永磁发电机的温升与冷却方法优化

永磁发电机在运行时^[1]，如果是永磁同步交流发电机，那么在它的定子绕组里会有电流通过，如果是永磁直流发电机，那么在它的转子绕组中会有电流通过。由于绕组有电阻，就会有铜损耗，从而产生热量；另一方面，由于磁场的变化，又会在永磁发电机的定子铁心或永磁直流发电机的转子铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗，它们都会变成热量。同时机械损耗和其他损耗也都会变成热量。这些损耗转变成热能使发电机温度升高。

永磁发电机的温度升高是由于发电机运行时的各种损耗造成的。

永磁发电机在未运行前其本身的温度是与周围环境一致的。当发电机运行时，其温度逐渐上升，发电机绕组的绝缘材料随发电机温度的升高而升高。如果不对其温度升高加以限制，那么永磁发电机的电气性能、永磁体及机械性能会逐渐变坏。当温度升高到足以使绝缘材料丧失绝缘能力时，发电机会被烧毁。因此，必须有专门的冷却系统对永磁发电机进行有效的冷却，于是永磁发电机温度上升到某一值后不再上升，发电机与周围介质形成一定的温差，这种温差称作永磁发电机的温升。

为了保证永磁发电机在运行时其温升不超过一定数值，确保其安全运行，一方面，设计者在设计时应尽量减少永磁发电机运行时的各种损耗；另一方面，是对永磁发电机实施有效的冷却。

永磁发电机在额定功率、工况及有效冷却状态下运行，其温升达到稳定时，永磁发电机各部件温升的允许极限值称作永磁发电机的温升限度。

国家对常规电机的绝缘耐热等级及极限温度的规定见表8-1。(www.xing528.com)

表8-1 绝缘耐热等级及极限温度

永磁发电机与常规励磁发电机不同，常规励磁发电机只要不超极限温度，耐热绝缘不被破坏，励磁发电机就会正常运行。而永磁发电机则不同，当温度达到100℃时，其磁综合性能下降很快，输出功率将减少。由于永磁发电机没有励磁绕组，通常比常规励磁发电机的温度低10℃左右，因此，永磁发电机的极限温度不应超过105℃的耐热等级A级。当永磁发电机周围介质温度为25℃时，其温升为80°；当周围介质为35℃时其温升为70°为宜。

永磁发电机的绝缘不仅与极限温度有关，还与电压有关。因为永磁发电机大、中功率宜采用高电压以降低电流强度，使输出功率得到保证。因为永磁发电机相电流或每支路电流超过500A时，对永磁体磁性能影响很大。这也是永磁发电机与常规励磁发电机不同点之一。