同步发电机突然三相短路分析1

转子绕组的 自感
6、电感 (Inductance)
abc fDQ


LSS

LRS
LSR iabc
LRR


i fDQ

• 定子
定子
变？
变？
• 转子
转子
变？
(1) 转子绕组自感及互感
转子绕组的自感
恒定（常数） Lff、LDD、LQQ
转子绕组间互感
恒定（常数） M fD、M DQ
垂直时=0
M DQ、M fQ
(2) 定子与转子绕组间互感
a
a
d
x
++
ax
• • d+
a 00
•
a
•
+
900
a
x
+•
a
+•
x
+
d 1800
+a
•
d
•
2700
M f
900 1800
maf
0
2700 3600

M af maf cos M aD maD cos
坐标变换，使易分析、易处理
变换由美国工程师派克在1929年首次提出（其后不久， 苏联学者戈列夫也独立地完成了大致相同的工作），一 般称为派克变换。
1.派克变换 2.派克变换下同步电机电流、磁链及电压方程
把定子绕组上的变量变换到转子上
0. 变换概述
• abc坐标系方程
U RI d

dt
MI
• 时变系数 M ，方程难分析、难计算
rQ
iQ
LQQ
ia
La
ra rb Lb
ib
rc
Lc
ic
ua ub uc
? 阻尼绕组中有无电流
4、电压方程－－电关系
ua r 0 0 0 0 0 ia a

ub

0
r
0
0
0
0

ib


b

uc u f


0 0
0 0
•顾毓秀提出前进后退分量法（文理大师） •章名涛在国际上率先采用拉普拉斯变换求解电机的短路电流 •高景德 电机过渡过程理论的大专家
理想同步电机 Synchronous Machines
• 转子、定子绕组对称 • 磁势、磁通正弦分布 • 不计饱和
励磁绕组
来自百度文库
q轴等效的 阻尼绕组
d轴等效的 阻尼绕组
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。
10000kW水轮机转子
发电机结构
隐极式同步电机的类型
N
+
S
隐极式
凸极式同步电机的类型
N
S
S
+
N
凸极式
发电机结构
凸极机的阻尼绕组在同步发电机中起抑制转子振荡的作用 隐极机的定子铁芯等效为阻尼绕组
同步发电机是电力系统分析的基础
• 电力系统最复杂的元件之一； • 同步电机电磁暂态过程左右了电力系统电磁暂态过程； • 同步电机建模方法非常重要
2、正方向的选取 a
d x+
b
z
•
+
+D
+Q
•
D
+
f + +
•
• • •
+ + +
+
f•
•Q
•
bq
•
•
c
y+
Ψabc与iabc相反（由 于定子产生的磁
场具有去磁作用）
ΨfDQ与ifDQ相同
a •
为da轴之间的
夹角
c
3、同步电机回路图
rf
uf
if
Lff
rD
uD 0
iD LDD
uQ 0
M cf L ff
M cD M fD
M M
cQ fQ


i
ic
f



D


M
Da
M Db
M Dc
M Df
LDD
M
DQ


iD

Q M Qa M Qb M Qc M Qf M QD LQQ iQ
定转子绕组间的互感
转子绕组间的互感
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis
（九）
主讲人：卞建鹏
1
第 9 章 同步发电机突然三相短路分析
1、同步电机的基本方程与参数 2、同步电机稳态运行时的基本方程与向量图 3、 同步电机突然三相短路的物理分析 4、同步发电机的暂态参数和等效电路 5、 自动调节励磁装置对短路电流的影响
9.1 同步发电机的基本方程与参数 • abc坐标系下的方程
• 派克-戈列夫变换
• 凸极机、隐极机稳态方程与参数、向量图
•汽轮发电机一般采用隐极式结构。受转子机械强度的限制，直 径较小，长度较长。卧式结构
汽轮发电机结构
国产200MW汽轮发电机定子铁心
国产300MW汽轮发电机
水轮发电机结构
•水轮发电机一般采用凸极式结构。转速低，极数多，要求转动 惯量大，故其特点是直径大，长度短。分为卧式与立式结构
•
d Lcc l0 l2 cos 2( 120 )
d 1800
2700
？隐极机l2＝？
(4) 定子绕组间互感
b• x +
b
a d
a •
y
+
d
b• x +
b
a
a •
y
+
300
a
600
a
b• x +
b
b•
a
x
•
+
y +
b
a •
yd
+
d 1500
MaQ maQ cos( 90 ) maQ sin
(3) 定子绕组自感
a
a
d
La
x
ax
a
+
• d+
•
l2 l0
900
0
900
1800 2700

a
00
a 900
Laa l0 l2 cos 2
x
+
ax
•
+
a
Lbb l0 l2 cos 2( 120 )
2400
300 0 600 1500 2400
m2
m0
Ma
Mab Mba [m0 m2 cos2( 30)] Mbc Mcb [m0 m2 cos2( 90)] Mac Mca [m0 m2 cos2( 150)]
9.1.2 派克-戈列夫变换 Park’s Transformation dqo Transformation
定子绕组的 自感
定子绕组间的互感
a Laa M ab M ac M af M aD M aQ ia

b


M
ba
Lbb
M bc M bf
M aD
M
bQ


ib


c f



M M
ca fa
M cb M fb
Lcc M fc
r 0
0 rf
0 0
0 0


ic if


d dt

c f

0

0

0 0
0 0
0 0
0 0
rD 0
0


iD

rQ iQ

D Q

5、磁链方程－－磁关系(Flux Linkages Equation)