)極靴閉合，如圖8-11所示。當極靴有足夠高度時，電樞反應對永磁體幾乎沒有影響。對氣隙磁場的影響則與電勵磁同步發(fā)電機基本相同，而且它的作用是可逆的，當負載去掉后氣隙磁場能回復到原來的形狀。對于無極靴的轉子磁路結構，交軸電樞反應磁通經(jīng)永磁體閉合，如圖8一12所示，使永磁體的一側去磁，另

一側增磁．因而需要進行永磁體最大去磁工作點的校核計算，以防止產(chǎn)生永磁體的不可逆去磁。由于永磁體的磁導率低，這種結構的交軸電樞反應磁場比同規(guī)格的電勵磁同步發(fā)電機小得多，因而交軸電樞反應電杭也小得多。

    從電磁場計算可以看出，直軸電樞磁動勢所產(chǎn)生的直軸電樞反應磁通，一部分經(jīng)過磁導率小的永磁體，另一部分經(jīng)過高度飽和的隔磁磁橋，因而直袖電樞反應電抗比同規(guī)格電勵磁同步發(fā)電機小得多。同時還可以看出，空載漏磁系數(shù)固然影響永磁體的利用率，但也對直軸電樞反應起分流作用，改善永磁體的抗去磁能力。

由于永磁同步發(fā)電機的轉子磁路結構多種多樣，在分析電樞反應時，需要針對具體的磁路結構，運用電磁場數(shù)值解法進行。計算交、直軸電樞反應電抗時，應首先求得在電樞電流交、直軸分量作用下電樞反應基波磁密幅值，然后用下式求得：。

    對有極靴轉子磁路結構，交軸電樞反應的作用與電勵磁電機基本相同，文軸電樞反應電抗心可用電勵磁同步發(fā)電機的公式計算，即。

    對于不均勻氣隙，需用電磁場數(shù)值解析法求得，或參考電勵磁同步發(fā)電機的K以曲線。