同步发电机突然三相短路分析ppt课件

1、第二章同步发电机忽然三相短路分析 n与无穷大电源的差别n有限电源n电机内部有暂态过程 n0,GxUconstconstfconstS波形特征n短路电流包络线中心偏离时间轴，阐明短路电流中含有衰减的非周期分量；n交流分量的幅值是衰减的，阐明电势或阻抗是变化的。n励磁回路电流也含有衰减的交流分量和非周期分量，阐明定子短路过程中有一个复杂的电枢反响过程。第一节 物理过程及短路电流近似分析 n一、空载机端短路电流的组成 n、设定条件 n转子上既有任务绕组，又有阻尼绕组 n发电机坚持同步转速 n励磁电压为常数，不思索强励 n短路点在机端fqD,SconstUf第一节 物理过程及短路电流近似分析acbza

2、bxyc第一节 物理过程及短路电流近似分析nax、by、cz为定子三相绕组nff为励磁绕组n转子铁心中的涡流隐极机或闭合短路环凸极机为阻尼绕组第一节 物理过程及短路电流近似分析n、电流组成n定子电流 n交流稳态分量n由转子稳态直流分量生成 n交流暂态分量 n 由的直流暂态分量生成，以衰减 pi 0fipaifdT第一节 物理过程及短路电流近似分析n 由 的直流暂态分量生成，以衰减 n直流暂态分量以衰减坚持定子电流不突变 n合成电流偏离轴 pai dT papappiiii aiaTD第一节 物理过程及短路电流近似分析n转子主绕组的电流 n直流稳态分量 n由外施励磁电压产生 n直流暂态分量 n坚

3、持的电流不突变 n交流暂态分量 n由定子直流生成 f0fifUfaiffi第一节 物理过程及短路电流近似分析n3)阻尼绕组n定子 时，定子基频交流纯无功，旋转磁场 n反过来, 又在定子上生成次暂态电流n QD0R 0,QaQDADDii不穿过产生自由分量在穿过DAipai 第一节 物理过程及短路电流近似分析n定子直流分量在 ， 上产生基频交流,n反过来,在定子上产生直流分量 n 与 同轴，使两个绕组自在分量相互影响改动等效电抗时间常数 DQQDiiaiDf第一节 物理过程及短路电流近似分析n、定、转子回路电流分量的对应关系n直流分量自在电流分量：维持绕组本身磁链不突变而感生的电流，其衰减主要由

4、该绕组的电阻所确定；n交流分量强迫电流分量：由电势产生的电流。第一节 物理过程及短路电流近似分析第一节 物理过程及短路电流近似分析n定子直流暂态分量n与转子交流暂态分量 相对应用以抵消产生穿过定子绕组的磁通n 截割定子直流分量生成的磁通产生基波交流，合成磁场在转子上反向旋转与电流磁场相对静止相互对应 2ifif第一节 物理过程及短路电流近似分析n当转子磁场不对称时 n 由于不能生成恒定磁场以 为周期变化为坚持初始磁链不变，定子产生倍频交流分量予以补偿 0180出现负峰值磁阻最小时，出现正峰值磁阻最大时，22ii第一节 物理过程及短路电流近似分析n衰减关系：n续表第一节 物理过程及短路电流近似分

5、析n三、空载下忽然短路定子基频分量稳态值与初始值确实定 n初始条件 n转子 (为励磁电流 的空载电动势有效值) n定子 0fi0fi0qE0i第一节 物理过程及短路电流近似分析n、稳态电流与转子相对静止，不在转子上感应电势n定子电抗磁通 ， 定子漏磁通 n稳态电抗 piadRxx0/dadpdqxxxIEx第一节 物理过程及短路电流近似分析n、初始值n无只需n暂态电抗 n有效值： Df(/)dadadfxxxxxxdqpxEI/0第一节 物理过程及短路电流近似分析n有 n次暂态电抗 n次暂态电流有效值 D)/(Dfaddxxxxx dqpxEi /0第一节 物理过程及短路电流近似分析n四、基频

