同步发电机突然三相短路分析-第二讲

第二章同步发电机突然三相短路分析主讲人：黎静华2.1同步发电机突然短路实测波形t=0时同步发电机三相突然短路时的A相电流的实测波形测试条件：转子励磁绕组有励磁、定子回路开路即空载运行情况下，定子三相绕组突然三相短路。2.1同步发电机突然短路实测波形t=0时同步发电机三相突然短路时的励磁电流的实测波形测试条件：转子励磁绕组有励磁、定子回路开路即空载运行情况下，定子三相绕组突然三相短路。2.1同步发电机突然短路实测波形

t=0时,同步发电机定子绕组三相突然短路时的电流波形分解图如下:短路电流波形分解—三相直流分量2.1同步发电机突然短路实测波形短路电流波形分解—交流分量2.1同步发电机突然短路实测波形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。三相短路后内部物理过程和短路电流分析理想电机：有阻尼绕组的凸极式同步发电机

定子方面有静止的三相绕组a、b、c；

转子方面有与转子一起旋转的一个励磁绕组f、

纵轴等效阻尼绕组D和横轴等效阻尼绕组Q。三相短路后内部物理过程和短路电流分析理想电机：忽略磁饱和现象；绕组都是对称的，（实际制作中并不对称）；定子磁势在空间按正弦规律变化；忽略高次谐波（忽略沟槽的作用）。短路后各绕组的磁链及电流分量定子绕组磁链和短路电流分量：转子以ω0的转速旋转，主磁通Φ0交链定子abc绕组，即三相绕组的磁通：短路后各绕组的磁链及电流分量定子绕组磁链：在t=0（短路时刻）瞬间，各绕组的磁链初值为：由于绕组中的磁链不突变，若忽略电阻，则磁链守恒，绕组中的磁链将保持以上值。短路后各绕组的磁链及电流分量短路电流分量：Ψa

i是定子绕组中感应电流所产生的磁链，其中心轴偏离时间轴，则定子电流中包含基频交流iω和直流分量iα。

短路后各绕组的磁链及电流分量三相绕组中的直流分量合成为一个空间静止的磁场:短路后各绕组的磁链及电流分量三相绕组中的直流分量合成为一个空间静止的磁场:当转子纵轴与重合时，气隙最小，则电感系数L大，需小；当转子纵轴与垂直时，气隙最大，则电感系数L小，需大；由于磁阻的变化周期是180°，所以非周期分量包含2倍频分量和直流分量：

励磁回路中的电流分量:励磁电压作用下的依然存在；

2.定子三相交流产生去磁的旋转磁场Ψad=-ψ0,其突然穿越励磁绕组，则励磁绕组要保持磁链不突变，需感生直流电流；3.励磁绕组以同步转速切割空间静止的磁场，将产生基频交流。4.阻尼回路电流分量:磁链轴线在d轴方向的称为直轴阻尼绕组D，

；2.磁链轴线在q轴方向的称为交轴阻尼绕组Q，

；定、转子回路电流分量的对应关系: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；强制电流分量：由电势产生的电流。定、转子回路电流分量的衰减关系:定子绕组自由分量电流、按定子回路时间常数衰减，所以，由静止磁场引起的转子电流、、也按衰减；维持转子绕组磁链不突变的自由分量电流、起到励磁电流的作用，其衰减变化引起定子周期分量电流由初始的衰减到的衰减远快于，则可认为衰减完毕，变化甚少；定、转子回路电流分量的衰减关系:定子三相短路后，近似不变而衰减到零的过程的衰减时间常数为，其主要由阻尼绕组的电阻所确定，是衰减到的过程；衰减到零的过程的衰减时间常数为，其主要由励磁绕组的电阻所确定，是衰减到的过程；

短路电流基频交流分量的稳态值:稳态短路时的电枢反应定子绕组电压方程：短路电流基频交流分量的初始值:不计阻尼回路时基频交流分量初始值：因I’产生的电枢反应磁通

所经的磁路为绕励磁绕组外侧，其对应的电压降为，则电压方程为短路电流基频交流分量的初始值:计及阻尼回路时基频交流分量初始值

I”

：

I”为计及阻尼回路时初始基频交流电流----次暂态电流；

为绕励磁绕组和阻尼绕组外侧的定子磁通所对应的电抗----次暂态电抗。短路电流基频交流分量分析:次暂态暂态稳态I”短路电流的近似公式:基频交流分量电流的近似公式：突然短路过程中，电枢反应引起磁路变化，相应的阻抗分别为：

阻尼电流衰减完毕

稳态

突然短路过程中，电枢反应引起磁路变化，相应的电流分别为：

阻尼电流衰减完毕

稳态

短路电流的近似公式:基频交流分量电流的近似公式：突