同步发电机的基本方程

电力系统电磁暂态分析，SDUST，介绍，电力系统稳态分析，电力系统暂态分析，电磁暂态(故障分析)，机电暂态(稳定性分析)，过程内容，介绍，电力系统稳态分析：相位分析应具备的条件：线路电流幅度、频率、相位不随时间变化。电力系统基本概念网格元素的参数和等效电路电力系统潮流计算有效功率和频率调整无功和电压调整，介绍，电力系统电磁暂态分析：电力系统的暂态：从一个稳定运行状态转换到另一个稳定运行状态的过程；电力系统受到干扰后立即进入暂态，各电量发生变化，严格意义上不能使用相控分析！同步发电机基本方程电力系统三相短路分析和计算对称组件方法不对称故障分析和计算，介绍，瞬态过程分类：波动过程：操作(如开关操作)和与雷电过电压相关的电流，电压波传播，最短过程(us ms级)-高压工程(绝缘体设计) 机电瞬态过程：与系统振动、稳定性破坏、异步运行等相关的随时间变化的发电单位功率角度、速度、系统频率、电压等的变化，较长的过程持续时间(s m)-稳定性分析，振动、拉力同步，简介，段落：用于所有异常相位之间或中性接地系统人为原因：运行人员的误操作(未分解的地线闭路、杆弦隔离刀闸等)、工程、战争、纽约停电前后的比较，布什除了灯光闪烁外，整个纽约市几乎陷入黑暗，作为短路的结果，高电流(数万或数十万安培):发热(I2R)、电磁力(f)短路离电源不远、持续时间更长的情况下，并行运行的发电机不同步，损坏了系统运行的稳定性，可能导致大规模停电。这是段落最严重的结果。如果发生不对称短路，三相不平衡电流会从相邻通信线路检测电动势，影响通信。简介，8.14结果：损失负荷6180万千瓦，5000万居民失去电力供应，美国体统20多台(包括9座核电站)，美国加总100多台，预计损失：100亿美元，事故统计，简介，段落类型3相段落运行经验表明，架空输电线路是电力系统中较弱的环，短路发生的概率最高。，f (3): 5% f (2): 4% f (1，1): 8% f (1): 83%，简介，段落电流计算的意义，是网络结构规划设计的基础。2015年，上海部分500kV总线上的短路电流将超过60kA，500kv断路器无法切断这么大的短路电流！短路电流太大，断路器无法消除短路，可能会发生大事故。电源系统保护配置的基础。介绍，与其他课程的关系电路原理机电电源系统稳态分析课程的特点需要稳健的基本知识计算，作业重要学习本课程的重要性专业主干课程电气工程师必须：设计(设计部门)保护设置计算(调度、保护)事故分析(运行)，介绍，评估方法卷面评分：70%一般评分未来50年，主要电力仍将来自同步发电机。至少工作50年的三峡系统最复杂的因素之一，电磁瞬变过程，左右电力系统的电磁瞬变过程。同步发电机建模方法很重要的电力工程大师都要对电机理论有很深的造诣。高敬德(19221996)电机转换过程专家，张明涛(1907 1985)，节3-1基本前提，SDUST，3-1基本前提，第一，同步发电机结构，转子侧：旋转带转子的励磁绕组f、纵向等效阻尼绕组d和水平轴等效阻尼绕组q。隐藏极同步发电机，没有两条阻尼绕组。3-1基本前提，3-1基本前提，实际电动机的定子，理想同步发电机的概念，(1)定子a，b，c三相绕组是空间间相互差120，完全对称和完全相同的三个绕组。(2)电机转子在结构上分别与垂直轴和水平轴对称。(3)定子、转子芯同轴和光滑表面(固定，忽略转子的槽)，忽略齿谐波；(4)定子绕组沿定子均匀分布。这样，定子电流在气隙中产生正弦分布的磁电势，定子绕组和转子绕组之间的相互磁通也在气隙中以正弦为单位分布。(5)磁路具有线性、不饱和、滞后和涡流损耗，忽略皮肤效应，3-1基本前提，理想电机假说的准确度问题，“理想电机”模型对电力系统的瞬态和动态分析足够精确，可以满足电力系统分析的需要。