永磁-感應子式混合勵磁發(fā)電機電磁場計算及運行特性分析.pdf

1、永磁發(fā)電機具有結構簡單、運行可靠、無勵磁損耗等優(yōu)點，但輸出電壓隨負載或轉速的波動較大的不足限制了它的進一步應用。混合勵磁發(fā)電機兼顧了永磁發(fā)電機體積小、效率高的特點，又具有電勵磁發(fā)電機輸出電壓可調的特性，近年來發(fā)展較快。永磁-感應子式混合勵磁發(fā)電機的結構簡單、永磁磁路與電勵磁磁路相互獨立、無電刷和滑環(huán)裝置，該電機具有較好的應用前景。但是，永磁-感應子式混合勵磁發(fā)電機的磁路結構復雜，電機的設計和計算有其特殊性，目前對該電機的研究較少，還沒有

2、形成體系。本文以永磁-感應子式混合勵磁發(fā)電機為對象，對該電機的電磁場計算、電感參數計算與分析、運行特性分析、損耗及溫度場計算與分析等問題進行了深入的研究。
　　分別采用二維和三維有限元法對發(fā)電機永磁部分和感應子部分的電磁場進行了計算，揭示了兩部分磁場的分布規(guī)律。針對三維電磁場計算量大的問題，建立了感應子部分的二維等效模型，分析了轉子齒槽尺寸對氣隙磁場的影響。研究結果表明，通過對電機轉子齒槽形狀的優(yōu)化，可以改善感應子部分的氣隙磁密波

3、形，有效提高發(fā)電機的電壓調節(jié)范圍。采用三維有限元法對發(fā)電機永磁部分和感應子部分的磁場耦合進行了計算與分析，研究指出兩部分間的磁路耦合很小，可以將兩部分分開進行分析與計算。
　　采用有限元法計算了發(fā)電機的繞組電感，分析了繞組電流、勵磁電流及電機結構參數對繞組電感的影響。研究結果表明，在一個電周期內，當繞組電流較小時，發(fā)電機的繞組自感呈2次波動；當繞組電流較大時，繞組自感呈1次波動。當勵磁電流為零以及勵磁電流起增磁作用時，發(fā)電機的繞組

4、自感與普通表貼式永磁電機的繞組電感變化規(guī)律基本一致；當勵磁電流起去磁作用時，隨著繞組電流的增加，發(fā)電機的繞組自感隨著轉子位置波動的幅度減小?；诶@組電感的計算，建立了考慮繞組電感時變的發(fā)電機外特性的電路仿真計算模型，計算了不同運行狀態(tài)下發(fā)電機的外特性。計算與實驗結果表明，該方法既可以顯著地縮短仿真計算時間，又可以有效地提高發(fā)電機外特性的計算精度。分析了發(fā)電機感應子部分軸向長度對發(fā)電機外特性的影響，得出了發(fā)電機感應子部分軸向長度的最優(yōu)值，

5、為發(fā)電機外特性的改善提供了指導。
　　計算并分析了發(fā)電機的損耗。在發(fā)電機感應子部分的鐵心損耗計算中，考慮了直流偏磁對電機感應子部分鐵心損耗的影響。分別計算了發(fā)電機帶整流負載和三相對稱負載時的繞組銅耗，計算結果表明，輸出功率相同時，帶整流負載時的銅耗大于帶三相對稱負載時的銅耗。對發(fā)電機轉子的渦流損耗進行了有限元計算，分析了渦流損耗的影響因素。采用解析方法和流體場有限元法計算了發(fā)電機轉子的摩擦損耗，計算結果表明開槽后轉子的摩擦損耗大幅