电力系统暂态分析(2)ppt-第二章同步发电机突然三相短

iD iQ
反过来,在定子上产生直流分量 ia
与 D
f
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）
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。
初始条件
转子 i f 0
( Eq 0 为励磁电流 i f 0 的
空载电动势有效值)
定子 i 0
第一节 物理过程及短路电流近似分析
２、稳态电流（ ip ）与转子相对静止， 不在转子上感应电势
定子电抗磁通 ，
R xad
x
定子漏磁通
稳态电抗
xd x xad I p Eq 0 / xd
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 x 0,UG const ２）电机内部有暂态过程 ３） S const f const
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。
第一节 物理过程及短路电流近似分析
a
b
z
x
b
c
a
c y
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 i p 由转子稳态直流分量 i f 0 生成 ②交流暂态分量 ipa —— 由 f 的直流暂态分量生成，
Tf
1 Rf
xd''
xd'' x xD // x f // xad
第一节 物理过程及短路电流近似分析
３） Ta --取决于 ia 在 Ws 中的衰减
Ta
1 R
(2 xd'
//
xq )
Ta
1 R
(2 xd''
//
xq'' )
第一节 物理过程及短路电流近似分析
４） Tf --定子开路状态下转子时间常数
当转子磁场不对称时 由于不能生成恒定磁场（以 1800 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
磁 磁阻 阻最 最小 大时 时， ，ii22出 出现 现负 正峰 峰值 值
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
ip Eq 0 / xd
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 i p ， ipa ，ipa １、有效值变化过程
I p (t) I pa I pa I p
Eq 0
(
1
xd
1
t
)e Td
xd
( 1 xd
1
t
)e Td
xd
1 xd
第一节 物理过程及短路电流近似分析
Td'
x
xf Rf
// xad
1 Rf
( x
xf
// xad )
1 Rf
( x

x
' ad
)
1 Rf
xd'
xd' x x f // xad
第一节 物理过程及短路电流近似分析
２） Td'' --取决于 iDa在 WD 中的衰减
Td''
1 RD
( x
xD
// x f
// xad )
1 RD
以 衰T减d
第一节 物理过程及短路电流近似分析
ipa —— 由 D 的直流暂态分量生成， 以 Td 衰减
i p i p ipa ipa
③直流暂态分量 ia 以 Ta 衰减－保持
定子电流不突变 合成电流偏离ｔ轴
第一节 物理过程及短路电流近似分析
２）转子主绕组（ f ）的电流 ①直流稳态分量 if 0 由外施励磁电压 U f 产生 ②直流暂态分量 i fa 保持 f 的电流不突变 ③交流暂态分量 i f 由定子直流生成
第一节 物理过程及短路电流近似分析
３、初始值
１）无 D （只有 f ）
暂态电抗
x'd x x'ad x (xad // x f )
有效值： Ip Eq 0 / xd
第一节 物理过程及短路电流近似分析
２）有 D 次暂态电抗
xd x (xad // xf // xD )
次暂态电流有效值
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 i2 与转子交流暂态分量 i f 相对应（用以
抵消产生穿过定子绕组的磁通） f 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）
第一节 物理过程及短路电流近似分析
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（ f ），又
有阻尼绕组（D ,q ） ２）发电机保持同步转速 S ３）励磁电压为常数，不考虑强励 U f const ４）短路点在机端
第一节 物理过程及短路电流近似分析
3)阻尼绕组
D Q
定子 R 0 时，定子基频交流纯无功，旋
转磁场
穿过D , 在D产生自由分量iDA
不穿过Q , iQa 0
反过来, iDA 又在定子上生成次暂态电流
ipa
第一节 物理过程及短路电流近似分析
定子直流分量在 D ，Q 上产生基频交流,
２、瞬时值
i pB
i pA
2I p cos(t 0 ) 2I p cos(t 0 1200 )
i pC 2I p cos(t 0 1200 )
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）
i (t)
a
2E q0
1
(
x d
1 x
d
t
)e Td
1 (
x d
1 x
d
t
)e Td
1 x
d
cos(0
t) 0
2E
t
q0
cos
e
T a
x
0
d
第一节 物理过程及短路电流近似分析
４、时间常数 Td' ,Td,Ta 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 x x f xD
第一节 物理过程及短路电流近似分析
１） Td' --取决于 i fa 在 Wf 中的衰减