稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁等永磁材料于20世紀后期相繼問世,它們具有高剩磁密度、高矯頑力、高磁能積和線性退磁曲線等優異性能,因此特別適合應用在永磁同步發電機上。從此,永磁同步發電機進入了飛速發展的時代。與傳統的電勵磁式同步發電機相比,永磁同步發電機有以下幾個方面的優點。
①結構簡單。永磁同步發電機省去了勵磁繞組和容易出問題的集電環和電刷,結構簡單,加工和裝配費用減少。
②體積小。采用稀土永磁可以增大氣隙磁密,并把發電機轉速提高到最佳值,從而顯著縮小電機體積,提高功率質量比。
③效率高。由于省去了勵磁用電,沒有勵磁損耗和電刷集電環間的摩擦、接觸損耗。另外,在設置緊圈的情況下,轉子表面光滑,風阻小。與凸極式交流電勵磁同步發電機相比,同等功率的永磁同步發電機的總損耗大約要小15%。
④電壓調整率小。處于直軸磁路中的永磁體的磁導率很小,直軸電樞反應電抗較電勵磁式同步發電機小得多,因而其電壓調整率也比電勵磁式同步發電機小。
⑤可靠性高。永磁同步發電機轉子上沒有勵磁繞組,轉子軸上也不需要安裝集電環,因而沒有電勵磁式發電機上存在的勵磁短路、斷路、絕緣損壞、電刷集電環接觸不良等一系列故障。另外,由于采用永磁體勵磁,永磁同步發電機的零部件也少于一般的電勵磁式同步發電機,結構簡單,運行可靠。
從目前的實際應用情況來看,其應用仍有一定局限,未能得到大面積的推廣和使用。其主要原因在于永磁同步發電機采用永磁體勵磁,永磁體的高矯頑力使得從外部調節發電機的磁場變化極為困難;由于勵磁不可調,轉速的變化和負載電流的變化都將造成輸出電壓的波動。
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