風力機發電系統

永磁發電機結構與原理02新能源學院楊波永磁電機結構在風力發電系統中，對發電機的主要要求是要具有高效率、高功率因數、寬高效運行范圍和可靠性高等特點。因而兆瓦級永磁風力同步發電機時不論是主要尺寸和電磁負荷的選擇、電樞繞組和定子沖片，還是轉子結構形式、永磁材料的選擇都會影響電機性能。永磁電機原理

永磁電機原理

電機能力有關的因素——①體積尺寸；②速度；③A—線負荷；④永磁電機原理

永磁電機原理

永磁電機原理

優化電磁結構，獲得電機線圈與磁鋼的最優配置比例。永磁電機原理

永磁電機原理

永磁電機原理

永磁電機的損耗定子繞組銅耗鐵芯損耗轉子渦流損耗機械損耗永磁電機原理

定子繞組損耗

pcu=mI2R1電機繞組的阻值的大小和繞組中電流的大小決定了電機的定子繞組損耗大小，因此計算電機銅耗也就是計算電機繞組的阻值。電機在運行的過程中，銅耗和繞組的阻值相互制約，過大的銅耗導致電機繞組的溫度升高，溫升過高又會使得繞組阻值增加，繞組阻值的增加又會對電機的銅耗產生影響。永磁電機原理

繞組的銅耗與導線電阻有關，導線的電阻可以通過實驗的方法直接測得。由于永磁同步電機的功率密度較高，電機在運行過程中會產生較大的繞組銅耗，繞組溫度也會隨之升高，由溫升引起的繞組阻值的變化不容忽視。永磁電機原理

永磁電機原理

定子鐵心損耗

定子鐵心中的磁場是隨著時間和空間的變化而變化的，變化的磁場會在定子鐵心中產生磁滯損耗、渦流損耗和附加損耗。鐵耗的大小與損耗系數的大小、電機的工作頻率、磁密的幅值有關。永磁電機原理

永磁電機原理

轉子渦流損耗

轉子渦流損耗是由于定子開槽、定子磁動勢的空間和時間諧波的存在而引起的。雖然相比于定子繞組損耗轉子渦流損耗較小，但是由于在電機運行的過程中，轉子散熱差，轉子渦流損耗會引起較高的溫升，使得電機性能下降，這將會導致永磁體的退磁，因此轉子渦流損耗也是損耗計算中不可缺少的一部分。

永磁電機原理

永磁電機原理

機械損耗

機械損耗不僅包括電機運行過程中轉軸與轉軸之間的摩擦，還包括電機運行過程中轉子與氣隙中空氣的摩擦。電機的工作狀態、軸承和轉子的粗糙程度都會影響電機的機械損耗的大小，機械損耗不可避免也不可忽視，當電機旋轉速度很快時，機械損耗占得比重增加，對電機溫升的影響也增大。

永磁電機原理

電機的溫升控制電機溫升作為影響電機運行狀態的關鍵因素之一，永磁同步發電機功率密度大，體積小，單位產生的熱比一般電機高，而過高的溫度不僅會影響電機的性能，還會對電機的材料產生一定的影響，由溫升引起的材料性能的變化又會使電機的銅損、鐵耗以轉子的渦流損耗發生變化，此外，過高的溫升甚至會導致永磁體溫度過高而產生退磁的現象。永磁電機原理

電機內部熱量的傳遞主要有3種基本形式:熱傳導、熱對流和熱輻射。永磁電機原理

絕緣結構更可靠的絕緣結構更薄的絕緣厚度更高的導熱系數永磁電機原理

發生在相對靜止的且有溫度差的物體內部或是發生在直接接觸的物體之間，依靠微觀粒子的熱運動而進行的熱量傳遞就是熱傳導。熱傳導過程中熱能從物體的高溫部分傳遞給低溫部分，或是從高溫物體傳遞給與其直接接觸的低溫物體。永磁電機原理

物質的導熱能力的大小用導熱系數來表示，因此導熱系數表示的是物質的物理性質，導熱系數越大的物質具有越好的導熱能力。導熱系數按照大小可以排序：金屬＞非金屬的固體＞液體＞氣體。永磁電機原理

永磁電機原理

由流體的相對位移而引起的熱傳遞過程叫做熱對流