同步发电机的暂态过程及异常运行

第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
图10-6 三相突然短路后励磁电流的波形
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
励磁电流的周期分量if~将在转子上产生一个脉振磁动势，将 此磁动势分解成两个幅值相等、转向相反的旋转磁动势，再考虑 到转子本身的转速，则反向磁动势将在空间静止不动，正向磁动 势将以两倍同步转速在空间旋转，后者将在定子三相绕组内感应 出一组二次谐波短路电流。
励磁绕组内将感应出一个基波频率的周期分量if~。在t=0+时，该 周期分量if~的值恰好与Δif=的值相等，相反，以满足励磁电流不 能跃变的换路条件。随着时间的推移， if~将和感生它的定子非周 期分量一起以时间常数T衰减。
图10-6表示突然短路后整个励磁电流的波形，图中1表示If0， 2表示考虑了Δif=，3表示再加上if~后的波形。
的电抗远大于电阻，短路时电枢电路接近于纯电感性，因此此时
的电枢反应基本为纯直轴去磁性的电枢反应。
稳态短路时，电枢磁动势是一个恒幅、同步旋转的旋转磁动
势，与转子相对静止，转子中没有感应电流。突然短路时，突然
出现的直轴去磁性电枢反应将在励磁绕组内产生感应电流Δif=。 根据换路定律，在短路初瞬，励磁绕组的磁链不能跃变，所以由
所以严格地说，定子短路电流一般应为周期分量、非周期分 量和二次谐波等三个分量之和。
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
10.1.3 突然短路电流对电机的影响 突然短路所引起的各种不良影响主要是由于短路初瞬过大的
冲击电流所引起的。过大的电流流过电枢绕组，将使绕组电阻ra 上的功率损耗大幅度增加。但由于冲击电流仅在几秒钟内就衰减 为稳态短路电流，而一般同步发电机其稳态短路电流往往还不及 额定电流大，因此在此极短促的时间内，突然短路所产生的热能， 对电机温度的升高几乎不会有所影响。
1、玻璃体温计：最常见的体温计 2、电子体温计 3、耳温体温计 4、多功能红外体温计
第1三0章、同测步温发部电位机的暂态过程及异常运行
1、口腔温度 2、腋窝温度 3、直肠温度 4、鼻咽温度和深部鼻腔温度 5、食管温度 6、鼓膜温度 7、其他部位测温
第1四0章、临同床步意发义电机的暂态过程及异常运行
期分量产生二束去磁的电枢反应磁通 和a一d 束电枢漏磁通 s ； 励磁绕组中的感应电流Δif=则使主磁通 0增加一束，主 极漏磁通 fs 亦增加一束。由于感应励磁电流所产生的磁链的增
量恰好与去磁的电枢反应磁链相等，因此在短路初瞬，励磁绕组
的磁链保持不变，满足换路条件。同样可以看出，在短路初瞬，
A相磁链亦保持不变。对于B相和C相绕组，考虑到短路电流中的 非周期分量以后，其磁链亦保持不变。
期分量iB~(0+)为
－1
iB~ (0 ) [Im (Im Im )e Ta ]sin(120)
(10-7)
由于短路初瞬电流不能跃变，故B相电流中必有一个非周期的自由
分量iB=，使
iB~(0+)+iB=(0+)=iB(0-)
(10-8)
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
由此可知，B相电流的非周期分量 iB 0.866Im 。由于此分
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
再考虑到与电枢反应磁路相并联的电枢漏磁磁路，可得瞬态
时电枢的等效直轴磁导 d 为
d s ad s
1
1
1
(10-2)
ad fs
式中Λs为电枢的漏磁磁导。由于电抗正比于磁导，于是可得
瞬态时从电枢端点来看，同步电机所表现的等效直轴电抗，即直
轴瞬态电抗 rd 为
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
2. 短路电流的周期分量
设空载运行时的励磁电流为If0，If0产生主磁通 0 ，0将在
定子三相绕组内感生励磁电动势E0。由于有E0，三相短路时定子 绕组内将产生对称的三相短路电流，这组对称的三相电流就会形
成电枢旋转磁动势，并产生相应的电枢反应。由于定子绕组本身
依据
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
体温是人体四大生命体征之一。 正常人的体温是相对恒定的，它通过大脑和丘脑下部
的体温调节中枢调节神经和体液的作用，使产热和 散热保持动态平衡。
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
