清华大学电力系统 同步发电机的数学模型21

长江三峡水电枢纽

同步汽轮发电机的转子同步水轮发电机的转子气隙

定子

同步发电机的FLASH.SWF

11

定子上3个等效绕组

a 相绕组

b 相绕组

c 相绕组

转子上3个等效绕组

同步发电机简化为：定子3个绕组、转子3个绕组、气隙、定子铁心、转子铁心组成的6绕组电磁系统励磁绕组

d 轴等效的阻尼绕组轴等效的阻尼绕组Q

15d 轴

q 轴120度

120度

120度

定子、转子铁心同轴（忽略定、转θ

sin )M F =磁动势零点

θ

的，无饱和，无磁滞和涡流损耗，

19

磁链与电流、电压的参考正方向

1、设转子逆时针旋转为旋转正方向；

3、定子三相绕组端电压的极性与相电流正方向按发电机惯例来定义，即

正值电流i a 从端电压u a 的正极流出发电机，b 、c 相类似。

定子绕组的正电流产生负的磁链！！

2、定子三相绕组磁链ψa ，ψb ，ψc 的正方向与a 、b 、c 三轴正方向一致;

+

-21

5、d轴上的励磁绕组f、阻磁链正方向与d轴磁链正方向与q轴的正方向一致；正电流由端电压，因此绕组电阻：

a 相绕组

b 相绕组

c 相绕组

＋

26

励磁绕组d 轴阻尼绕组

轴阻尼绕组

绕组、

28

绕组的磁链方程－6个

定子绕组的磁链a 相绕组的磁链＝

a 相绕组电流产生的自磁链＋

b 相绕组电流产生的互磁链＋

c 相绕组电流产生的互磁链＋励磁绕组电流产生的互磁链＋D 绕组电流产生的互磁链

＋

Q 绕组电流产生的互磁链

31

转子绕组的磁链励磁绕组的磁链＝

a 相绕组电流产生的互磁链＋

b 相绕组电流产生的互磁链＋

c 相绕组电流产生的互磁链＋励磁绕组电流产生的自磁链＋D 绕组电流产生的互磁链＋

Q 绕组电流产生的互磁链

36

a 相绕组磁路磁阻（磁导）的变化与转子d 轴与a 相绕组轴线的夹角θa (=ωt )有关

磁路的磁导λaa ,自感L aa 为θa 的周

期函数，周期为π。

θa

θa ＝±π/2

磁路磁导最小，自感最小

a θa ＝0，π磁路磁导最大，自感最大

a

磁导变化的规律

直流分量

2 θa 周期函数

-π-π/2 0 π/2 π即a 绕组的自感为

a

t s aa L L L θ2cos +=期为π。

θa ＝π小，互感绝对值θa ＝5大，互感绝对值a 、b 相差120)

30(2cos 0

,,,, +−−=−=

=i i i i i a

b

ba L M i L Q D f c b θψ

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48

d 轴正方向与a 轴正方向相反时，互感为负最大

d 轴

a 轴

d 轴正方向与a 轴正方向重合时，互感为正最大；

d 轴a 轴

d 轴与a 轴垂直时，互感为0

a 轴

同步发电机的转子运动方程

M m

M e

M D

ω/p p （p p 极对数）

输入的机械转矩、输出的电为等效半径

2

21mD

mR ＝