同步电机课件：第十章同步发电机的运行（突然短路）

1、1第十章第十章 同步发电机的特殊运行同步发电机的特殊运行（10.310.3突然短路突然短路）突然短路突然短路dKxEI0回顾： 短路特性和短路比NKCIIk0)(7 . 06 . 0航空电机瞬时大电流！瞬时大电流！210.3 10.3 同步发电机的突然短路同步发电机的突然短路irdtd 10-3-110-3-1突然短路的基本概念突然短路的基本概念ireu 忽略线圈电阻 r，超导体：, 0 dtd 常数闭合超导线圈的磁链守恒原理：闭合超导线圈的磁链不变0 LMLiL 电阻消耗能量，电流、磁链会衰减！ 分两步研究突然短路：短路瞬间，衰减过程0 M e i L Li310-3-2 10-3-2 三相

2、突然短路物理过程的分析三相突然短路物理过程的分析三相突然短路瞬间：设：1、转子转速不变，为同步速，顺相序旋转 2、电机磁路不饱和 3、突然短路前为空载 4、励磁电压不变 5、三相突然短路瞬间定子A相绕组轴线与磁极轴线之间的夹角为电角度 6、忽略线圈电阻 r，超导体4一、电枢绕组的磁链和电流 )120cos()120cos()cos(000 tttmCmBmA )120cos()120cos(cos000000 mCmBmA闭合超导线圈的磁链守恒产生电流，形成磁链 000CCCiBBBiAAAi 短路前:短路后:电枢电流产生励磁产生磁链守恒：磁链守恒：？5恒值恒值一、电枢绕组的磁链和电流 )12

3、0cos()120cos()cos(000 tttmCmBmA )120cos()120cos(cos000000 mCmBmA闭合超导线圈的磁链守恒产生电流，形成磁链 000CCCiBBBiAAAi 000000000)120cos()120cos()cos(CmCCCiBmBBBiAmAAAittt )120cos()120cos()120cos()120cos(cos)cos(000000OmOmCOmOmBmmALtLiLtLiLtLi 短路前:短路后:LiL 交流分量(周期分量)直流分量(非周期分量)2IIm BBii CCii AAiiLImm 磁链守恒：磁链守恒：Lm xEm0

4、)cos(omt tEtdtdemm sinsin0 m0mE 6 000000000)120cos()120cos()cos(CmCCCiBmBBBiAmAAAittt 0cos2 I)cos(20 tI一、电枢绕组的磁链和电流 )120cos()120cos()cos(000 tttmCmBmA )120cos()120cos(cos000000 mCmBmA闭合超导线圈的磁链守恒产生电流，形成磁链 000CCCiBBBiAAAi 短路前:短路后:LiL 交流分量(周期分量)直流分量(非周期分量)2IIm BBii CCiixELLImmmm0 磁链守恒：磁链守恒： AAii )120co

5、s()120cos()120cos()120cos(cos)cos(000000OmOmCOmOmBmmALtLiLtLiLtLi 7 CCCBBBAAAiiiiiiiii一、电枢绕组的磁链和电流三相电流交流分量：（周期分量） )120cos(2)120cos(2)cos(2000 tIitIitIiCBA三相电流直流分量(非周期分量) ： )120cos(2)120cos(2cos2000 IiIiIiCBA00cos2)cos(2 ItI 三相电流t=0瞬间 ：0)0()0(0)0()0(0)0()0(CCCBBBAAAiitiiitiiiti8一、电枢绕组的磁链和电流定子磁链产生？定子磁

6、链产生？9二、转子绕组的磁链和电流电枢绕组电流产生了旋转磁场（磁势F）和静止磁场（磁势F-）（阻尼绕组、励磁绕组）10二、转子绕组的磁链和电流电枢绕组电流产生了旋转磁场（磁势F）和静止磁场（磁势F-）定子磁势F：与磁极同速同向旋转，与励磁磁势方向相反,建立磁通ad 阻尼绕组、励磁绕组：产生电流iD-和 if-，阻止磁通ad穿过绕组(保持原磁通f不变) 磁通ad 始终循阻尼绕组和励磁绕组的漏磁路径而闭合。（阻尼绕组、励磁绕组）Ki i励磁定子磁势F-：建立空间静止的磁场，相对于转子是旋转的阻尼绕组、励磁绕组：产生电流iD和 if，阻止磁通穿过绕组fIi电枢Difi Di fi阻尼这些电流是相辅相

7、成，同时产生的（箭头表示这些电流是相辅相成，同时产生的（箭头表示分析路径）分析路径）直流分量电流一次形成，当直流分量电流一次形成，当r =0 时，永不衰减时，永不衰减交流分量电流由直流分量电流产生，是有源交流分量电流由直流分量电流产生，是有源 ( (感应感应) )量量电流成因11 三、绕组突然短路电流的大小Ki i励磁fIi电枢Difi Di fi阻尼电流成因DDDiii iiiKffffiiIi xELLImmmm0 xEI0 (突然短路)dKxEI0(稳态短路)12 三、绕组突然短路电流的大小Dfadxxxadx 1111 直轴超瞬变电枢反应电抗xEI0 oadEBHFI xxxadd （

8、超瞬变短路电流)直轴超瞬变同步电抗O很长的气隙很长的气隙xd” 超瞬变电抗极大极大瞬变电流fadxxaddxxxx 111 0dxEI 直轴瞬变同步电抗adadadxxx YJF30：0.123 0.188 2.08(23IN)13 三、绕组突然短路电流的大小Ki i励磁fIi电枢Difi Di fi阻尼电流成因DDDiii iiiKffffiiIi 0dxEI (突然短路)直流分量电流一次形成，r 0 时，按指数规律衰减交流分量电流由直流分量电流产生，是有源(感应)量TteIi/0 1410.3.3 三相突然短路电流的分析三相突然短路电流的分析(电流衰减规律): Di: i: fiaaaar

9、xrLrLT ffdrLT DDdrLT msTa44.1 msTd38.8 msTd32. 1 例：msTd32. 1 msTa44.1 1510.3.3 三相突然短路电流的分析三相突然短路电流的分析(电流衰减规律): Di: i: fiaaaarxrLrLT ffdrLT DDdrLT msTa44.1 msTd38.8 msTd32. 1 例：1610.3.3 三相突然短路电流的分析三相突然短路电流的分析(电流衰减规律): Di: i: fiaaaarxrLrLT ffdrLT DDdrLT msTa44.1 msTd38.8 msTd32. 1 例：1710-3-3 不对称突然短路不对

10、称突然短路线线突然短路：xxEId03xxEId03单相突然短路：003xxxEId003xxxEId10.3 10.3 同步发电机的突然短路同步发电机的突然短路18小小 结结二、超瞬变电流一、磁链守恒原理(超导理论)Dfadxxxaddxxxx 1111 0dxEI 三、瞬变电流fadxxaddxxxx 111 0dxEI 四、稳态短路电流addxxx dKxEI0 dddxxxx 10.3 10.3 同步发电机的突然短路同步发电机的突然短路19 CCCBBBAAAiiiiiiiii一、电枢绕组的磁链和电流讨论：1 1、t =0+ , iA(0)= ? 2、什么条件下，iA = 0 ? 3 3、iA max= ? (iA max)max= ? 4、三相电流是