同步電機之等效磁路的解析法

    研究分析表明，采用標么值可使水磁電機磁路計算和分析得到進一步簡化，既可使不同單位制的物理量在數(shù)值上相同，簡化計算；又可使不同類型和容量的電機性能數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)變動，數(shù)量級的概念比較清楚，表達式可以簡化，分析比較方便下面以圖36所示的等效磁路闡述其求解過程。

2 . 1等效磁路各參數(shù)的標么值

標么值是各物理量的實在值與其基值＜二者單位相同）的比值。永磁磁路中有關(guān)物理量的基值選為：磁通基值。

2 .2等效磁路的解析解

先分析磁路不飽和，即凡、凡和凡都是常數(shù)的情況。此時可以直接用解析法求解。然后用通常的磁路計算方法，根據(jù)外磁路尺寸和材質(zhì)的磁化特性，求出磁路各部分的磁密和磁位差，并用以檢查永磁電機設(shè)計的合理性和調(diào)整磁路設(shè)計。以上分析的是線性等效磁路時的情況。但通常情況下，永磁電機的磁路是飽和的，凡不是常數(shù)。此時可采取下列方法進行處理

1）當磁路的飽和程度不高時，凡的變化范圍不大。此時可進行近似線性化處理，即計算出額定工況時的人，近似認為它是一個常數(shù)，以此代入上面各式進行計算。

2）當磁路比較飽和時，空載、額定工況和最大去磁時的凡隨飽和程度不同而變化較大，而且外和凡又互相制約。此時需利用迭代方法求解，圖3一8示出了計算b．的框圖。

3解析法的應用

以上為了推導過程簡潔，是從退磁曲線為直線、回復線與退磁曲線重合的稀土永磁材料這一特例著手的。實際上，上述推導結(jié)果可以推廣應用于所有永磁材料。研究實踐表明，在水磁電機運行時，永磁體工作點是變化的．直接決定永磁體的磁密與場強關(guān)系的是回復線。或者說，水磁體在電機內(nèi)的基本工作曲線是回復線，并不是退磁曲線。而所有永磁材料的回復線都近似認為是直線，區(qū)別在于它們并不都象稀上永磁那樣在第二象限內(nèi)全部是直線，而是在退磁場強超過一定值后出現(xiàn)拐點；而且，采用不同的穩(wěn)磁處理引起起始點尸的位置不同，導致回復線與縱軸的交汽隨之改變；這些增加了分析計算的復雜性。經(jīng)過分析研究可知，只要區(qū)別以下不同情況進行處理仍可應用L述方法．

l）對于鐵氧體水磁和部分高溫下工作的錢鐵硼永磁，退磁曲線的上半部分為直線，回復線與拐點以上的直線段退磁曲線相重合，如圖3-9所示。圖此時，只要在設(shè)計中采取措施，保證水磁體的最低工作點不低于拐點，并且改用回復線的延長線與橫軸的交點11 '（本書稱為計算矯頑力）替代式（3-7）的萬，則前面的分析方法和結(jié)論仍然適用．

2）對于鋁鎳鉆類永磁，退磁曲線為曲線，但經(jīng)過穩(wěn)磁處理后，起始點以上的回復線也是直線，僅是回復線的高低與起始點P的位置有關(guān)，如圖3一10所示。此時，需要先進行穩(wěn)磁處理計算，并且使穩(wěn)磁的起始點P低于永磁體的最低工作點，然后改用此時的回復線與縱軸的交點君r（本書稱為計算剩磁密度）替代式（3一3 )的B，用回復線的延長線與橫軸的交點刀了替代式（37）的H，并作為計算的基值，就可以同樣應用前面的分析方法與結(jié)論。

    對于有拐點的直線型退磁曲線，如果水磁體的最低工作點低于拐點，則應以最低工作點為起始點尸，采用新的回復線的別，和H氣替代式( 33）的B，和式（3 7）的H '，用同樣的方法進行處理，如圖3一9所示。必須著重指出，永磁材料的磁性能對溫度的敏感性很大，尤其是欽鐵硼永磁和鐵氧體永磁，其B 。的溫度系數(shù)達一。．126 % K ’和一（018～20 ) % K一’ 。因此實際應用時，不能直接引用材料生產(chǎn)廠提供的數(shù)值，而要根據(jù)實測退磁曲線換算到工作溫度時的計算剩磁密度B，和計算矯頑力H，以此作為基值進行計算。溫度不同，B和H ‘隨著改變，計算出的工作點和磁通也不相同。