同步发电机突然三相短路分析详解.pptx

第二章同步发电机突然三相短路分析第1节同步发电机空载情况下定子突然三相短路后的电流波形及其分析同步发电机各绕组示意图空载情况下定子三相短路的电流波形定子三相短路电流的直流分量大小不等，衰减规律相同，衰减时间常数为Ta；交流分量的峰~峰值为三相短路电流包络线间的垂直距离（三相相等），幅值逐渐衰减，直至稳态短路电流。衰减的时间常数分别为：交流分量幅值的表达式：对电机内部物理过程分析所作的假设空载运行时，只有励磁电流产生磁通，扣除漏磁通后，穿过主磁路的主磁路交链定子三相绕组。短路瞬间三相磁链的瞬时值为：1.不计阻尼回路时基频交流分量初始值阻尼回路电流分量阻尼回路电流分量各分量的衰减过程短路电流的近似表达式二、短路电流基频交流分量的初始和稳态有效值稳态短路电流对应的电抗1）稳态值基频交流电流的初始值短路瞬间定子回路突然出现三相交流电流，其合成磁动势企图形成穿过主磁路的磁通，但转子上的励磁绕组为了保持自身磁链守恒而感生直流电流，其相应的磁动势就抵制电枢反应磁通的穿入，而迫使后者走励磁绕组的外侧，即其漏磁路径。不计阻尼回路只考虑励磁绕组影响时的基频交流分量初始值2）不计阻尼回路时基频交流分量初始值2）不计阻尼回路时基频交流分量初始值右图示出计及阻尼绕组D时，突然短路瞬间定子电枢反应磁通的磁路路径。由于阻尼绕组D也要维持其磁链不变，也被挤至D绕组的漏磁路径。3)计及阻尼回路作用的初始值3)计及阻尼回路作用的初始值短路电流交流分量有效值变化的物理过程短路电流交流分量有效值变化的物理过程次暂态-暂态-稳态的物理过程三、短路电流的近似表达式相应的三相交流电流瞬时值全电流的表达式例2-1第三节同步发电机负载下三相短路交流电流初始值暂态一、正常稳态运行时的相量图和电压平衡关系负载下稳态运行和空载下短路稳态时的区别凸极机的电压平衡方程为：隐极机的电压平衡方程为：如何画出相量图，确定d、q轴的位置？例题2-2二、不计阻尼回路时的初始值和暂态电动势1.不计阻尼回路时基频交流分量初始值短路后瞬间的电压平衡方程为（端电压Ud和Uq等于零）：交轴暂态电动势（假想电动势）：（二）直轴方向为了计算先须求和在q、d轴上的分量，需要借助虚拟电动势来决定d、q轴向的问题。三、计及阻尼回路的短路电流初始值和次暂态电动势（二）直轴方向交轴电抗的等值电路短路后瞬时直轴电压平衡方程为：短路后瞬时直轴电压平衡方程为：次暂态电流为：工程计算简便起见：如何画出相量图？看例题2-3第四节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的基本方程(二)定子绕组间的互感第四节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的基本方程(四)定子绕组和转子绕组的互感系数第四节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的基本方程综合相量第四节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的基本方程作业华电习题集同步发电机的基本方程和坐标转换同步发电机各绕组位置示意图正向的选取:定子绕组——绕组电流产生的磁通方向与该相绕组轴线的正方向相反时电流为正值；转子绕组——绕组电流产生的磁通方向与d轴或q轴正方向相同时电流为正值；同步发电机各回路电路图同步发电机各回路电路图发电机六个回路电压方程：二、电感系数1．定子各相绕组的自感系数a相为例电流ia产生的与a相绕组交链的磁链α＝0°、180°a相轴线和d轴重合，只有很小气隙，磁路磁阻最小，磁导最大→Laa最大α＝90°、270°a相轴线和d轴垂直，气隙最大，磁路磁阻最大，磁导最小→Laa最小Laa是转子位置角α的周期偶函数，Laa(α)＝Laa(-α)T＝πLaa是周期为π的偶函数，按偶函数分解傅氏级数（只有余弦项，变化周期为π，只有偶函数）根据假设，定子绕组在空间产生正弦分布磁动势（不计谐波，自感也是正弦形式，忽略四次及以上分量）定子绕组的自感定子三相绕组对称，可得b、c相：2．定子绕组间的互感系数ωa=ωb=ωLab随α角的变化定子绕组间的电感同理3．转子上各绕组的自感系数和互感系数2)转子各绕组间的互感系数为常数4．定子绕组和转子绕组间的互感系数a另一种解释：（2）定子各相绕组与纵轴阻尼绕组间的互感系数小节派克变换逆变换后可得：同理，对于电压和磁链也可进行派克变换：P为系数矩阵以电流关系式为例说明派克变换的意义三相电流对应于三相磁势，式中id和iq分别正比于ia、ib、ic磁势在d轴和q轴上的分量之和。稳态情况下：id和iq正比于三相电流合成的幅值不变的磁势在d轴和q轴上的分量，并均为常数，即直流电流。暂态情况下：id和iq正比于三相电流合成的磁势在d轴和q轴上的分量，并不为常数。转换后的效果磁链方程的坐标变换磁