第二章2.4同步发电机(参数)

凸极发电机电压方程
对凸极机，因 xd ≠ xq ，与交 ɺ 轴电流 Iq 对应的电抗是 xq ，方 程变为：
U d = − rI d + xq I q U q = E q − rI q − xd I d
所以 U d + jU q = −r ( I d + jI q ) − jxd I d − jxq ( jI q ) + jEq
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
x d 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。
2011年6月28日星期二
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。
发电机定子绕组电抗
x q 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。 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 x d = x q
ɺ ɺ ɺ ɺ E q = U + rI + jxd I
ϕ
ɺ Eq
q
θ
ɺ jIxd
ɺ I
ɺ U
d
r
U d = − rI d + x d I q U q = E q − rI q − xd I d
ɺ Eq
ɺ I
xd
ɺ U
ɺ ɺ ɺ 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。
xσ
xQσ
xaq
xaq
x = xσ +
'' q
1 1 1 + xaq xQσ
= xq −
Hale Waihona Puke Baidu
2 x aq
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 转子
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定子
定子上3个等效绕组
B相绕组
A相绕组
C相绕组
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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
ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ Eq = U + rI + jxq Iq + jxd Id ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ = U + rI + jxq Id + jxq Iq + jxd Id − jxq Id ɺ ɺ ɺ ɺ = U + rI + jxq I + j( xd − xq )Id ɺ ɺ = EQ + j( xd − xq )Id
凸极机电压方程、向量图和等值电路
ɺ Eq
q
向量图
ϕ
ɺ EQ
ɺ jI d ( xd − xq )
θ
ɺ jIxq
ɺ U
ɺ I
d
r
ɺ Eq
ɺ I
xd
ɺ U
等效电路
ɺ 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
' x d 实质上就是假想直轴等效绕组dd旁边 直轴暂态电抗 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。
xD − xad xd − xad x f − xad
xDσ
xσ
xfσ
xad
xad
1 x = xσ + 1 1 1 + + x ad x f σ x Dσ
'' d
2.4.2同步发电机次暂态参数
' x q 实质上就是旁边有一个短路绕 交轴次暂态电抗 组D时qq绕组的等值电抗。
xq − xaq
xQ − xaq
x d − x ad
x f − x ad
xσ
x fσ
x ad
xad
2 xad = xd − x'd = xσ + 1 1 xf + x ad x f σ
1
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
'' x d 实质上就是旁边有两个短路绕组f和 直轴次暂态电抗 D时dd绕组的等值电抗。
同步发电机的结构和等值
同步发电机各回路电路图
rf
ia
Laa
uf
if
L ff
ra
rb rD rc
LDD
Lbb
ib
uD = 0
iD
Lcc
ic ua ub uc
rQ
uQ = 0
iQ
LQQ
同步发电机电势和磁链方程
ua = − ria + pψ a
ψa = −Laaia − Mabib − Macic + Maf i f + MaDiD + MaQiQ