同步发电机突然三相短路分析(精)

第二章同步发电机突然三相短路分析与无穷大电源的差别１）有限电源２）电机内部有暂态过程３）0,GxUconstconstfconstS波形特征短路电流包络线中心偏离时间轴，说明短路电流中含有衰减的非周期分量；交流分量的幅值是衰减的，说明电势或阻抗是变化的。励磁回路电流也含有衰减的交流分量和非周期分量，说明定子短路过程中有一个复杂的电枢反应过程。第一节物理过程及短路电流近似分析一、空载机端短路电流的组成１、设定条件１）转子上既有工作绕组（），又有阻尼绕组（）２）发电机保持同步转速３）励磁电压为常数，不考虑强励４）短路点在机端fqD,SconstUf第一节物理过程及短路电流近似分析acbzabxyc第一节物理过程及短路电流近似分析ax、by、cz为定子三相绕组ff’为励磁绕组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２、电流组成１）定子电流①交流稳态分量由转子稳态直流分量生成②交流暂态分量——由的直流暂态分量生成，以衰减pi0fipaifdT第一节物理过程及短路电流近似分析——由的直流暂态分量生成，以衰减③直流暂态分量以衰减－保持定子电流不突变合成电流偏离ｔ轴paidTpapappiiiiaiaTD第一节物理过程及短路电流近似分析２）转子主绕组（）的电流①直流稳态分量由外施励磁电压产生②直流暂态分量保持的电流不突变③交流暂态分量由定子直流生成f0fifUfaiffi第一节物理过程及短路电流近似分析3)阻尼绕组定子时，定子基频交流纯无功，旋转磁场反过来,又在定子上生成次暂态电流QD0R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定子直流分量在，上产生基频交流,反过来,在定子上产生直流分量与同轴，使两个绕组自由分量相互影响（改变等效电抗＆时间常数）DQQDiiaiDf第一节物理过程及短路电流近似分析３、定、转子回路电流分量的对应关系直流分量（自由电流分量）：维持绕组本身磁链不突变而感生的电流，其衰减主要由该绕组的电阻所确定；交流分量（强制电流分量）：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定子直流暂态分量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）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）2ifif第一节物理过程及短路电流近似分析当转子磁场不对称时由于不能生成恒定磁场（以为周期变化）为保持初始磁链不变，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衰减关系：Ｐ２３续表第一节物理过程及短路电流近似分析三、空载下突然短路定子基频分量稳态值与初始值的确定初始条件转子(为励磁电流的空载电动势有效值)定子0fi0fi0qE0i第一节物理过程及短路电流近似分析２、稳态电流（）与转子相对静止，不在转子上感应电势定子电抗磁通，定子漏磁通稳态电抗piadRxx0/dadpdqxxxIEx第一节物理过程及短路电流近似分析３、初始值１）无（只有）暂态电抗有效值：Df''(//)dadadfxxxxxxdqpxEI/0第一节物理过程及短路电流近似分析２）有次暂态电抗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四、基频交流过渡过程表达式3个分量，，１、有效值变化过程pipaipaidTtddTtddqppapapxexxexxEIIItIdd1)11()11()(0第一节物理过程及短路电流近似分析２、瞬时值)120cos(2)120cos(2)cos(200000tIitIitIippCppBppA第一节物理过程及短路电流近似分析３、全电流（含直流分量）0000011111()2()()cos()2cosddattTTaqdddddtqTditEeetxxxxxEex第一节物理过程及短路电流近似分析４、时间常数的确定设定：仅计主要绕组（产生直流暂态分量绕组）的电阻取',,ddaTTTfDxxx第一节物理过程及短路电流近似分析１）--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２）--取决于在中的衰减''dTDaiDW''''''1(////)1////dDfadDdDdDfadTxxxxRxRxxxxx第一节物理过程及短路电流近似分析３）--取决于在中的衰减aTaisW'''''1(2//)1(2//)dqdqxxRxxRaaTT第一节物理过程及短路电流近似分析４）--定子开路状态下转子时间常数５）经外接阻抗短路时的电流在定子中串接fT''1()fadfddfdxxRxTTxfTlxlx同步电机的基本方程、参数和等值电路二、同步发电机稳态运行方程，向量图及等值电路１、方程)0()0()1()1(000QQQQQDDDDDffffdqqqqdddUirUUirUirUriUsriUsriU第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路对称时稳态时仅保留3个方程00U00i00,0DQSiifffdqqqddirUriUriUfaddddqqqixxixi第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路代入电压方程，得定子转子()ddqqqqddfadqddqqfadUriixUriixixriixEEixfffirU)qffqEi同步电势，的直流（所产生的磁通在上所产生的旋转电势。