6、交流过渡过程表达式 n 3个分量 ， n、有效值变化过程 pipaipai dTtddTtddqppapapxexxexxEIIItIdd1)11()11()(0第一节 物理过程及短路电流近似分析n、瞬时值)120cos(2)120cos(2)cos(200000tIitIitIippCppBppA第一节 物理过程及短路电流近似分析n、全电流 含直流分量0000011111()2()()cos()2cosddattTTaqdddddtqTdi tEeetxxxxxEex第一节 物理过程及短路电流近似分析n、时间常数 确实定n设定：n仅计主要绕组产生直流暂态分量绕组的电阻n取,ddaT T Tf

7、Dxxx第一节 物理过程及短路电流近似分析n-取决于在中的衰减dTfaifW/1(/)11()/faddfadffaddffdfadxxxTxxxRRxxxRRxxxx第一节 物理过程及短路电流近似分析n-取决于在中的衰减dTDaiDW1(/)1/dDfadDdDdDfadTxxxxRxRxxxxx第一节 物理过程及短路电流近似分析n-取决于在中的衰减aTaisW1(2/)1(2/)dqdqxxRxxRaaTT第一节 物理过程及短路电流近似分析n-定子开路形状下转子时间常数n n经外接阻抗短路时的电流n 在定子中串接fT1()fadfddfdxxRxTTxfTlxlx 同步电机的根本方程、参数

8、和等值电路n二、同步发电机稳态运转方程，向量图及等值电路 n、方程)0()0()1 ()1 (000QQQQQDDDDDffffdqqqqdddUirUUirUirUriUsriUsriU第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n对称时 n稳态时n 仅保管3个方程00U00i00,0D QSi ifffdqqqddirUriUriUfaddddqqqixxixi第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n代入电压方程，得 n定子n转子 ()ddq qqqd dfadqd dqqfadUrii xUrii xi xrii xE Ei xfffirU)qffqEi同步电势，的直流（所产生的磁通在

9、上所产生的旋转电势。（空载电动势）第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n、相量图 n作图原那么：沿转子运动方向，超前于，q轴相量超前于d轴相量qW090dW09000(9090dqjqdj用轴 相 量 表 达 轴 相 量 时 应 乘前 转）用 轴 相 量 表 达轴 相 量 时 应 乘后 转第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路ddqqq第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路dqqrdqqqqqddqqqqrqqddxI jUxI jI rUEExI jI rUxI jxI jI rU00或程将代数方程换为相量方第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路qdddqqrjdxd第二节

10、 同步电机的根本方程、参数和等值电路n3、等值电路nd,q分开 djxdqqEqqjxqdd第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n2全电流等值电路)()()(qddQqddqqdddqdqqqdqdqddqqqqddqqqdxxI jExxI jx I jUxI jxI jxI jxI jUEx I jUExxxI jxI jUEExI jxI jUUU（凸极机）隐极机）)进行计算虚构电势（用得QqQEx I jUE()()()()dqdqqqddqqqqddqdqdqqqdqdddqqddqQddqUUUr IIjI xjI xEEUrIjI xjI xxxEUrIjIxEUrIjI

11、xjI xjI xjI xUrIjIxjIxxEjIxx 隐极机）凸极机）（第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n根据电压、电流，确定q、d轴的位置 rjxqdq第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n凸极机：物理过程及短路电流近似分析n五、负载下忽然短路基频电流初值 n、初始条件：n短路前的电流，电压 .|0 |.|0 |0 |0 |0 |.|0 |0 |c o ssinqqqdUUUUjIxUU 端 电 压 （ 消 耗 在 负 载 上 ）第一节 物理过程及短路电流近似分析.|0 |.|0 |0 |.|0 |0 |.|0 |0 |0 |c o s ()s i n ()qdqqddI

12、IIIIEUj Ix 定 子 电 流第一节 物理过程及短路电流近似分析n、无下的基频电流初始值n1d 轴 n原电流 经产生压降n增量 经产生压降 顶替原负载降压 D0dIdxddxjI0dIdx0qddUxI j第一节 物理过程及短路电流近似分析nd轴电流n记 q轴暂态电势初值 dqdqddddddddddxjExjUxI jxjxIjxI jIII/)(/)(00000000qddqUxI jE第一节 物理过程及短路电流近似分析n2q轴 n原电流 经 产生压降 n增量 经 产生压降 nq轴上无 顶替原负载降压 n因此有 0qIdx00ddqUxI jqIqx0dqqUxIjf0qqII00q

