同步发电机的突然短路
同步发电机三相短路的物理分析
首先假定短路前电机处于空载状况，即定子电 流 id iq 0 ；转子绕组空载励磁电流 i f [0] V f [0] / rf ，产生的磁链
0 d fd xad i f 0 , q 0
⑴ 定子绕组中短路时产生的电流分量
短路前,只有励磁电流产生的磁通交链定子绕组， 当转子旋转时，定子绕组的磁链将随α角作周期 变化，如图所示。
二、超导闭合回路磁链守恒原则（物理 分析的前提理论）
电势方程：
d Ri 0 dt
⑴假定闭合导体的初始磁 链ψ0 =0，磁铁移近欲使其 磁链变为ψ1，则
Li 1 0
⑵假定闭合导体的初始磁 链ψ0 ≠ 0 ，磁铁移近欲使 其磁链变为ψ1，则
Li1 1 0
三、无阻尼绕组同步电机突然三相短路的物
②直流电流。三相共同形成一个在空间 静止不动的磁势，它对各相绕组分别产 生的不变磁链用以维持初始磁链值ψa0、 ψb0 、 ψc0恒定。
注意：
由于转子d轴和q轴方向结构不同，磁路 的磁阻是周期性变化的，因而（根据转子结 构对称性）磁阻的变化频率为基频的二倍， 此时只单靠定子绕组直流电流产生的磁势并 不能完全使初始磁链恒定。 三是倍频交流分量，将该分量与定子直流 电流分量叠加，以维持初始磁链恒定。 三相绕组磁链守恒的相量图和a相绕组磁链守 恒图如图5-8所示。
②基频电流分量
为了抵消定子直流磁势和倍频磁势的电 枢反应，转子绕组中将产生基频电流。 基频电流在转子中产生一以同步频率脉 振的磁场。该脉振磁场可分解为两个依相反 方向相对于转子以同步速旋转的磁场： 相对转子反向旋转的磁场，相对定子静 止，影响定子直流分量； 相对转子正向旋转的磁场，相对定子以 二倍同步转速旋转，影响定子倍频分量。
同步发电机突然三相短路分析-第二讲资料
iD iD iD
；
2.磁链轴线在q轴方向的称为交轴阻尼绕组Q，
iQ iQ
；
定、转子回路电流分量的对应关系:
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； 强制电流分量：由电势产生的电流。
定、转子回路电流分量的衰减关系:
所经的磁路为绕励磁绕组外侧， 其对应的电压降为 I xad ，则电压方程为
jI x jI x 0 E ad q0
I Id Eq 0 xd
短路电流基频交流分量的初始值:
计及阻尼回路时基频交流分量初始值
Eq 0 xd
I”
：
I I d
依然存在；
2. 定子三相交流产生去磁的旋转磁场 Ψad= -ψ0, 其突然 穿越励磁绕组，则励磁绕组要保持磁链不突变，需感生 直流电流 i f ；
4. i f i f 0 i f i f
阻尼回路电流分量 :
i2 按定子回路时间常数 Ta 定子绕组自由分量电流 i、 i D、 iQ也按 Ta 衰减，所以，由静止磁场引起的转子电流 i f、 衰减；
维持转子绕组磁链不突变的自由分量电流i f 、i D 起 到励磁电流的作用，其衰减变化引起定子周期分量电流 由初始的 I 衰减到 I
起始
I
阻尼电流衰减完毕
I
Td
阻尼电流衰减完毕
I
Td
稳态 I
短路电流的近似公式 :
基频交流分量电流的近似公式 ：
t Td t Td
I m (t ) ( I I )e
( I I )e
第十五章同步电机的突然短路与振荡
同步发电机突然短路的物理过程
• 三相突然短路时的磁链
– 用磁链不变原则分析无阻尼绕组同步发电机 空载运行时，在发电机出线端点处发生三相 突然短路后电机各绕组中的磁链变化情况
– 假设激磁电流和转子转速保持不变，并且不 计饱和影响，以便应用叠加原理
• 同步发电机空载时 – 转子旋转磁场将在各定子绕组中形成磁链f A、 f B和f C，随时间按正弦变化 – 因定子绕组开路，不受磁链不变原则的制约， 所以定子绕组中没有电流，不产生定子磁场
x
X "d X ad X f X1d
直轴超瞬态电抗的等效电路
电气工程与 自动化专业
同步电机的瞬态电抗和超瞬态电抗
– 如在转子上没有阻尼绕组或者是当阻尼绕组 中的感应电流衰减完毕
• 电枢反应磁通可以穿过阻尼绕组时，总磁
导为
'd
1
1
1
ad f
• 直轴瞬态电抗x'd
x'd x
1
1
