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）

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

物理过程及短路电流近似分析

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

波形特征 • 短路电流包络线中心偏离时间轴，说明短路电流中含有衰减的非周期分量； • 交流分量的幅值是衰减的，说明电势或阻抗是变化的。 • 励磁回路电流也含有衰减的交流分量和非周期分量，说明定子短路过程中有一个复杂的电枢反应过程。

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

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（含小的倍频分量） • 合成电流偏离ｔ轴

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

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

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 • 在定子上生成次暂态电流

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 • 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 • 衰减关系：（各绕组有电阻） • 稳态短路电流不衰减 • 基频交流电流初值与稳态值之差 • 衰减至0 时间常数（T”d和T’d）决定于转子回路参数 • 直流电流和倍频电流 • 衰减至0 时间常数（Ta）决定于定子回路参数

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 • 1、初始条件 • 转子　　　（　　　为励磁电流　　产生的空载电动势有效值） • 定子

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　　（直轴电枢反应电抗）　　　 • 定子漏磁通（定子漏电抗） • 稳态电抗

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 • （励磁绕组漏电抗） • 有效值：

物理过程及短路电流近似分析 • ２）有 • 次暂态电抗 • （阻尼绕组D的漏电抗） • 次暂态电流有效值 • （p25对次暂态、暂态电流的描述）

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

物理过程及短路电流近似分析 • ２、瞬时值

物理过程及短路电流近似分析 • ３、全电流（含直流分量）

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 • （实际计算中可以取）

物理过程及短路电流近似分析 • １）　　--取决于　在　　中的衰减

物理过程及短路电流近似分析 • ２）　　--取决于　在　　中的衰减

物理过程及短路电流近似分析 • ３）　　--取决于　在　　中的衰减

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

同步电机的基本方程、参数和等值电路 • 二、同步发电机稳态运行方程，向量图及等值电路 • １、方程

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • 对称时 • 稳态时 • 仅保留3个方程

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • 代入电压方程，得 • 定子 • 转子

Èq Ùq Ìq Ùd Ìd 第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路 • ２、相量图 • 作图原则：沿转子运动方向，　超前于　　　，q轴相量超前于d轴相量

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路

q jÌdxd rÌ Ùq Ù Ì Ìq d Ùd Ìd 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、等值电路 • １）d,q分开

第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路 • 2）全电流等值电路

q jÌxq Ù δ φ rÌ Ì d 第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路 • 根据电压、电流，确定q、d轴的位置 • 隐极机

凸极机：

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

物理过程及短路电流近似分析

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）交轴 • 原电流　　 ——经　产生压降 • 增量　　　 ——经　　产生压降　（走励磁漏磁通路径）

物理过程及短路电流近似分析 • 电流 • 记 ——q轴(交轴)暂态电势初值（不突变）

物理过程及短路电流近似分析 • 2）直轴 • 原电流 —经产生压降 • 增量 —经产生压降 • （q轴上无绕组）（走励磁主磁通路径） • 因此有

物理过程及短路电流近似分析 • 3)基频电流 • 简化　　暂态电动势（要突变）

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）交轴 • ——q轴（交轴）次暂态电势（不突变）

物理过程及短路电流近似分析 • ２）直轴 • ３）定子基频电流

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

第二章 同步发电机突然三相短路分析