電機(jī)學(xué)課件：第6-3講同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行

1、電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)第第6-36-3講講 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行介紹內(nèi)容介紹內(nèi)容l 這一講將闡述同步發(fā)電機(jī)：在三相這一講將闡述同步發(fā)電機(jī)：在三相不對(duì)稱負(fù)載時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行的基本分析方法不對(duì)稱負(fù)載時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行的基本分析方法。介紹內(nèi)容介紹內(nèi)容l 一般造成三相不對(duì)稱的主要原因是三相負(fù)載不對(duì)一般造成三相不對(duì)稱的主要原因是三相負(fù)載不對(duì)稱稱。例如，在飛機(jī)上由于大量瞬間應(yīng)用的電子設(shè)備、。例如，在飛機(jī)上由于大量瞬間應(yīng)用的電子設(shè)備、照明以及電動(dòng)泵等單相負(fù)載，常常使得三相電網(wǎng)負(fù)載照明以及電動(dòng)泵等單相負(fù)載，常常使得三相電網(wǎng)負(fù)載不對(duì)稱。不對(duì)稱。l 這時(shí)，由于發(fā)電機(jī)的三相電流不對(duì)稱，而造成三這時(shí)，由于發(fā)電機(jī)的三相電流

2、不對(duì)稱，而造成三相端電壓也不對(duì)稱。這種不對(duì)稱運(yùn)行，一方面會(huì)使發(fā)相端電壓也不對(duì)稱。這種不對(duì)稱運(yùn)行，一方面會(huì)使發(fā)電機(jī)磁極過(guò)熱，同時(shí)也影響供電質(zhì)量，即由于電壓三電機(jī)磁極過(guò)熱，同時(shí)也影響供電質(zhì)量，即由于電壓三相不對(duì)稱而使得其它用電設(shè)備相不對(duì)稱而使得其它用電設(shè)備( (如三相電動(dòng)機(jī)如三相電動(dòng)機(jī)) )性能惡性能惡化?；?。所以要規(guī)定同步發(fā)電機(jī)承受不對(duì)稱負(fù)載的能力，所以要規(guī)定同步發(fā)電機(jī)承受不對(duì)稱負(fù)載的能力，并對(duì)飛機(jī)交流電源發(fā)電機(jī)考核不對(duì)稱負(fù)載時(shí)三相電壓并對(duì)飛機(jī)交流電源發(fā)電機(jī)考核不對(duì)稱負(fù)載時(shí)三相電壓不對(duì)稱的程度，不對(duì)稱的程度，介紹內(nèi)容介紹內(nèi)容l 使用中應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間和嚴(yán)重不對(duì)稱負(fù)載或故障，使用中應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間和嚴(yán)重不

3、對(duì)稱負(fù)載或故障，并采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。如飛機(jī)交流電源都設(shè)有并采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。如飛機(jī)交流電源都設(shè)有不對(duì)稱保護(hù)，一般保護(hù)器敏感三相端電壓之差，不對(duì)稱保護(hù)，一般保護(hù)器敏感三相端電壓之差，當(dāng)電壓不對(duì)稱度超過(guò)當(dāng)電壓不對(duì)稱度超過(guò)7%7%時(shí)，它就動(dòng)作，即切斷負(fù)時(shí)，它就動(dòng)作，即切斷負(fù)載，保護(hù)發(fā)電機(jī)。載，保護(hù)發(fā)電機(jī)。這就要求我們熟悉三相不對(duì)稱這就要求我們熟悉三相不對(duì)稱運(yùn)行的分析方法，掌握發(fā)電機(jī)承受不對(duì)稱負(fù)載的運(yùn)行的分析方法，掌握發(fā)電機(jī)承受不對(duì)稱負(fù)載的規(guī)律，從而合理設(shè)計(jì)和使用發(fā)電機(jī)，使它能最大規(guī)律，從而合理設(shè)計(jì)和使用發(fā)電機(jī)，使它能最大程度地適應(yīng)不對(duì)稱運(yùn)行的客觀需要。程度地適應(yīng)不對(duì)稱運(yùn)行的客觀需要。介紹內(nèi)容介紹

