第二章2.4同步发电机(参数)解析

同步发电机的结构和等值
同步发电机各回路电路图
rf
+
uf
if
L ff
-
rD
uD 0
iD
LDD
rQ
uQ 0
iQ
LQQ
Laa ra rb Lbb
rc Lcc
ia ib ic ua ub uc
同步发电机电势和磁链方程
ua ria p a
a Laaia Mabib Macic Maf i f MaDiD MaQiQ
x D x
x f
xad
x'd' x
1
1 1
1
xad x f xD
2.4.2同步发电机次暂态参数
交轴次暂态电抗 xq' 实质上就是旁边有一个短路绕 组D时qq绕组的等值电抗。
xq xaq
xQ xaq
x
xQ
xaq
xaq
x'q' x
1
1
1
xq
xa2q xQ
xaq xQ
同步发电机三相短路时的电流波形
同步发电机
本节知识点：
认识同步发电机的结构 稳态运行模型及相关参数 暂态运行模型及相关参数
同步发电机结构
同步发电机简化等值图
气隙
2020年10月15日星期四
转子
定子
定子上3个等效绕组
B相绕组
A相绕组
C相绕组
2020年10月15日星期四
转子上3个等效绕组
q轴等效的阻 尼绕组
励磁绕组
d轴等效的阻 尼绕组
对凸极机，因 xd xq ，与交 轴电流 Iq 对应的电抗是 xq ，方
程变为：
Ud rId xq Iq Uq Eq rIq xd Id
所以
Ud jUq r(Id jIq ) jxd Id jxq ( jIq ) jEq
Eq U rI jxqIq jxd Id U rI jxqId jxqIq jxd Id jxqId U rI jxqI j(xd xq )Id EQ j(xd xq )Id
空载电势和功角是暂态计算和稳定性分析的 初始条件。
隐极发电机电压方程
由于隐极机时 xd xq
Eq U rI jxd I
Eq
q
jIxd
U
I
Ud rId xd Iq Uq Eq rIq xd Id
d
r
xd
I
Eq
U
Eq 为同步机的空载电势， U 为发电机端电压相量，I 为电流相量。
凸极发电机电压方程
xd xad
x f xad
x
x f
xad
xad
x'd x
1 1 1
xd
xa2d xf
xad x f
同步发电机暂态参数
次暂态电抗的磁通分布
2.4.2同步发电机次暂态参数来自直轴次暂态电抗x
'' d
实质上就是旁边有两个短路绕组f和
D时dd绕组的等值电抗。
xD xad xd xad
x f xad xad
由于转子和定子绕组之间的相对旋转，加之凸极机 转子d轴和q轴方向上结构不对称，使得磁链方程中的自 感和互感系数随转子旋转其数值也周期性变化，也就是 说回路的电压方程是变系数微分方程，难以求解。 解决方程：park变换
发电机定子绕组电抗
xd 就是将励磁绕组开 路，定子施加三相对称 电流并使其产生的定子 合成磁势产生单纯直轴 磁场时，任意一相定子 绕组的电抗，称为直轴 同步电抗。
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。
2020年10月15日星期四
同步发电机的结构
定子：a、b、c三相绕阻 转子：励磁绕阻f；
实际的同步电机或是在转子极面上装 阻尼条，或是隐极机本身的整块转子具有 阻尼绕阻作用。可以用等效的D、Q绕组 来代表它们。
凸极机电压方程、向量图和等值电路
向量图
I
Eq
q
EQ jId ( xd xq )
jIxq
U
等效电路
d
r
xd
I
Eq
U
j(xd xq )Id
同步发电机暂态参数
同步发电机直轴磁通分布
（a）带负荷运行（稳态） （b）短路瞬间
同步发电机暂态参数
直轴暂态电抗 xd' 实质上就是假想直轴等效绕组dd旁边 有一个短接绕组f情况下的等值电抗。把dd和f绕组看作 一个副绕组短路的双绕组变压器，等值电路如下图。
发电机定子绕组电抗
xq 就是将励磁绕组开 路，定子施加三相对称 电流并使其产生的定子 合成磁势产生单纯交轴 磁场时，任意一相定子 绕组的电抗，称为交轴 同步电抗。
稳态电势方程、向量图和等值电路
同步机稳态电压方程的应用
由已知的发电机运行状态（电压、电流、功 率因数角）及给定的铭牌参数求取空载电势 和功角。