1
x
xad x f xad x f
电气工程与 自动化专业
同步发电机突然短路的物理过程
• 突然短路的分析
– 严格分析需要列出并求解多个回路的联立微 分方程式组
– 更由于同步电机的转子激磁绕组为单相回路， 阻尼绕组为不完整的多相电路，直轴交轴磁 路又不对称，使问题变得非常复杂
– 简化方法
• 从磁链守恒原理出发，形象化地阐明突然 短路时电机内的电磁过程，重点弄清突然 短路时电机参数和电流变化的物理概念
AA、BB和CC
电气工程与 自动化专业
同步发电机突然短路的物理过程
– 磁链AA、BB和CC的大小和随时间变化的 规律取决于能分别和fA、fB和fC共同合 成相应的0A、0B和0C
同步发电机空载下突然三相短路,下列说法正确
同步发电机空载下突然三相短路,下列说法正确同步发电机在空载下突然发生三相短路是一种常见但严重的故障情况，这种情况不仅会导致设备的损坏，还可能造成严重的安全事故。
在处理这种故障情况时，需要及时准确地评估并采取有效的措施来解决问题。
下面我将根据你提供的主题，撰写一篇高质量的文章，深入探讨同步发电机空载下突然三相短路的相关知识和处理方法。
1. 三相短路的定义和特点三相短路是指发生在同步发电机中的三相之间导电体发生短接的现象。
这种故障会导致电流异常增大，可能造成设备的损坏和生产系统的中断。
及时准确地处理三相短路问题对于保障设备运行和人员安全非常重要。
2. 同步发电机空载下发生三相短路的原因同步发电机在空载下发生三相短路通常有以下几个原因：1) 绝缘A缺陷引起的故障；2) 同步感应器发生故障；3) 剩磁引起的故障；4) 不良的生产质量。
3. 处理同步发电机空载下发生三相短路的方法当同步发电机发生空载下三相短路时，需要立即采取有效的措施来解决问题，以防止发电机和其他设备的损坏。
处理方法包括但不限于：1) 紧急停机；2) 切断电源；3) 进行故障检修和修复；4) 加强维护和监测。
在处理故障的过程中，需要注意安全第一，避免造成二次事故和人员伤害。
总结：同步发电机空载下突然三相短路是一种严重的故障情况，需要及时准确地处理。
在日常运行中，要加强设备检修和维护，防止类似故障的发生。
对于已发生的故障，要密切关注设备运行状态，及时采取措施修复问题，确保设备和人员的安全。
个人观点和理解：对于同步发电机空载下发生三相短路这类严重故障，我们需要高度重视，建立健全的设备检修和维护体系，预防和及时处理类似故障，保障设备运行和人员安全。
希望以上内容能够满足你的需求，如果有需要进一步修改或者补充，请随时告诉我。
同步发电机在空载下突然发生三相短路是一种严重的故障情况，可能造成设备的损坏和生产系统的中断。
我们需要深入了解该问题的原因和处理方法，以便及时准确地评估并采取有效的措施来解决问题。
电机学—同步发电机的突然短路
当励磁绕组感应电流最大时，定子磁场轴线与d轴重合，有：
当励磁绕组感应电流最小时，定子磁场轴线与q轴重合，有：
二、超导回路磁链守恒原理
ψ0
回路电阻 R＝0
ψa
e
i
N
S
a 0 常数
上式表明：无论外磁场交链超导体回路的磁链如何变化 ，回路感应电流所产生的磁链总会抵制这种变化，使回 路中磁链保持不变，这就是超导回路的磁链守恒原理。 由该原理可以确定同步电机突然短路分析的初始值。
三、三相突然短路过程中的电磁关系
同步发电机的突然短路
➢ 分析假设 ➢ 超导回路磁链守恒原理 ➢ 三相突然短路过程中的电磁关系 ➢ 突然短路电流的衰减规律 ➢ 瞬变电抗的测量方法
一、分析假设
同步电机三相突然短路时机、电、磁耦合的非先行微 分方程组十分复杂，不经特殊处理无法求解，为此，在 分析过程中作如下假设：
1） 短路时电机转速不变 2）短路时磁路不饱和 3）短路发生在电机出线端，短路前电机为空载
等效磁场
0
ad
N
n0
A
A
X
S
0
四、突然短路电流的衰减规律
设t＝0时，ψA(0)=0
由ABC三相之间的相位关系可以推出iB～和iC～ 而：
iAz=0
五、瞬变电抗的测量方法
静测法
WA I1 U1 ~ VLeabharlann 测试线路如图所示，缓慢移动转子
位置，直到励磁绕组中的感应电流最大 A 为止，量取电枢电流I1，外加电压U1和
