1、第二章同步發電機突然三相短路分析 n與無窮大電源的差別n）有限電源n）電機內部有暫態過程 n）0,gxuconstconstfconsts波形特征n短路電流包絡線中心偏離時間軸，說明短路電流中含有衰減的非周期分量；n交流分量的幅值是衰減的，說明電勢或阻抗是變化的。n勵磁回路電流也含有衰減的交流分量和非周期分量，說明定子短路過程中有一個復雜的電樞反應過程。第一節 物理過程及短路電流近似分析 n一、空載機端短路電流的組成 n、設定條件 n）轉子上既有工作繞組（），又有阻尼繞組（） n）發電機保持同步轉速 n）勵磁電壓為常數，不考慮強勵 n）短路點在機端fqd,sconstuf第一節 物理過程及短路

2、電流近似分析acbzabxyc第一節 物理過程及短路電流近似分析nax、by、cz為定子三相繞組nff為勵磁繞組n轉子鐵心中的渦流（隱極機）或閉合短路環（凸極機）為阻尼繞組第一節 物理過程及短路電流近似分析n、電流組成n）定子電流 n交流穩態分量n由轉子穩態直流分量生成 n交流暫態分量 n 由的直流暫態分量生成，以衰減 pi 0fipaifdt第一節 物理過程及短路電流近似分析n 由 的直流暫態分量生成，以衰減 n直流暫態分量以衰減保持定子電流不突變 n合成電流偏離軸 pai dt papappiiii aiatd第一節 物理過程及短路電流近似分析n）轉子主繞組（）的電流 n直流穩態分量 n由

3、外施勵磁電壓產生 n直流暫態分量 n保持的電流不突變 n交流暫態分量 n由定子直流生成 f0fifufaiffi第一節 物理過程及短路電流近似分析n3)阻尼繞組n定子 時，定子基頻交流純無功，旋轉磁場 n反過來, 又在定子上生成次暫態電流n qd0r 0,qaqdaddii不穿過產生自由分量在穿過daipai 第一節 物理過程及短路電流近似分析n定子直流分量在 ， 上產生基頻交流,n反過來,在定子上產生直流分量 n 與 同軸，使兩個繞組自由分量相互影響（改變等效電抗時間常數） dqqdiiaidf第一節 物理過程及短路電流近似分析n、定、轉子回路電流分量的對應關系n直流分量（自由電流分量）：維

4、持繞組本身磁鏈不突變而感生的電流，其衰減主要由該繞組的電阻所確定；n交流分量（強制電流分量）：由電勢產生的電流。第一節 物理過程及短路電流近似分析第一節 物理過程及短路電流近似分析n定子直流暫態分量n與轉子交流暫態分量 相對應（用以抵消產生穿過定子繞組的磁通）n 截割定子直流分量生成的磁通產生基波交流，合成磁場在轉子上反向旋轉與電流磁場相對靜止（相互對應） 2ifif第一節 物理過程及短路電流近似分析n當轉子磁場不對稱時 n 由于不能生成恒定磁場（以 為周期變化）為保持初始磁鏈不變，定子產生倍頻交流分量予以補償 0180出現負峰值磁阻最小時，出現正峰值磁阻最大時，22ii第一節 物理過程及短路

5、電流近似分析n衰減關系：n續表第一節 物理過程及短路電流近似分析n三、空載下突然短路定子基頻分量穩態值與初始值的確定 n初始條件 n轉子 (為勵磁電流 的空載電動勢有效值) n定子 0fi0fi0qe0i第一節 物理過程及短路電流近似分析n、穩態電流（）與轉子相對靜止，不在轉子上感應電勢n定子電抗磁通 ， 定子漏磁通 n穩態電抗 piadrxx0/dadpdqxxxiex第一節 物理過程及短路電流近似分析n、初始值n）無（只有）n暫態電抗 n有效值： df(/)dadadfxxxxxxdqpxei/0第一節 物理過程及短路電流近似分析n）有 n次暫態電抗 n次暫態電流有效值 d)/(dfadd