4、內(nèi)容l 這一講將闡述同步發(fā)電機(jī)：在三相不對(duì)這一講將闡述同步發(fā)電機(jī)：在三相不對(duì)稱負(fù)載時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行的基本分析方法稱負(fù)載時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行的基本分析方法。l 有些有些三相不對(duì)稱運(yùn)行常常是人為三相不對(duì)稱運(yùn)行常常是人為的。例的。例如，進(jìn)行不對(duì)稱短路試驗(yàn)，以求測(cè)電機(jī)參如，進(jìn)行不對(duì)稱短路試驗(yàn)，以求測(cè)電機(jī)參數(shù)，又如將三相發(fā)電機(jī)作單相供電運(yùn)行等數(shù)，又如將三相發(fā)電機(jī)作單相供電運(yùn)行等等。對(duì)于這些運(yùn)行狀態(tài)的研究，也很有現(xiàn)等。對(duì)于這些運(yùn)行狀態(tài)的研究，也很有現(xiàn)實(shí)意義，故也是本講的重要內(nèi)容。實(shí)意義，故也是本講的重要內(nèi)容。 介紹內(nèi)容介紹內(nèi)容1.對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法2.相序阻抗及其測(cè)定相序阻抗及其測(cè)定3.同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路同步發(fā)電機(jī)不

5、對(duì)稱短路6.36.31 1 對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 1l 通常都是用對(duì)稱分量法來(lái)研究不對(duì)稱運(yùn)行通常都是用對(duì)稱分量法來(lái)研究不對(duì)稱運(yùn)行。l 在不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，三相電壓和電流都是不對(duì)稱的。在不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，三相電壓和電流都是不對(duì)稱的。對(duì)稱分量法就是將這一組不對(duì)稱電壓對(duì)稱分量法就是將這一組不對(duì)稱電壓( (或電流或電流) )分解成分解成為三組對(duì)稱的分量：正序分量為三組對(duì)稱的分量：正序分量( (右上標(biāo)右上標(biāo)“+”)+”)，負(fù)序，負(fù)序分量分量( (右上標(biāo)右上標(biāo)“-”)-”)和零序分量和零序分量( (右上標(biāo)右上標(biāo)“0”)0”)。這樣這樣可把電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行看作由這三組對(duì)稱分量獨(dú)立運(yùn)可把電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行看作由這三組對(duì)

6、稱分量獨(dú)立運(yùn)行的合成，也即對(duì)各相序?qū)ΨQ分量按照它們各自的阻行的合成，也即對(duì)各相序?qū)ΨQ分量按照它們各自的阻抗和電壓平衡式進(jìn)行計(jì)算，然后將分別計(jì)算的各相序抗和電壓平衡式進(jìn)行計(jì)算，然后將分別計(jì)算的各相序?qū)ΨQ分量疊加起來(lái)，就是實(shí)際的不對(duì)稱系統(tǒng)。對(duì)稱分量疊加起來(lái)，就是實(shí)際的不對(duì)稱系統(tǒng)。6.36.31 1 對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 2l一，不對(duì)稱系統(tǒng)與相序?qū)ΨQ分量一，不對(duì)稱系統(tǒng)與相序?qū)ΨQ分量l 一組不對(duì)稱的三相電壓；一組不對(duì)稱的三相電壓；U UA A、U UB B、U UC C，它們?cè)诜?，它們?cè)诜岛拖辔簧隙伎赡懿环蠈?duì)稱條件。但可將它們表值和相位上都可能不符合對(duì)稱條件。但可將它們表達(dá)為達(dá)為l其中，其中，(1

7、) (1) 幅值相等，相位上順相序相差幅值相等，相位上順相序相差120120( (即即 比比 超前超前120120， 比比 超前超前120120以及以及 比比 超前超前120120) )，這就構(gòu)成正序這就構(gòu)成正序( (又又稱順序稱順序) )的對(duì)稱三相電壓，記作的對(duì)稱三相電壓，記作l式中，式中，a a為為120 120 矢量算子。乘矢量算子。乘a a即表示相位超前即表示相位超前120120或矢量逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)或矢量逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120120，用復(fù)數(shù)表達(dá)，用復(fù)數(shù)表達(dá) 000AAAABBBBCCCCUUUUUUUUUUUUABCU U UBUAUBUCUCUAU2ABCUaUa U120Jae6.36.31

8、 1 對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 3l（2） 幅值相等、而相位上逆相序相差120，構(gòu)成負(fù)序（又稱逆序）對(duì)稱電壓，即l（3） 為零序電壓，其特點(diǎn)是大小相等，相位相同，即l將式（20-2）、（20-3）、（20-4）代入式（20-1），則ABCU U U2ABCUa UaU000ABCU U U000ABCUUU00020020AAAAAAABBBBAAACCCCAAAUUUUUUUUUUUa UaUUUUUUaUa UU6.36.31 1 對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 4l可寫成矩陣形式，即應(yīng)用矩陣C來(lái)溝通不對(duì)稱系統(tǒng)與相序分量之間的關(guān)系，這就是l對(duì)應(yīng)的逆形式為l也即各相序?qū)ΨQ分量的計(jì)算式l可表達(dá)為l這些變換關(guān)