（空载电动势）第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路２、相量图作图原则：沿转子运动方向，超前于，q轴相量超前于d轴相量qW090dW09000(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基本方程、参数和等值电路ÌdÙdÌqÙqÈq第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路dqqrdqqqqqddqqqqrqqddxIjUxIjIrUEExIjIrUxIjxIjIrU00或程将代数方程换为相量方第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路qdÙÌÌdÙdÌqÙqrÌjÌdxd第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路3、等值电路１）d,q分开ÌdjxdÙqEqÌqjxqÙd第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路2）全电流等值电路)()()((qddQqddqqdddqdqqqdqdqddqqqqddqqqdxxIjExxIjxIjUxIjxIjxIjxIjUExIjUExxxIjxIjUEExIjxIjUUU（凸极机）隐极机）)进行计算虚构电势（用得QqQExIjUE()(()()()dqdqqqddqqqqddqdqdqqqdqdddqqddqQddqUUUrIIjIxjIxEEUrIjIxjIxxxEUrIjIxEUrIjIxjIxjIxjIxUrIjIxjIxxEjIxx隐极机）凸极机）（第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路根据电压、电流，确定q、d轴的位置φδÌÙrÌjÌxqdq第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路凸极机：物理过程及短路电流近似分析五、负载下突然短路基频电流初值１、初始条件：短路前的电流，电压.|0|..|0||0||0||0|..|0||0|cossinqqqdUUUUjIxUU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|cos()sin()qdqqddIIIIIEUjIx定子电流第一节物理过程及短路电流近似分析２、无下的基频电流初始值1）d轴原电流——经产生压降增量——经产生压降（顶替原负载降压）D0dIdxddxjI0dIdx0qddUxIj第一节物理过程及短路电流近似分析d轴电流记——q轴暂态电势初值dqdqddddddddddxjExjUxIjxjxIjxIjIII//)(/)(00000000qddqUxIjE第一节物理过程及短路电流近似分析2）q轴原电流—经产生压降增量—经产生压降（q轴上无）（顶替原负载降压）因此有0qIdx00ddqUxIjqIqx0dqqUxIjf0qqII00qqqIII第一节物理过程及短路电流近似分析3)基频电流简化暂态电势'0/dqddqIIIIExdqxEI/0..'|0||0|0dEUjxI0/dIEx第一节物理过程及短路电流近似分析３、有下的基频电流初值（类似推导）１）d轴电流——q轴次暂态电势DdqdqddddddddddxjExjUxIjxjxIjxIjIII//)(/)(00000000qddqUxIjE第一节物理过程及短路电流近似分析２）q轴３）定子基频电流''0/qqdIEjxqddqqdxjExjEIII//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４）近似算法近似条件视简化dqxxqdqxjEI/0dqqdxIjUE000第一节物理过程及短路电流近似分析000000000()/()/()//dqdqddddqddqdddIIIEEjxUjIxUjIxjxUjIxjxEjx000dEUjIx——次暂态电势1/dIx第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路一、基本方程与坐标变换（一）正方向的规定１）各绕组轴线正方向定义为磁链的正方向２）按转子旋转方向确定各绕组的相对位置３）转子电流的正方向为产生正向磁通的方向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基本方程、参数和等值电路４、转子电压的正方向为产生正向电流的方向定子电压的正方向为产生负向电流的方向6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第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路cDabdqzabxycDDffQ第二节同步电机的基本方程、参数和等值电路rfLffifufrDLDDiDuDrQLQQiQuQrbrcraLaaL