1. 定子各相磁链
ψA
在t=0时突然短路， IABC Fa φi
ψB
设定子各相为超导回路，则：
ψC
2. 定子各相绕组电流
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析6.3.1 同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程上一节讨论了无限大电源供电电路发生三相对称短路的情况。
实际上电力系统发生短路故障时，大多数情况下作为电源的同步发电机不能看成无限大容量，其内部也存在暂态过程，因而不能保持其端电压和频率不变。
所以一般在分析和计算电力系统短路时，必须计及同步发电机的暂态过程。
由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电磁暂态过程。
同步发电机稳态对称运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，由于它与转子没有相对运动，因而不会在转子绕组中感应出电流。
但是在发电机端突然三相短路时，定子电流在数值上将急剧变化。
由于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其它自由电流分量产生，从而引起电枢反应磁通变化。
这个变化又影响到转子，在转子绕组中感生出电流，而这个电流又进一步影响定子电流的变化。
定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点，同时这种定、转子间的互相影响也使暂态过程变得相当复杂。
图6-6 凸极式同步发电机示意图图6-6为凸极同步发电机的示意图。
定子三相绕组分别用绕组，，表示，绕组的中心轴，，轴线彼此相差120o。
转子极中心线用轴表示，称为纵轴或直轴；极间轴线用轴表示，称为横轴或交轴。
转子逆时针旋转为正方向，轴超前轴90o。
励磁绕组的轴线与轴重合。
阻尼绕组用两个互相正交的短接绕组等效，轴线与轴重合的称为阻尼绕组，轴线与轴重合的称为阻尼绕组。
定子各相绕组轴线的正方向作为各绕组磁链的正方向，各相绕组中正方向电流产生的磁链的方向与绕组轴线的正方向相反，即定子绕组中正电流产生负磁通。
励磁绕组及轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，转子绕组中正向电流产生的磁链与轴线的正方向相同，即在转子方面，正电流产生正磁通。
同步发电机突然短路的暂态过程仿真实验总结
同步发电机突然短路的暂态过程仿真实验总结标题：同步发电机突然短路的暂态过程仿真实验总结摘要：本文通过进行同步发电机突然短路的暂态过程仿真实验，深入探讨了该过程中的多个方面。
通过分析仿真结果，我们得出了一些有价值的观点和理解，对于同步发电机暂态过程中的电气特性和保护措施具有一定的指导意义。
1. 引言同步发电机是电力系统中重要的电力装置之一，而突然短路是其运行过程中可能面临的一种故障情况。
为了研究同步发电机在突然短路时的暂态过程，我们进行了仿真实验，并在本文中总结了相关结果和结论。
2. 仿真实验设计与参数设定在实验中，我们利用电力系统仿真软件搭建了同步发电机与电力系统的模型，并对系统参数进行合理设定。
为了模拟突然短路情况，我们在某一时刻突然将发电机输出接入短路。
3. 暂态过程分析通过仿真得到的结果，我们对同步发电机突然短路的暂态过程进行了分析。
具体包括以下几个方面：3.1 电压和电流的变化：突然短路引起了电压和电流的突变，仿真结果显示了这一过程中电压和电流的变化曲线，并对其进行了解读。
3.2 同步发电机的转子电流：同步发电机的短路故障对转子电流产生了很大的影响，我们对转子电流的变化进行了分析，并总结了其特点和变化规律。
3.3 功角稳定性：同步发电机突然短路可能导致系统的功角不稳定，我们对仿真结果中功角的变化进行了研究，并探讨了功角稳定性相关的问题。
4. 结果与讨论通过对仿真实验结果的分析，我们得出了以下几点观点和理解：4.1 突然短路引起的暂态过程是复杂的，其中电压、电流、转子电流和功角等参数都发生了较大的变化。