只有涉及发电机内部过程(例如转子绕组的匝间短路分析)，才需要时变电磁场分析方法。3-1基本前提，同步发电机各绕组轴线正方向图，旋转：逆时针旋转转子正方向；Dq轴：在d轴沿转子旋转的方向上，q轴90度电角磁通量：每根绕组的磁通量正方向与每根绕组的正方向一致。电流：每个绕组产生正向磁链的电流为正电流方向，3-1基本前提，2，非正向选择假设，每个电路电压和电流关系，3-1基本前提，3-2节同步发电机的原始方程，SDUST，记住：定子绕组电位方程： 3-2同步发电机的原始方程，定子绕组的磁通量(a相):类似于其他绕组，磁通量方程：根据3-2同步发电机的原始方程，假设磁力线是线性的，因此：上述方程共由12个方程组成，其中18个工作变量(电压，电流)，能解3-2同步发电机的原始方程，同步电动机方程吗？同步电动机原始方程：(1)定子各相绕组的磁感应(a相)，3-2同步发电机的原始方程，2，电感，意思是：以同步速度拖动转子，a相绕组的过流，其他绕组打开，a相绕组发生的自身。注意：绕组的磁感应与绕组本身的形状和周围磁路的情况有关。0，气隙最小值，最大磁导，最大磁导；90、气隙最大、最小磁导、磁电感最小值；3-2同步发电机的原始方程、转子在不同位置时的a相磁电感、: d轴与a轴的电气角度、3-2同步发电机的原始方程、180点气隙最小值、磁导最大值、磁电感最大值；270、气隙最大、最小磁导、磁电感最小值；磁电感Laa的变分规律表明，a相磁电感系数是alpha角的周期函数，其变化周期为。偶数函数，3-2同步发电机的原始方程，将周期性双函数分解为不等式系列时，仅包含余弦项，函数变化周期时，只要偶数，就减去3-2同步发电机的原始方程4次以上。例如，a和b相之间的互感Lab，(2)定子绕组的互感，3-2同步发电机的原始方程，意思：a相绕组流过单位电流，其他绕组开放，b相绕组产生的磁通量。注意：绕组的相互感觉与各绕组的形状及周围磁场的情况有关。3-2同步发电机的原始方程，转子在不同位置互感Lab，-30时气隙最小，磁导最大，互感最大；60、气隙最大、最小磁导、互感最小；3-2同步发电机原始方程，150，最小气隙，最大磁导，互感；240、气隙最大值、最小磁导、互感最小值；Ab两个绕组在空间上计算为120的差，从a相量子中相交链到b相绕组总是负磁通，即定子绕组之间的互感常数为负，因此3-2同步发电机的原始方程。3-2同步发电机的原始方程(例如，如果在磁滞a相轴30上设置轴1)，则当d轴在相同角度之前或之后时，ab相绕组互感路径的磁导率相同。也就是说，Lba等于 30的双函数。互感Lab的变化规律表明，定子互感系数也是alpha角度的周期函数，其周期为。3-2同步发电机的原始方程，定子是圆对称的，因此无论转子返回到什么位置，看到的定子都是相同的。转子以任何角度旋转，对应于转子d轴，q轴的磁路保持不变。转子绕组的磁电感Lff、LDD和LQQ分别是变更为Lf、LD和LQ的常数。(3)转子绕组的磁感和互感，3-2同步发电机的原始方程，转子绕组的互感也必须是常数。两个纵轴绕组(励磁绕组f和阻尼绕组d)之间的互感LfD=LDf=常量。转子的纵轴绕组和横轴绕组相互垂直，因此互感为零。也就是说，LfQ=LQf=LDQ=LQD=0。3-2同步发电机的原始方程，(4)定子绕组和转子绕组之间的互感系数，以励磁绕组和定子a相绕组之间的互感Laf为例，3-2同步发电机的原始方程，0时转子d轴与a相绕组轴匹配，互感最大；90点，两个缠绕轴相互垂直，两者之间的相互感觉为零；3-2同步发电机的原始方程，180点，2绕组轴反转，互感系数具有负最大值；在270中，两个卷轴相互垂直，两者之间的相互感觉为0。