電力工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了金屬磁性材料──硅鋼片(Si-Fe合金)的研制。永磁金屬?gòu)?19世紀(jì)的碳鋼發(fā)展到后來(lái)的稀土永磁合金,性能提高二百多倍。隨著通信技術(shù)的發(fā)展,軟磁金屬材料從片狀改為絲狀再改為粉狀,仍滿(mǎn)足不了頻率擴(kuò)展的要求。
20世紀(jì)40年代,荷蘭J.L.斯諾伊克發(fā)明電阻率高、高頻特性好的鐵氧體軟磁材料,接著又出現(xiàn)了價(jià)格低廉的永磁鐵氧體。
50年代初,隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展,美籍華人王安首先使用矩磁合金元件作為計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器,不久被矩磁鐵氧體記憶磁芯取代,后者在60~70年代曾對(duì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展起過(guò)重要的作用。
50年代初人們發(fā)現(xiàn)鐵氧體具有獨(dú)特的微波特性,制成一系列微波鐵氧體器件。壓磁材料在次世界大戰(zhàn)時(shí)即已用于聲納技術(shù),但由于壓電陶瓷的出現(xiàn),使用有所減少。
后來(lái)又出現(xiàn)了強(qiáng)壓磁性的稀土合金。非晶態(tài)(無(wú)定形)磁性材料是近代磁學(xué)研究的成果,在發(fā)明快速淬火技術(shù)后,1967年解決了制帶工藝,正向?qū)嵱没^(guò)渡。
永磁材料有合金、鐵氧體和金屬間化合物三類(lèi)。
①合金類(lèi):包括鑄造、燒結(jié)和可加工合金。
鑄造合金的主要品種有:AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W);燒結(jié)合金有:Re-Co(Re代表稀土元素)、Re-Fe以及AlNi(Co)、FeCrCo等;可加工合金有:FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等,后兩種中BHC較低者亦稱(chēng)半永磁材料。
②鐵氧體類(lèi):主要成分為MO·6Fe2O3,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等復(fù)合組分。
③金屬間化合物類(lèi):主要以MnBi為代表。
1、電壓的調(diào)節(jié)
自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)可以看成為一個(gè)以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。無(wú)功負(fù)荷電流是造成發(fā)電機(jī)端電壓下降的主要原因,當(dāng)勵(lì)磁電流不變時(shí),發(fā)電機(jī)的端電壓將隨無(wú)功電流的增大而降低。但是為了滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量的要求,發(fā)電機(jī)的端電壓應(yīng)基本保持不變,實(shí)現(xiàn)這一要求的辦法是隨無(wú)功電流的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。
2、無(wú)功功率的調(diào)節(jié):
發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí),可以認(rèn)為是與無(wú)限大容量電源的母線(xiàn)運(yùn)行,要改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流,感應(yīng)電勢(shì)和定子電流也跟著變化,此時(shí)發(fā)電機(jī)的無(wú)功電流也跟著變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)與無(wú)限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí),為了改變發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率,必須調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。此時(shí)改變的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流并不是通常所說(shuō)的“調(diào)壓”,而是只是改變了送入系統(tǒng)的無(wú)功功率。
3、無(wú)功負(fù)荷的分配:
并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)根據(jù)各自的額定容量,按比例進(jìn)行無(wú)功電流的分配。大容量發(fā)電機(jī)應(yīng)負(fù)擔(dān)較多無(wú)功負(fù)荷,而容量較小的則負(fù)提供較少的無(wú)功負(fù)荷。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)功負(fù)荷能自動(dòng)分配,可以通過(guò)自動(dòng)高壓調(diào)節(jié)的勵(lì)磁裝置,改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流維持其端電壓不變,還可對(duì)發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性的傾斜度進(jìn)行調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)無(wú)功負(fù)荷的合理分配。
當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子通入三相交流電時(shí),三相電流在定子繞組的電阻上產(chǎn)生電壓降。由三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電樞磁動(dòng)勢(shì)及建立的電樞磁場(chǎng),一方面切割定子繞組,并在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);另一方面以電磁力拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。電樞電流還會(huì)產(chǎn)生僅與定子繞組相交鏈的定子繞組漏磁通,并在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)漏電動(dòng)勢(shì)。此外,轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)也以同步轉(zhuǎn)速切割定子繞組。從而產(chǎn)生空載電動(dòng)勢(shì)。為了便于分析,在建立數(shù)學(xué)模型時(shí),假設(shè)以下參數(shù):①忽略電動(dòng)機(jī)的鐵心飽和;②不計(jì)電機(jī)中的渦流和磁滯損耗;③定子和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿定子內(nèi)圓按正弦分布,即忽略磁場(chǎng)中所有的空間諧波;④各相繞組對(duì)稱(chēng),即各相繞組的匝數(shù)與電阻相同,各相軸線(xiàn)相互位移同樣的電角度。