第二章同步发电机突然三相短路分析

第二章同步发电机突然三相短路分析

与无穷大电源的差别 • １）有限电源 • ２）电机内部有暂态过程 • ３）

第一节物理过程及短路电流近似分析 • 一、空载机端短路电流的组成 • １、设定条件 • １）转子上既有工作绕组（　　），又有阻尼绕组（　　　） • ２）发电机保持同步转速 • ３）励磁电压为常数，不考虑强励 • ４）短路点在机端

a b z x a c c b y 第一节物理过程及短路电流近似分析

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ax、by、cz为定子三相绕组 • ff’为励磁绕组 • 转子铁心中的涡流（隐极机）或闭合短路环（凸极机）为阻尼绕组

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ２、电流组成 • １）定子电流 • ①交流稳态分量 • 由转子稳态直流分量　　　生成 • ②交流暂态分量 • ——由　　的直流暂态分量生成，以　　衰减

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ——由的直流暂态分量生成，以　　　　衰减 • ③直流暂态分量　　以　　衰减－保持定子电流不突变 • 合成电流偏离ｔ轴

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ２）转子主绕组（　　）的电流 • ①直流稳态分量 • 由外施励磁电压　　　产生 • ②直流暂态分量 • 保持　　的电流不突变 • ③交流暂态分量 • 由定子直流生成

第一节物理过程及短路电流近似分析 • 3)阻尼绕组 • 定子时，定子基频交流纯无功，旋转磁场 • 反过来, 又在定子上生成次暂态电流

第一节物理过程及短路电流近似分析 • 定子直流分量在，上产生基频交流, • 反过来,在定子上产生直流分量 • 与同轴，使两个绕组自由分量相互影响（改变等效电抗＆时间常数）

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ３、定、转子回路电流分量的对应关系 • 直流分量（自由电流分量）：维持绕组本身磁链不突变而感生的电流，其衰减主要由该绕组的电阻所确定； • 交流分量（强制电流分量）：由电势产生的电流。

第一节物理过程及短路电流近似分析

第一节物理过程及短路电流近似分析 • 定子直流暂态分量 • 与转子交流暂态分量相对应（用以抵消产生穿过定子绕组的磁通） • 截割定子直流分量生成的磁通产生基波交流，合成磁场在转子上反向旋转与电流磁场相对静止（相互对应）

第一节物理过程及短路电流近似分析 • 当转子磁场不对称时 • 由于不能生成恒定磁场（以为周期变化）为保持初始磁链不变，定子产生倍频交流分量予以补偿

第一节物理过程及短路电流近似分析 • 三、空载下突然短路定子基频分量稳态值与初始值的确定 • 初始条件 • 转子　　　 (　　　为励磁电流　　的空载电动势有效值) • 定子

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ２、稳态电流（　　）与转子相对静止，不在转子上感应电势 • 定子电抗磁通　　，　　　定子漏磁通 • 稳态电抗

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ３、初始值 • １）无　　（只有　　） • 暂态电抗 • 有效值：

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ２）有 • 次暂态电抗 • 次暂态电流有效值

第一节物理过程及短路电流近似分析 • 四、基频交流过渡过程表达式 • 3个分量　　，　　， • １、有效值变化过程

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ２、瞬时值

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ３、全电流（含直流分量）

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ４、时间常数　　　的确定 • 设定： • 仅计主要绕组（产生直流暂态分量绕组）的电阻 • 取

第一节物理过程及短路电流近似分析 • １）　　--取决于　在　　中的衰减

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ２）　　--取决于　在　　中的衰减

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ３）　　--取决于　在　　中的衰减

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ４）　　--定子开路状态下转子时间常数 • ５）经外接阻抗　　短路时的电流 • 在定子中串接

第一节物理过程及短路电流近似分析 • 五、负载下突然短路基频电流初值 • １、初始条件： • 短路前的电流，电压

第一节物理过程及短路电流近似分析

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ２、无　　下的基频电流初始值 • 1）d 轴 • 原电流　　——经　产生压降 • 增量　　　——经　　产生压降　（顶替原负载降压）

第一节物理过程及短路电流近似分析 • d轴电流 • 记 ——q轴暂态电势初值

第一节物理过程及短路电流近似分析 • 2）q轴 • 原电流 —经产生压降 • 增量 —经产生压降 • （q轴上无）（顶替原负载降压） • 因此有

第一节物理过程及短路电流近似分析 • 3)基频电流

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ３、有　　下的基频电流初值（类似推导） • １）d轴电流 • ——q轴次暂态电势

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ２）q轴 • ３）定子基频电流

第一节物理过程及短路电流近似分析 • ４）近似算法 • 近似条件视 • 简化

第一节物理过程及短路电流近似分析 ——次暂态电势

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • 一、基本方程与坐标变换 • （一）正方向的规定 • １）各绕组轴线正方向定义为磁链的正方向 • ２）按转子旋转方向确定各绕组的相对位置 • ３）转子电流的正方向为产生正向磁通的方向 • 定子电流的正方向为产生负向磁通的方向

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • ４、转子电压的正方向为产生正向电流的方向 • 定子电压的正方向为产生负向电流的方向 • 6绕组模型，定子abc三相绕组，励磁绕组ff，d轴阻尼绕组DD，q轴阻尼绕组QQ

a d b z D D f a x Q D f q c c b y 第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路

rf if ia Lff uf Laa rD iD rb Lbb ib ra LDD uD rc rQ iQ Lcc ic LQQ uQ ua ub uc 第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • （二）基本方程与坐标变换 • 电压方程（6个绕组）

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • ２、磁链方程（　　　　　　　　） • ,　　同理，下标相同时为自感L,下标不同时为互感M

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • ３、磁链方向中的电感 • （大部分为变量——随转子位置变化而变化）

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • ４、坐标变换——Park变换 • １）变换的数学概念 • ①对定子参数实施变换 • 从静止的A、B、C坐标系－－＞d、q、0坐标系（其中d、q坐标以　　　旋转） • ——转子速度

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • ②可视为引入中间变量 • 对原变量实施代换，使新方程中不出现变量电感 • 原变量 • 换成新变量

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • ２）变换的物理概念 • 在定子上建立三个假想绕组　　，　，　等效代替绕组　　，　， • ①　　，　　分别与d，q轴重合，并以　　旋转 • 将　　，d轴分量注入 • 将　　，q轴分量注入

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • ②将原零轴分量保留在原绕组上 • 零轴分量——同频，通相，同幅的分量，在d,q轴上投影为0，因此应有 • 变换表达式：

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • 矩阵形式：

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • ５、（d , q , 0）坐标系中的磁链方程 P39.(2-52) • 各元素均为常量

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