同步发电机突然三相短路分析演示文稿

〔一)发电机回路电压方程和磁链方程
下面分别讨论这些电感系数
1．定子各相绕组的自感系数
2．定于各相绕组间的互感系教
3、转子各绕组的自感系数
转子上各绕组是随着转子—起转的。无论是凸极 机还是隐极机，转于绕组的磁路总是不变的．即 转子各绕组的自感系数为常数．令它们表示为：
4．转子各绕组间的互感系数
3)短路发生在发电机的出线端口。如果短路发生在 出线端外，可以把外电路的阻抗看作定子组电阻 和漏抗的一部分，故短路后的物理过程和出线端 口短路是完全一样的。
为了简明起见，仍讨论空载情况下突然短路的情形
(一)定子短路电流分量
〔二)励磁回路电流分量
(三)阻尼回路电流分量
三、短路电流基频交流分量的初始和稳态有效值
第二节 同步发电机的基本方程、参数及等 值电路
本节将讨论同步发电机(同样适用 于同步电动机)的基本方程、稳态 运行时的分析以及发电机定子回路 突然受到扰动时发电机的参数等
一、同步发电机的基本方程和坐标转换
下将从电路的—般原理来推导同步发电机 的基本方程，这样可以更完整地拿握发电 机的数学模型，并更清楚地理解有关参数 的意义。
(二)初始值 基频交流分量初始值的分析比较复杂，为简明起见先不计 阻尼回路的作用
1、不计阻尼回路时基频交流分量初始值I’（或I’d)
四、短路电Fra Baidu bibliotek的近似表达式
五、负载下短路后的短路电流基频交流分 量初始值
以下将仅介绍工程实用上最需计算的基频交流电流的初 始值
(一)不计阻尼回路时基频交流分量初始值I’
3)定子及转子的槽和通风沟不影咱定子及转子绕组的电感， 即认为电机的定于及转子具有光滑的表面：
4)电视铁芯部分的导磁系数为常数，即忽略磁路饱和的影 响，在分桥中可以应用叠加原理。
假设：
1)在暂态过程期间同步发电机保持同步转速，即只 考虑电磁暂态过程，而不计机械暂态过程；
2)发生短路后励磁电压始终保持不变，即不考虑短 路后发电机端电压降低引起的强行励磁(第四节 除外)；
由这两个耦合绕组的等值电路决定，都含有一个衰减快 的分量和一个衰减慢的分量。在q轴方向只有Q绕组， 其中直流自由分量只有一个时间常数，其值取决于rq和 定子绕组短路时Q绕组的等值电抗。在确定id中直流自 由分量两个衰减分量的大小时，采取了这样的假定。即
从电机内部物理过程分析产生各种分量的机理，在分析 中主要应用超导体闭合回路磁链守恒，任意闭合回路磁 链不能突变原理以及同步电机电枢反应原理。
假设同步发电机是理想电机
1)电机转子在结构上对本身的直铀和交铀完全对称，定子 三相绕组完全对称，在空间互相相差120。电角度；
2)定于电流在气隙中产生正弦分布的磁势，转子绕组和定 子绕组间的互感磁通也在气隙中按正弦规律分布：
同步发电机突然三相短路分析演示文稿
第一节 同步发电机突然三相短路的物理过程 及短路电流的近似分忻
本节在实测的短路电流波形的基础上，应 用同步发电机的双反应原理和超导回路的 磁链守恒原理，对短路后的物理过程和短 路电流的表达式作近似分析。
一、空载情况下三相短路的电流波形
实测波形： 同步发电机 在转子有励 磁而定子回 路开路即空 载运行情况 下，定子三 相绕组端突 然三相短路 后的电流波 形
(五)次暂态电动势
在本节中、运用发电机的基本方程分析了发电机突然短 路的情形。在分析过程中对于绕组的电阻作了某些近似 的处理。现对这两节分析的结果归纳如下几点：
(1)同步发电机在三相突然短路后．短路电流中除了基频 交流分量外，还有直流分量(严格说是一个频率很低的 分量)和两倍基频交流分量(严格地说近似两倍基颜)。由 于实际的电机总有阻尼绕组、故两倍基濒交流分量很 小．可以忽略不计。因此，这与第一节的近似分析是一 致的。
波形的变化规律及波形分解：
定子：三相短路中均有直流，短路电流中的直流分量，三 相的大小不等，但衰减规律相同。交流分量幅值是逐渐 衰减今按指数衰减规律分析．可知交流分量包含有按两
个大的时称间为常T数d’衰。减交的流分分量量，最一终般衰将减时至间稳常态数短小路的电称流为。Td’’，
转子：
二、定子短路电流和转子回路电流分量的分祈
5．定于绕组与转子绕组间的互感系数
1．磁链方程的坐标变换
2．电压平衡方程的变换
二、同步发电机稳态运行方程、相量图和等值电路
三、基本方程的拉氏运算形式和运算电抗
第三节 应用同步发电机基本方程(拉氏运算形式) 分析突然三相短路电流
二、计及阻尼绕组时纳短路电流
工程实际所关心的是发电机定子短路电流，若能 求得其中的基频交流电流，则短路全电流也基本 能确定了，因为若略去倍频分量，则直流分量的 起始值在空载短路情况下与基频交流分量的短路 瞬时值大小相等，方向相反。
（一）稳态值
基频交流分量的稳态值即稳态短路电流。若忽略 定子电阻，稳态短路电流的电枢反应只有直铀分 量，其表达式为：
(2)短路电流基颇交流分量初始幅值很大(在例题中是额定 电流的3—4倍)，经过衰减而到稳态值。基频交流分量 的初始值是由次暂态电动势和次暂态电抗或暂态电动势 和暂态电抗决定的。次暂态电动势或暂态电动势虽然是 虚构电动势(无法测得)但是由于它正比于转子绕组的磁 链，在突然短路前后〔实际上，对于定子方面的其它突 然扰动，如负荷突然变化等也都如此)保持不变，因而 可以用它在正常远行时的值来计算短路后瞬时的基频交 流电流。 短路电流稳态值总是由空载电动势稳态值和Xd决定
(3)直流分量(包括两倍基领交流分量)的衰减规律主要取 决于定子电阻和定子的等值电抗(介于X‘’d和X‘’q及X‘d和 X’q间的某平均值),基频交流分量的衰减规律和转子绕组 中直流分量的衰减规律是一致的、后者取决于转子绕组
的等值回路。对于无阻尼绕组电机，只有励磁绕组中有 直流自由分量．它的衰减主要取决于rf和定子绕组短路 情况下励磁绕组的等值电抗。对于有阻尼绕组电机。在 d铀方向有f和D绕组，它们中的直流自由分量衰减规律