第三章同步发电机的基本方程PPT课件

c f
0 0
0 0
r 0
0 rf
0 0
0 ic
0
i
f
转
0
D
0
0
0
0
rD
0
iD
0
Q 0 0 0 0 0 rQ iQ
v ：各绕组端电压；i :各绕组电流；r :定子每相绕组电阻； ψ:各绕组的总磁链； ψ dψ:磁/ d链t 对时间的导数。
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电力系统分析 第三章 同步发电机的基本方程
d
a
q
y
n
c
D
a
f xx
Q
b
z
b c
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电力系统分析 第三章 同步发电机的基本方程
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正方向确定的描述：
定子三相绕组ax、by、cz中心轴线a、b、c彼此相差 120°。c相滞后a相轴线120°，b相轴线滞后a相 240°。
转子极中心线用d表示，纵（直）轴；极间轴q横（交） 轴。按转子旋转方向，q轴滞后d轴90°。 励磁绕组ff轴线与d轴重合；阻尼绕组用相互正交 短接线路表示；DD纵轴阻尼绕组轴线与d轴重合； QQ横轴阻尼绕组与q轴重合。 隐极机转子涡流效应可用阻尼绕组等效，外形不同， 凸极机特例。
4. 定子绕组沿定子均匀分布，电机空载，转子恒速旋转时，转 子绕组的磁动势在定子绕组所感应的空载电势是时间的正弦 函数。
5. 电机的定子和转子具有光滑的表面。（即不考虑定转子槽、
通风沟等）
Go:正向选取
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同步发电机各绕组轴线正方向示意图（凸极）
_
ea = －d dt = －
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3.2 同步发电机的原始方程 一、电势方程和磁链方程
根据规定的正方向，定子和转子各回路的矩阵电势方程：
Va
定
Vb
a r 0 0 0 0 0 ia
b
0
r
0
0
0
0
ib
Vc V
f
d dt
LaQ = LQa
Lbf = Lfb LbD = LDb LbQ = LQb
Lcc Lab = Lba LQQ = LQ LDQ = LQD Lcf = Lfc LcD = LDc LcQ = LQc
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电力系统分析 第三章 同步发电机的基本方程
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二、电感系数 1．定子各相绕组的自感系数
现代电力工业中，无论是火力发电、水力发电或核能发 电，几乎全部采用同步交流发电机。
电机的电枢布置在定子上，励磁绕组布置在转子上（旋 转式磁极）。
同步发电机的转速n(转/min)、系统频率(Hz)之间的关 系：
n=60f/p
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电力系统分析 第三ຫໍສະໝຸດ Baidu 同步发电机的基本方程
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根据转子结构形式 隐极式发电机
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3.1 基本前提
一、理想同步电机的假设
1. 忽略磁路饱和、磁滞、涡流影响，假设电机铁心部分导磁系 数为常数。（即线性元件、叠加原理）
2. 电机转子在结构上对于纵轴（d）和横轴（q）分别对称。
3. 定子的a、b、c三相绕组的空间位置互差120°，完全对称而 又相同的三个绕组，气隙中产生正弦分布的磁势。
凸极式发电机
气隙均匀 气隙不均匀
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本章内容提要
在一定前提条件下，提出同步发电机的原始方程； 通过派克变换，实现从a、b、c系统到d、q、0坐
标系统的转换，得到发电机的基本方程及其标幺 制形式；
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电力系统分析 第三章 同步发电机的基本方程
a相为例
a绕组有电流ia Fa＝ωaia
ωa为a相绕组的等效匝数
λad和λaq分别表示沿d轴和q轴方向气隙磁通路径的磁导
a
d
q
d轴分量Facosα Φad adFa cos
Fa
α
q轴分量Fasinα
Φaq
aq Fa
sin
ω
a
x
定子绕组漏磁通
Φ a s Fa
λsσ：漏磁通路径的磁导
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二、电感系数
定子绕组自感系数
Laa
定子绕组间互感系数 Lab = Lba
转子绕组自感系数
Lff = Lf
Lbb Lab = Lba LDD = LD
转子绕组间互感系数 LfD = LDf LfQ = LQf
定转子绕组间互感系 数
Laf = Lfa LaD = LDa
D
LDa
Q LQa
Lcb Lfb LDb LQb
Lcc Lfc LDc LQa
Lcf Lff LDf LQf
LcD LcQ ic
LfD
LfQ
if
LDD LDQ iD
LQD LQQ iQ
abc fDQ
Lss
LRS
LSR LRR
iabc
i
fDQ
Laa:绕组a的自感系数 Lab:绕组a和绕组b之间的互感系数
第3章 同步发电机的基本方程
3.1 基本前提 3.2 同步发电机的原始方程 3.3 d、q、0坐标系的同步电机方程 ※ ※ 3.4 同步电机的常用标幺制 3.5 基本方程的拉氏运算形式 3.6 同步电机的对称稳态运行
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电力系统分析 第三章 同步发电机的基本方程
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同步发电机的回忆复习
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vabc v fDQ
ψabc ψ fDQ
rS
0
0 iabc
rR
i
fDQ
各绕组的磁链方程矩阵形式
rs:定子电阻矩阵 rR:转子电阻矩阵
a Laa Lab Lac Laf LaD LaQ ia
b
Lba
Lbb
Lbc
Lbf
LbD
LbQ
ib
c f
Lca Lfa
Go:正向选取
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电力系统分析 第三章 同步发电机的基本方程
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同步发电机的回路图 转子
定子
rf
if
vf
ef
ef ea
eb
eD
ec
eQ
V 转子0
f D
f rf i rDiD
f
定子VVba
a b
ria rib
0 Q rQiQ
Vc c ric
ia
+
r
va
ea
Ψ正方向——i正方向——轴线正方向
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电力系统分析 第三章 同步发电机的基本方程
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二、假定正向的选取
定子回路 定子电流的正方向——绕组中性点流向端点的方向 各相感应电势的正方向与相电流的相同 向负荷侧看，电压降落方向与相电流正向一致。
转子 各个绕组感应电势的正方向与本绕组电流的正方向相同 向励磁绕组提供正向励磁电流的外加励磁电压是正的 两个阻尼回路的外加电压为零