6、xxxxx dqpxei /0第一節 物理過程及短路電流近似分析n四、基頻交流過渡過程表達式 n 3個分量 ， n、有效值變化過程 pipaipai dttddttddqppapapxexxexxeiiitidd1)11()11()(0第一節 物理過程及短路電流近似分析n、瞬時值)120cos(2)120cos(2)cos(200000tiitiitiippcppbppa第一節 物理過程及短路電流近似分析n、全電流 （含直流分量）0000011111()2()()cos()2cosddattttaqdddddtqtdi teeetxxxxxeex第一節 物理過程及短路電流近似分析n、時間常數

7、的確定n設定：n僅計主要繞組（產生直流暫態分量繞組）的電阻n取,ddat t tfdxxx第一節 物理過程及短路電流近似分析n）-取決于在中的衰減dtfaifw/1(/)11()/faddfadffaddffdfadxxxtxxxrrxxxrrxxxx第一節 物理過程及短路電流近似分析n）-取決于在中的衰減dtdaidw1(/)1/ddfaddddddfadtxxxxrxrxxxxx第一節 物理過程及短路電流近似分析n）-取決于在中的衰減ataisw1(2/)1(2/)dqdqxxrxxraatt第一節 物理過程及短路電流近似分析n）-定子開路狀態下轉子時間常數n n）經外接阻抗短路時的電流n

8、 在定子中串接ft1()fadfddfdxxrxttxftlxlx 同步電機的基本方程、參數和等值電路n二、同步發電機穩態運行方程，向量圖及等值電路 n、方程)0()0()1 ()1 (000qqqqqdddddffffdqqqqddduiruuiruiruriusriusriu第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n對稱時 n穩態時n 僅保留3個方程00u00i00,0d qsi ifffdqqqddiruriuriufaddddqqqixxixi第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n代入電壓方程，得 n定子n轉子 ()ddq qqqd dfadqd dqqfadurii xuri

9、i xi xrii xe ei xfffiru)qffqei同步電勢，的直流（所產生的磁通在上所產生的旋轉電勢。（空載電動勢）第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n、相量圖 n作圖原則：沿轉子運動方向，超前于，q軸相量超前于d軸相量qw090dw09000(9090dqjqdj用軸相量表達 軸相量時應乘前轉）用 軸相量表達軸相量時應乘后轉第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路ddqqq第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路dqqrdqqqqqddqqqqrqqddxi juxi ji rueexi ji ruxi jxi ji ru00或程將代數方程換為相量方第二節 同步電機的基

10、本方程、參數和等值電路qdddqqrjdxd第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n3、等值電路n）d,q分開 djxd q qeqqjxq d d第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n2）全電流等值電路)()()(qddqqddqqdddqdqqqdqdqddqqqqddqqqdxxi jexxi jx i juxi jxi jxi jxi juex i juexxxi jxi jueexi jxi juuu（凸極機）隱極機）)進行計算虛構電勢（用得qqqex i jue()()()()dqdqqqddqqqqddqdqdqqqdqdddqqddqqddquuur iiji xji

11、 xeeuriji xji xxxeurijixeuriji xji xji xji xurijixjixxejixx 隱極機）凸極機）（第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n根據電壓、電流，確定q、d軸的位置 rjxqdq第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n凸極機：物理過程及短路電流近似分析n五、負載下突然短路基頻電流初值 n、初始條件：n短路前的電流，電壓 .|0 |.|0 |0 |0 |0 |.|0 |0 |c o ssinqqqduuuujixuu 端 電 壓 （ 消 耗 在 負 載 上 ）第一節 物理過程及短路電流近似分析.|0 |.|0 |0 |.|0 |0 |.|0

12、 |0 |0 |c o s ()s i n ()qdqqddiiiiieuj ix 定 子 電 流第一節 物理過程及短路電流近似分析n、無下的基頻電流初始值n1）d 軸 n原電流 經產生壓降n增量 經產生壓降 （頂替原負載降壓） d0didxddxji0didx0qdduxi j第一節 物理過程及短路電流近似分析nd軸電流n記 q軸暫態電勢初值 dqdqddddddddddxjexjuxi jxjxijxi jiii/)(/)(00000000qddquxi je第一節 物理過程及短路電流近似分析n2）q軸 n原電流 經 產生壓降 n增量 經 產生壓降 n（q軸上無 ） （頂替原負載降壓） n