4.2 同步发电机的短路故障会导致转子电流迅速增大，可能影响到设备的安全运行。
4.3 突然短路时，系统中的功角可能会不稳定，需要采取合适的控制和保护措施来维持系统的稳定性。
5. 总结与展望本文通过同步发电机突然短路的暂态过程仿真实验，对该过程中的多个方面进行了探讨和分析。
通过对仿真结果的总结和回顾，我们获得了一些有价值的观点和理解，对同步发电机暂态过程的研究具有一定的参考意义。
同步发电机突然三相短路分析知识讲解
三 空载短路时短路电流基频交流分量 的初始值和稳态值
（一） 稳态值
短路稳态时的电枢反应 定子绕组电压方程：
0RU & 0
即 Eq0 jI& dxd 0
I
Id
Eq 0 xd
φσ
φ0
if\|0| uf
I∞
φ
R
φfσ
（二）初始值
φσ
1．不计阻尼回路时 基频交流分量初始 值 I’
φ0
if\|0| +ifα
• 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；
• 强制电流分量：由电势产生的电流。 1．定、I转I子回路电流分量的对应关系为：
定子电流 iabc
if iD iQ
周期分量电流Iω 强制电 流
I∞ if|0|
自由分量直流 ifα 自由分量直流 iDα
自由分量直流 iQα≈0
jI&d xd
I&d
E&q 0 jxd
(二)计及阻尼回路时基 频交流分量初始值
直轴次暂态电流：
I&d
E&q
0
j x d
E&q
0
U&q 0
j I&d 0 x d
交轴轴次暂态电流：
0 jI&q 0 xaq j ( I&q I&q 0 ) xaq I&qx 0
jI&q 0 xaq jI&q 0 xaq jI&qxq
尼绕组
bc
a
c y
• 假设同步发电机是理想电机
1)电机转子在结构上对本身的直铀和交铀完全对称， 定子三相绕组完全对称，在空间互相相差120。电角 度；
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f (0) 0 f
阻尼绕组
D (0) 0
电流：定子三相绕组电流为零 IA0 (0) IB0 (0) IC0 (0) 0
励磁绕组
I f 0 (0) I f 0
阻尼绕组
I D0 (0) 0
A轴
Y
（二）短路后定、转子绕组的磁链和电流
定子三相绕组：磁链
C
Ai A0 A0 (0) 0
励磁绕组：电流
i f I f 0 i fZ i f ~ I f 0 i fZ i fZ cos t
阻尼绕组：电流
iD iDZ iD~ iDZ iDZ cos t
磁链
Y
C
Y
C
A
NS
X
A
NS
X
Z
B
次暂态阶段 Z
B
三、超瞬变电抗和瞬变电抗
超瞬变电抗
直轴 xd 交轴 xq
瞬变电抗
直轴 xd 交轴 xq
同步发电机的突然短路
• 一、超导回路的磁链守恒
• 超导——电阻为零 • 转子：励磁绕组、阻尼绕组 • 0
dt
d L
dt
iR 0
d ( 0 L ) 0
0
0
0 L 常数
e0 i eL
L
N N
0
0
0
e0 i eL
L
N
N
N
二、对称突然短路的物理过程
Bi B0 B0 (0) 0.866 0
A
N
B轴
Z
S
X Ci C0 C0 (0) 0.866 0
电流
C轴 iA Im sin t iA~ iAZ
B iB Im sin( t 120 0 ) 0.866 Im iB~ iBZ
iC Im sin( t 120 0 ) 0.866 Im iC~ iCZ
• 假设：
• （1）突然短路前发电机为空载且短路发生在机端；
• （2）突然短路后发电机的转速及励磁电流不变；
• （3）电机的磁路不饱和，可以利用叠加原理；
• （4）先不计绕组电阻
• （一）短路瞬间定、转子绕组的磁链及电流
• 磁链：
• 定子三相绕组
励磁绕组
A0 (0) 0 sin t 0 B0 (0) 0 sin( t 120 0 ) 0.866 0 C0 (0) 0 sin( t 120 0 ) 0.866 0
同步电抗
直轴 xd 交轴 xq
Y
C
Y
C
A
NS
XA
NS
X
Z
B
暂态阶段 Z
B 稳态短路阶段
四、突然短路电流的衰减
I
i
m
A
I m
Im
t