同步发电机突然三相短路分析.ppt

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 ）有限电源 ）电机内部有暂态过程 ）,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。,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 、设定条件 ）转子上既有工作绕组（ ），又有阻尼绕组（ ） ）发电机保持同步转速 ）励磁电压为常数，不考虑强励 ）短路点在机端,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,、电流组成 ）定子电流 交流稳态分量 由转子稳态直流分量 生成 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 直流暂态分量 以 衰减保持定子电流不突变 合成电流偏离轴,第一节 物理过程及短路电流近似分析,）转子主绕组（ ）的电流 直流稳态分量 由外施励磁电压 产生 直流暂态分量 保持 的电流不突变 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,、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,衰减关系： 续表,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,、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,、初始值 ）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,）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 ， ， 、有效值变化过程,第一节 物理过程及短路电流近似分析,、瞬时值,第一节 物理过程及短路电流近似分析,、全电流 （含直流分量）,第一节 物理过程及短路电流近似分析,、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,） -取决于 在 中的衰减,第一节 物理过程及短路电流近似分析,） -取决于 在 中的衰减,第一节 物理过程及短路电流近似分析,） -取决于 在 中的衰减,第一节 物理过程及短路电流近似分析,） -定子开路状态下转子时间常数 ）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 、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,第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路,、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,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,第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路,3、等值电路 ）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,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,第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路,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 、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,、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 简化 暂态电势,第一节 物理过程及短路电流近似分析,、有 下的基频电流初值 （类似推导） ）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,）q轴 ）定子基频电流,第一节 物理过程及短路电流近似分析,）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 ）各绕组轴线正方向定义为磁链的正方向 ）按转子旋转方向确定各绕组的相对位置 ）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,、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,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,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,、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,、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,、坐标变换Park变换 ）变换的数学概念 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,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,）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 ， ， ， 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,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,、（d , q , 0）坐标系中的磁链方程 P38.(2-61) 各元素均为常量,第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路,、d,q,0坐标系中的电压方程 P41 2-67 A,B,C系中：,第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路,按,第二节 同步电机的基本方程、参