13、因此有 0qidx00ddquxi jqiqx0dqquxijf0qqii00qqqiii第一節 物理過程及短路電流近似分析n3)基頻電流n簡化暫態電勢0/dqddqiiiiexdqxei/0.|0 |0 |0deujxi0/diex第一節 物理過程及短路電流近似分析n、有下的基頻電流初值 （類似推導） n）d軸電流n nq軸次暫態電勢 ddqdqddddddddddx jex juxi jx jxijxi jiii /)(/)(00000000qddquxi je 第一節 物理過程及短路電流近似分析n）q軸n）定子基頻電流0/qqdiejxqddqqdx jex jeiii /00.|0|0

14、|0qdqdeujxid 軸 次 暫 態 電 抗第一節 物理過程及短路電流近似分析n）近似算法n近似條件 視 n簡化 n dqxx qdqxjei /0dqqdxi jue 000第一節 物理過程及短路電流近似分析000000000() /() /() /dqdqddddqddqdddiiieejxujixujixjxuji xjxejx000deuji x次暫態電勢1/dix第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n一、基本方程與坐標變換n（一）正方向的規定 n）各繞組軸線正方向定義為磁鏈的正方向n）按轉子旋轉方向確定各繞組的相對位置n）轉子電流的正方向為產生正向磁通的方向n定子電流的正方

15、向為產生負向磁通的方向第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n、轉子電壓的正方向為產生正向電流的方向n定子電壓的正方向為產生負向電流的方向n6繞組模型，定子abc三相繞組，勵磁繞組ff，d軸阻尼繞組dd，q軸阻尼繞組qq第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路cdabdqzabxycddffq q第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路rflffifufrdlddidudrqlqqiquqrbrcralaalbblccuaubucicibia第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n（二）基本方程與坐標變換n電壓方程 （6個繞組） n dtdirdtdirdtdirudtdriudt

16、driudtdriuqqqdddffffcccbbbaaa00第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n、磁鏈方程 （）n,同理， 下標相同時為自感l,下標不同時為互感m 自磁鏈互磁鏈aaaababcacfafdadqaqi li mi mi mi mi mbc第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路qdfcbaqqqdqfqcqbqadqdddfdcdbdafqfdfffcfbfacqcdcfcccbcabqbdbfbcbbbaaqadafacabaaqdfcbaiiiiiilmmmmmmlmmmmmmlmmmmmmlmmmmmmlmmmmmml第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路

17、n、磁鏈方向中的電感 n（大部分為變量隨轉子位置變化而變化） 第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n、坐標變換park變換 n）變換的數學概念 n對定子參數實施變換 n從靜止的a、b、c坐標系d、q、0坐標系（其中d、q坐標以旋轉）n轉子速度rr第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n可視為引入中間變量n對原變量實施代換，使新方程中不出現變量電感 n原變量n換成新變量 cbaf,cbapfqdf,0 ,0,1qdfpcbaf第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n）變換的物理概念 n在定子上建立三個假想繞組，等效代替繞組，n，分別與d，q軸重合，并以旋轉n將，d軸分量注入n將，q

18、軸分量注入 dq0abcdqrabcdabcq第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n將原零軸分量保留在原繞組上 n零軸分量同頻，通相，同幅的分量，在d,q軸上投影為0，因此應有n變換表達式： 0000002coscos(120 )cos(120 )32sinsin(120 )sin(120 )31()3dabcqabcabcffffffffffff 第二節 同步電機的基本方程、參數和等值電路n矩陣形式： cbapfqdf,0 ,0 ,1qdfpcbaf212121sinsinsincoscoscos32212121)120(sin)120(sinsin)120cos()120cos(cos320000cbacbaaap1sincos1sincos1