9、系也適用于電流和電勢(shì)。11AAABAACAAAAAABBACCUUUUaaUC UaaUUUUUUaaUCUaaUUUU2201()31()31()3AABCAABCAABCUUaUa UUUa UaUUUUU6.36.31 1 對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 5l二、各相序分量的電壓平衡式l 為簡(jiǎn)化分析，以隱極同步發(fā)電機(jī)為例。如上一章所述，在對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，其每相電壓平衡式為l其中，U為端電壓， E0為勵(lì)磁電勢(shì)，I為電樞電流， Z為電樞每相阻抗(包括電樞繞組電阻和同步電抗)。l 對(duì)于不對(duì)稱運(yùn)行，各相的實(shí)際電壓、電流是不對(duì)稱的。但當(dāng)分解為三組對(duì)稱的相序分量后，我們就可

10、以用對(duì)稱系統(tǒng)分析方法類似地列出各相序分量的電壓平衡式，即0UEIZ0000UEIZUEIZUEIZ6.36.31 1 對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 6l 這是一相的相序電壓平衡式，它可適用于任何相。如果都選A相，則各量可加注下標(biāo)A。式中EA+、EA-、EA0分別為正序，負(fù)序和零序勵(lì)磁電勢(shì)。在所討論的絕大多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)子正在所討論的絕大多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)，勵(lì)磁電流為恒定直流，因此可以認(rèn)為勵(lì)磁電勢(shì)中只有正轉(zhuǎn)，勵(lì)磁電流為恒定直流，因此可以認(rèn)為勵(lì)磁電勢(shì)中只有正序電勢(shì)，而不存在負(fù)序和零序分量，即序電勢(shì)，而不存在負(fù)序和零序分量，即E+= E0、E-=0、 E0=0 。這樣相序電壓平衡式可簡(jiǎn)化為l式中Z Z+ +

11、、Z Z- -和和Z Z0 0分別表示正序電流、負(fù)序電流和零序電流所對(duì)應(yīng)的阻抗阻抗。因?yàn)樗娮?，電樞反?yīng)電抗和漏抗因?yàn)樗娮瑁姌蟹磻?yīng)電抗和漏抗，而這些量與相序的性質(zhì)關(guān)系很大，所以它們互不相等，分別稱為正分別稱為正序阻抗、負(fù)序阻抗和零序阻抗序阻抗、負(fù)序阻抗和零序阻抗。0000UEIZUI ZUI Z 6.36.31 1 對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 7l 這些阻抗的具體意義和測(cè)定方法將在下一節(jié)討論。有了以上關(guān)系式，就可以利用對(duì)稱分量法具體有了以上關(guān)系式，就可以利用對(duì)稱分量法具體分析不對(duì)稱系統(tǒng)的問(wèn)題了分析不對(duì)稱系統(tǒng)的問(wèn)題了。l 從以上例子使我們初步了解了不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，從以上例子使我們初步了解了不

12、對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，各相序分量之間的關(guān)系，從而掌握對(duì)稱分量的分析各相序分量之間的關(guān)系，從而掌握對(duì)稱分量的分析原則。原則。例子中的具體數(shù)字告訴我們，由于三相負(fù)載負(fù)載不對(duì)稱不對(duì)稱，使發(fā)電機(jī)的三相端電壓端電壓也不對(duì)稱。電壓不電壓不對(duì)稱的程度是由三相負(fù)載的不對(duì)稱度及相序阻抗大對(duì)稱的程度是由三相負(fù)載的不對(duì)稱度及相序阻抗大小這兩個(gè)因素決定的。小這兩個(gè)因素決定的。6.36.31 1 對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 8l 通常，通常，負(fù)序影響大于零序負(fù)序影響大于零序。負(fù)序電流大，則負(fù)序。負(fù)序電流大，則負(fù)序電壓大，三相電壓不對(duì)稱程度就大，由此影響電源質(zhì)量。電壓大，三相電壓不對(duì)稱程度就大，由此影響電源質(zhì)量。另外，負(fù)序電流產(chǎn)生反向旋

13、轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它相對(duì)磁極以二倍另外，負(fù)序電流產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它相對(duì)磁極以二倍同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此造成顯著損耗。所以，負(fù)序電流常同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此造成顯著損耗。所以，負(fù)序電流常常是負(fù)序不平衡程度的標(biāo)志，一般當(dāng)負(fù)序電流小于正序常是負(fù)序不平衡程度的標(biāo)志，一般當(dāng)負(fù)序電流小于正序電流電流5%5%時(shí)，就可以認(rèn)為三相電流是基本對(duì)稱的。時(shí)，就可以認(rèn)為三相電流是基本對(duì)稱的。l 上例是三相四線制，但其分析方法同樣適用于三相上例是三相四線制，但其分析方法同樣適用于三相三線制。只是對(duì)三相三線制系統(tǒng)三線制。只是對(duì)三相三線制系統(tǒng)( (不論是不論是Y Y型無(wú)中線接法型無(wú)中線接法或或型接法型接法) )，因?yàn)闊o(wú)中線，故必然，因?yàn)闊o(wú)中