一、体表温度与深部温度
1.深部温度
2.体表温度
第1二0章、同测步温发方电法机的暂态过程及异常运行
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
图10-2 突然短路后转子转过90°电角度时，电机内的磁场分布
第10章把图1同0-步2中发电电枢机反的应暂磁态通过、程主磁及通异的常增运量行和励磁绕组漏磁通的
增量加以归并，可得图10-3。图10-3的特点是，把励磁绕组中感应
电流Δif=所产生的磁场，不作为主磁场的增强，而作为瞬态时电枢 反应磁通所经过的磁路发生变化(因而对应的电抗亦发生变化)这样
(1) 在整个电磁瞬态过程中，转子转速保持为同步转速。 (2) 不计磁饱和，因而可利用叠加原理来分析。 (3) 突然短路前，发电机是空载运行。 (4) 转子上只有励磁绕组。
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
10.1.1 突然短路时定子绕组电抗的变化 图10-1表示一台三相同步发电机的示意图，定子上装有A、B、
A相电流的上、下包络线与横坐标对称，即A相电流中仅有周期分
量。在短路初瞬，A相电流的初始幅值 Im 很大(标么值可达4～7)，
以后A相电流逐步衰减，经过2～4 s，瞬态实际消失，短路电流就 下降到稳态值Im。
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
图10-4 ψA(0)=0 (a) A相电流； (b) B相电流； (c) C相电流
C三相绕组，转子上仅有励磁绕组。设电机原先为空载运行，当 转子主极轴线转到与A相绕组轴线垂直(θ0＝-90°，A相磁链为零) 时，定子端点发生了三相突然短路。
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
图10-1 A相磁链ψA(0)=0时发生三相突然短路
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
图10-2画出了突然短路后转子转过90°电角度时，励磁电流 If0、Δif∞和三相短路电流中的周期分量所产生的磁场分布示意图。 与图10-1所示短路前的情况相比较，短路以后，短路电流中的周
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
同步发电机的暂态过程及异常运行
10.1 同步发电机三相突然短路 10.2 同步发电机的异常运行 10.3 同步发电机的失磁运行 10.4 同步发电机常见故障及处理方法 习题
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
10.1 同步发电机三相突然短路
同步电机突然短路时，电枢(定子)电流和相应的电枢磁场幅 值会发生突然变化，定、转子绕组间出现了变压器感应关系，转 子绕组中将会感生电动势和电流，此电流又会反过来影响定子绕 组的电流。因此，突然短路过程要比稳态短路复杂得多。为了简 化分析，作如下假设：
if=为
－1
if If0 Δif If0 Δif e Td
式中， Td 为直轴瞬态时间常数。
(10-5)
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
体温监测第Biblioteka 0章 同步发电机的暂态过程及异常运行
学习目标
• 1、能阐述体温变化的临床意义 • 2、能掌握常用体温监测的方法 • 3、能选择正确的监测体温的方法 • 4、及时了解体温情况，为病情变化提供治疗
量是自由分量，因此随着时间的推移，它将按指数曲线衰减，即
1
iB 0.866Im e Ta
(10-9)
式中，Ta为电枢电流中非周期分量衰减的时间常数，称为电枢时
间常数。同理可知，C相电流中除周期分量外，亦有一个非周期
分量iC=。 定子短路电流中的非周期分量，将在电机内产生一个固定不
动的电枢磁动势和磁场。当同步旋转的转子“切割”这一磁场时，
短路初始瞬(即t=0+时)，A相电流周期分量的瞬时值为零。在短路
前一瞬间(即t=0-时)，电机为空载，A相电流亦为零，因此对A相而
言，满足短路初始瞬间电流不能跃变的换路条件，所以A相电流
中没有非周期的自由分量。
对B、C两相来说，情况就不一样。以B相为例，短路前一瞬
间，iB(0-)=0, 在短路初瞬(即t=0+时)，根据式(10-6)，B相电流的周
为
－1
i~
I
m
(Im
Im )e
Td
sin(t
)
(10-6)
式中， 为各相的初相角； 对A相， 0 ； 对B相，