互感Laf的变化表明，定子绕组和转子绕组之间的互感系数是alpha角的循环函数，其周期为2。3-2同步发电机的原始方程，转子绕组绕定子绕组旋转；转子在不同位置对各绕组本身的影响不同。固定、转子绕组之间的互感、定子磁性、互感周期变化、转子绕组磁感和转子绕组互感是唯一常数。电压，磁通原始方程是变系数微分方程，很难求出解析解。，3-2同步发电机的原始方程，结论：3-3节d，q，0坐标系的同步发电机方程，SDUST，1。在Parker转换磁通方程中出现可变系数的原因是：(1)转子的旋转导致了固定、转子绕组之间的相对运动，因此固定、转子绕组之间的互感系数相应地发生了周期性变化。(2)电子只是在磁线上各相对于d轴和q轴的非任意对称的轴对称，电子的旋转也带来定子绕组的磁感和互感的周期性变化。同步电动机稳态对称运行时，电枢磁电位振幅保持不变，以恒定速度相对于转子固定。可以表示为以同步速率旋转的向量。如果定子电流显示为一个同时旋转的公共淡入度，则相位量在所有时间点都是相同的相位，与值成正比，如图3-11所示。图3-11两个坐标系中的共同电流相位正投影关系可通过两个不同的投影获得，并通过此转换将三相电流ia、IB、IC转换为等效二相电流id和IQ。可以想象：这两种电流是定子的两个等效绕组DD和QQ的电流。此等效定子绕组DD和QQ与转子一起旋转，而不是在空间中静态旋转，例如实际的a、b、c三相绕组。等效绕组中的电流产生的磁电势相对于转子是静态的，遇到的磁路磁电阻是常数，相应的电感系数也是常数。由表达式(3-27)确定的id和IQ是固定子绕组内存在固定的三相对称电流时的常数。也就是说，等效DD，QQ绕组的电流是DC。如果固定绕组中存在三相不对称电流，则在平衡的三相系统中，如果满足ia IB ic=0，则三相电流仍可以用一个公共相量表示，但此时，由于公共相量的振幅和速度不固定，因此在d轴和q轴上的投影也将改变振幅。定子三相电流构成不平衡系统时，三相电流是三个独立变量，原来只有两个新变量(d轴元件和q轴元件)不足以表示三个变量。为此，需要另外选择第三个新变量i0，其中值为，i0是定子电流的0轴分量。您可以规划、a、b、c座标系统到d、q、0座标系统的转换。这可以用矩阵形式表示，在三相电流不平衡时，每个相位电流包含相同的0轴元件i0。定子三相绕组是完全对称的，因此在空间中相互位移120全角，在气隙中三相0轴电流的合成磁电势为零，因此与转子绕组相交的链不会产生磁通量。只产生定子绕组的交链磁通，其值与转子的位置无关。上述转换称为帕克转换。示例3-1，d，q，0系统的电势方程，左乘法p， dq0=p ABC导致由d，q，0轴分量表示的电势方程，3.d，q，0系统的磁通方程和电感系数，功率公式，(1)转子速度保持不变，等于额定速度。(2)电机纵轴三圈线只有一个共同磁通，同一双绕组相交链没有漏磁导。3.同步发电机稳态运行的电势方程，1。基本方程的实用化，(3)在定子电位方程中省略变压器电位，即，此假设适用于考虑定子电路的电磁瞬变或定子电流的非周期分量的情况。(4)定子电路的电阻仅在计算定子电流的非周期分量衰减时计算，在其他计算中省略。预设方程式为(1)，(2)两个假设条件(P83，Eq)，分别表示励磁电流对定子绕组的互感磁通链(即空载磁通量)及其感应电势，Eq通常表示空载电势。稳态，等效阻尼绕组的电流为0，励磁电流为常数。如果省略定子电阻r，则定子电位方程为2。在正常状态下工作的电位方程、相控图和等效电路、表达式中，相控形式：选择q轴作为虚拟轴，并且比q轴落后90度的方向为实际轴，则：相应的交流等效电路如图3-12所示。、图3-12突出极机器等价电路(a)纵轴(b)横轴、银(3-49)可以一起