13、qqIII第一节 物理过程及短路电流近似分析n3)基频电流n简化暂态电势0/dqddqIIIIExdqxEI/0.|0|0|0dEUjxI0/dIEx第一节 物理过程及短路电流近似分析n、有下的基频电流初值 类似推导 nd轴电流n nq轴次暂态电势 Ddqdqddddddddddx jEx jUxI jx jxIjxI jIII /)(/)(00000000qddqUxI jE 第一节 物理过程及短路电流近似分析nq轴n定子基频电流0/qqdIEjxqddqqdx jEx jEIII /00.|0|0|0qdqdEUjxId 轴 次 暂 态 电 抗第一节 物理过程及短路电流近似分析n近似算法n

14、近似条件 视 n简化 n dqxx qdqxjEI /0dqqdxI jUE 000第一节 物理过程及短路电流近似分析000000000() /() /() /dqdqddddqddqdddIIIEEjxUjIxUjIxjxUjI xjxEjx000dEUjI x次暂态电势1/dIx第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n一、根本方程与坐标变换n一正方向的规定 n各绕组轴线正方向定义为磁链的正方向n按转子旋转方向确定各绕组的相对位置n转子电流的正方向为产生正向磁通的方向n定子电流的正方向为产生负向磁通的方向第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n、转子电压的正方向为产生正向电流的方向n

15、定子电压的正方向为产生负向电流的方向n6绕组模型，定子abc三相绕组，励磁绕组ff，d轴阻尼绕组DD，q轴阻尼绕组QQ第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路cDabdqzabxycDDffQ Q第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路rfLffifufrDLDDiDuDrQLQQiQuQrbrcraLaaLbbLccuaubucicibia第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n二根本方程与坐标变换n电压方程 6个绕组 n dtdirdtdirdtdirUdtdriUdtdriUdtdriUQQQDDDffffCCCBBBAAA00第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n、磁链方

16、程 n,同理， 下标一样时为自感L,下标不同时为互感M 自磁链互磁链aaaababcacfafDadQaqi Li Mi Mi Mi Mi Mbc第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMML第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n、磁链方向中的电感 n大部分为变量随转子位置变化而变化 第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n、坐标变换Par

17、k变换 n变换的数学概念 n对定子参数实施变换 n从静止的A、B、C坐标系d、q、0坐标系其中d、q坐标以旋转n转子速度RR第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n可视为引入中间变量n对原变量实施代换，使新方程中不出现变量电感 n原变量n换成新变量 CBAF,CBAPFqdF,0 ,0,1qdFPCBAF第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n变换的物理概念 n在定子上建立三个假想绕组，等效替代绕组，n，分别与d，q轴重合，并以旋转n将，d轴分量注入n将，q轴分量注入 dq0ABCdqRABCdABCq第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n将原零轴分量保管在原绕组上 n零轴分量同

18、频，通相，同幅的分量，在d,q轴上投影为0，因此应有n变换表达式： 0000002coscos(120 )cos(120 )32sinsin(120 )sin(120 )31()3dABCqABCABCFFFFFFFFFFFF 第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n矩阵方式： CBAPFqdF,0 ,0 ,1qdFPCBAF212121sinsinsincoscoscos32212121)120(sin)120(sinsin)120cos()120cos(cos320000CBACBAaaP1sincos1sincos1sincos1CCBBAAP第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n、d , q , 0坐标系中的磁链方程 P38.(2-61)n各元素均为常量 第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n、d,q,0坐标系中的电压方程 P41 2-67nA,B,C系中：fDQdqfDQABCRSfDQABCiirrUU0000 ,qdfDQABCfDQdqRSfDQdqPiirrUU0000第二节 同步电机的根本方程、参数和等值电路n按ABCABCABCdqPPdtPd)(001010000()0(1)(1)0ABCdqABCdqABCdqdqqdqdqdqdPPP PPPPss第二节 同步电机的根本方程、参