120 ；对C相， 120 。
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
3. 短路电流中的非周期分量
若突然短路时A相的主磁链为零，则该瞬间A相励磁电动势的
瞬时值将为最大。由于短路电流滞后于励磁电动势90°，因此在
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
图10-4(b)和(c)表示B相和C相电流的波形图。从图可见，B相 电流的上、下包络线与横坐标不对称，这说明除了周期分量之外， B相电流中还有一个非周期分量。同理可知，C相电流中除周期分 量外，亦有非周期分量。把B、C两相的周期分量与A相相比较， 可知这三个周期分量的初始幅值、衰减速率和稳态幅值完全相同， 差别仅在于相位不同，B相的周期分量滞后于A相120°电角度，C 相又滞后于B相120°电角度。为什么突然短路电流的初始幅值会 这样大，某些相中除周期分量外还会出现非周期分量，下面从物 理概念来说明这两个问题。
时，主磁通 0 和励磁电动势E0将按同样的倍数增大，从而引起
短路电流周期分量初始幅值的大幅度增大。与稳态短路电流Im
相比较，这一增大的部分 Im Im 就称为短路电流的瞬态分量。
由于Δif=不是由外加励磁电压uf所产生，而是一个感应电流，因此 它是一个无源的自由分量。随着时间的推移，Δif=将按指数曲线逐 步衰减，如图10-5所示。用式子表示时，励磁电流的非周期分量
即rad rad rfs
a,d而直r1a轴d 瞬 态rad电1枢rf反s 应 磁a1导d
1
将成为
1
(10-1)
式磁中导：，Λad为fs直轴r1f主s 气。隙的磁导，ad
1；ad Λfs为f励s 磁绕组的漏磁
rad
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
图10-3 从电枢端点看，突然短路磁场图
xd xs
1
1
1
xad xfs
(10-3)
式中，xfs为励磁绕组的漏抗。和稳态时相比较，由于瞬态时的电
枢磁导 d 要比稳态时的Λd小很多，因此直轴瞬态电抗 xd
直轴同步电抗xd小很多，所以突然短路电流要比稳态短路电流大
很多。
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
10.1.2 突然短路电流 1. 突然短路电流的示波图 图10-4(a)表示三相突然短路时A相电流的波形图。从图可见，
的效果来处理。换言之，即认为突然短路初瞬主磁通和励磁绕组的
漏磁通均未发生变化。但由于励磁绕组中感应电流Δif∞所生磁动势 的抵制，瞬态时电枢反应磁通在通过主气隙以后，将绕道励磁绕组
的漏磁路闭合。相应地，瞬态时直轴电枢反应磁通所经磁路的磁阻
rad 将变成直轴主气隙的磁阻rad与励磁绕组漏磁阻rfs的串联值，
此产生的磁链Lff Δif=应与电枢绕组所产生的直轴 去磁性磁链Mfaid相抵消, 即
Lff Δif=-Mfaid=0
(10-4)
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
由此可见，Δif=一方面由去磁性的电枢反应感应产生，另一方 面，它又起到抵消电枢反应的作用。
Δif=的出现，使励磁电流从原先的If0增大为If0+Δif=, 不计饱和
1、 体温升高：正常人体温36.5~37.5 ℃，体温升高超 过正常范围即为发热 。
发热原因：感染性发热和非感染性发热两大类 发热分度： 按发热的高低可分为低热 、中等热度 、
高热 、 超高热 ；发热的类型有稽留热 、 弛张热 、 间歇热 、 波状热 、回归热和不规则热等 处理原则：物理降温、药物降温
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
图10-5 突然短路时励磁电流的非周期分量
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
随着Δif=的逐步衰减，定子短路电流中的周期瞬态分量将同
时衰减, 直至Δif=衰减为零，励磁电流恢复到If0，短路过程就进
入稳态短路。所以，突然短路时，定子电流的周期分量i~可表示
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
2、体温降低 体温低于 35 ℃为体温过低： 危重患者、 极度衰弱的
患者失去产生足够热量的能力 ，导致体温 低温治疗： 临床上由于病情需要，常采用人工冬眠或
物理降温作为治疗措施
第10章 同步发电机的暂态过程及异常运行
作业 1、发热的类型有哪几种 ? 2、发热常用的处置方法有哪些 ?