稀土钴永磁和钕铁硼永磁等永磁材料于20世纪后期相继问世,它们具有高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积和线性退磁曲线等优异性能,因此特别适合应用在永磁同步发电机上。从此,永磁同步发电机进入了飞速发展的时代。与传统的电励磁式同步发电机相比,永磁同步发电机有以下几个方面的优点。
①结构简单。永磁同步发电机省去了励磁绕组和容易出问题的集电环和电刷,结构简单,加工和装配费用减少。
②体积小。采用稀土永磁可以增大气隙磁密,并把发电机转速提高到最佳值,从而显著缩小电机体积,提高功率质量比。
③效率高。由于省去了励磁用电,没有励磁损耗和电刷集电环间的摩擦、接触损耗。另外,在设置紧圈的情况下,转子表面光滑,风阻小。与凸极式交流电励磁同步发电机相比,同等功率的永磁同步发电机的总损耗大约要小15%。
④电压调整率小。处于直轴磁路中的永磁体的磁导率很小,直轴电枢反应电抗较电励磁式同步发电机小得多,因而其电压调整率也比电励磁式同步发电机小。
⑤可靠性高。永磁同步发电机转子上没有励磁绕组,转子轴上也不需要安装集电环,因而没有电励磁式发电机上存在的励磁短路、断路、绝缘损坏、电刷集电环接触不良等一系列故障。另外,由于采用永磁体励磁,永磁同步发电机的零部件也少于一般的电励磁式同步发电机,结构简单,运行可靠。
从目前的实际应用情况来看,其应用仍有一定局限,未能得到大面积的推广和使用。其主要原因在于永磁同步发电机采用永磁体励磁,永磁体的高矫顽力使得从外部调节发电机的磁场变化极为困难;由于励磁不可调,转速的变化和负载电流的变化都将造成输出电压的波动。
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