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高温电机流量与最高温度之间的线性关系

    负荷加载阶段的数值模拟结果表明,在给定流量条件下,负荷加载时超导线圈的温度波动比铜线圈剧烈;在流量不变的条件下,负荷量的增加导致超导线圈温度的升高,线圈的最高温度与负荷呈线性关系;在负荷不变的条件下,增加流量会降低超导线圈的最高温度,在流量从11.5L/min增加到13.5L/min时,负荷20W的超导线圈最高温度从74.3K降低到73.6K,负荷40W的超导线圈最高温度从79.6K降低到78.7K,因此,接下来选取20W至40W作为研究对象。对同一负荷在不同流量下的超导线圈的温度场进行数值模拟,得到流量与最高温度之间的线性关系,为了确保高温超导电机能够正常工作而不出现失超,设定超导线圈的最高温度不超过77K,在负荷分别为20W、25W、30W、35W、40W时所对应的过冷液氮的流量分别为5L/min、9.09L/min、14.71L/min、17.24L/min、23.53L/min。为了保证超导线圈的温度不超过77K,最后得到在20W到40W之间,负荷与流量呈线性关系,其表达式为Y=0.9X-13,这一规律为负荷加载过程中的流量调节提供了依据。

 
    车用永磁发电机和相同规格的励磁发电机相比,效率至少提高12%,功率密度至少提高15%。因为车用发电机的工作转速通常在l000r/min〜10000r/min之间,车用永磁发电机的磁场又不可调节,致使发电机的输出电压波动范围较大,如何在设计过程中尽量减小发电机髙速运行时的输出电压波动,减轻电子稳压控制线路的负担,这对永磁发电机而言尤为严重,更增加了开发车用永磁发电机的难度。另外同样是由于永磁发电机的磁场不可调节,使得永磁发电机在高速运行时,铁耗增大,发电机发热严重、温升过高、可靠性降低,这是开发永磁发电机另一个值得注意的问题。在开发车用永磁发电机时既要提高低速运行时发电机的利用效率,又要降低高速运行时的输出电压和损耗,使发电机在整个转速范围内都得到较好的电气性能。
 
    在进行发电机设计时,需要确定发电机的额定工作转速特别是对于永磁式车用环球电机而言,额定工作转速的确定至关重要,因为车用发电机的转速通常在汽车的行驶过程中变化不定,因此额定转速的确定,必须从发电机在整个转速范围内的利用程度和效率以及最高工作转速区间来综合考虑。从发电机的利用程度和车中用电设备的需求来讲,发电机的额定转速选的越低越好,因为发电机的额定转速越低,汽车在中、低速,特别是低速行驶甚至怠速时,发电机便能工作在零电流转速(即三相交流发电机达到额定电压,但并不输出电流时的转速)以上,输出较大的功率,可以给蓄电池和车内用电设备供电,提髙发电机的利用效率,但是,众所周知,相同容量的发电机,其体积和重量与转速近似是成反比关系的,因此,容量一定的发电机,额定转速低时,其体积和重童都会增加,这不适合车用发电机的要求,因为车用发电机的安装空间有限,希望体积越小越好;更重要的是额定转速较低的发电机,在高速(如6000r/min以上)运行时,其性能便会很差因此,对车用永磁发电机额定工作转速的选取,需要分析发电机的常在的工作转速区间,既要充分考虑发电机的利用效率,又要考虑到发电机的高速运行性能。
 

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