14、線，故必然有有 ，所以因此，所以因此l即只存在正序和負(fù)序分量，相應(yīng)相序電壓平衡式也就簡(jiǎn)即只存在正序和負(fù)序分量，相應(yīng)相序電壓平衡式也就簡(jiǎn)化了?；恕BCIII00001()03AABCAAIIIIUI Z 6.36.31 1 對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 9l 最后要指出，對(duì)稱分量法原則上只適最后要指出，對(duì)稱分量法原則上只適用于用于線性電路線性電路，對(duì)電機(jī)只適用于不飽和狀，對(duì)電機(jī)只適用于不飽和狀態(tài)。如果電機(jī)磁路飽和，各相序分量也都態(tài)。如果電機(jī)磁路飽和，各相序分量也都要受飽和影響，從理論上講就不能簡(jiǎn)單分要受飽和影響，從理論上講就不能簡(jiǎn)單分解和疊加，因此只能用飽和參數(shù)作近似的解和疊加，因此只能用飽和參數(shù)作

15、近似的線性化計(jì)算線性化計(jì)算。6.32 相序阻抗及其測(cè)定 1l一、正序阻抗一、正序阻抗l 正序阻抗正序阻抗 ，應(yīng)與同步發(fā)電機(jī)在正，應(yīng)與同步發(fā)電機(jī)在正常的對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的阻抗相同，包括有：常的對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的阻抗相同，包括有：r r+ +電樞繞組電樞繞組電阻電阻r ra a，x x+ +電樞相繞組的同步電抗電樞相繞組的同步電抗x xs s。l 同步電抗與磁路飽和程度有關(guān)同步電抗與磁路飽和程度有關(guān)，分飽和值和不飽和，分飽和值和不飽和值兩種，這要根據(jù)所研究的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)而定。另外，值兩種，這要根據(jù)所研究的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)而定。另外，對(duì)對(duì)凸極同步電機(jī)凸極同步電機(jī)，常分為直軸和交軸兩個(gè)分量來(lái)處理，常分為直軸和交軸兩個(gè)

16、分量來(lái)處理，因此研究凸極同步電機(jī)的正序分量時(shí)，也應(yīng)按照上一章因此研究凸極同步電機(jī)的正序分量時(shí)，也應(yīng)按照上一章討論的雙反應(yīng)理論來(lái)分析，即討論的雙反應(yīng)理論來(lái)分析，即l式中式中 分別為正序電流的直軸分量和交軸分量，分別為正序電流的直軸分量和交軸分量，l 分別為直軸同步電抗和交軸同步電抗。分別為直軸同步電抗和交軸同步電抗。ZrjxddqqI ZI rjI xjI xdqI I dqx x6.32 相序阻抗及其測(cè)定 2l一、正序阻抗一、正序阻抗l 如果研究同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱短路，這時(shí)正序電流如果研究同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱短路，這時(shí)正序電流基本上是直軸的，那么正序同步電抗基本上是直軸的，那么正序同步電抗x x

17、+ +應(yīng)采用直軸同步應(yīng)采用直軸同步電抗電抗x xd d計(jì)算，且考慮到短路工作時(shí)電機(jī)磁路是不飽和的，計(jì)算，且考慮到短路工作時(shí)電機(jī)磁路是不飽和的，所以所以x xd d為不飽和值。為不飽和值。l 至于正序阻抗的分析和測(cè)定，上一章已詳細(xì)討論了，至于正序阻抗的分析和測(cè)定，上一章已詳細(xì)討論了，這里不再重復(fù)。這里不再重復(fù)。6.32 相序阻抗及其測(cè)定 3l 二、負(fù)序阻抗l 負(fù)序阻抗 ，是指同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組短路、電樞繞組加上一組對(duì)稱的負(fù)序電壓時(shí)，負(fù)序電流所對(duì)應(yīng)的阻抗。所以，要了解負(fù)序阻要了解負(fù)序阻抗，就要分析負(fù)序電流的電磁現(xiàn)象。抗，就要分析負(fù)序電流的電磁現(xiàn)象。l 1， 負(fù)序電抗負(fù)序電抗l 負(fù)

18、序電流是反相序三相系統(tǒng)負(fù)序電流是反相序三相系統(tǒng)，當(dāng)它流過(guò)電樞繞組時(shí)，就建立相，當(dāng)它流過(guò)電樞繞組時(shí)，就建立相應(yīng)的磁場(chǎng)，包括應(yīng)的磁場(chǎng)，包括電樞磁場(chǎng)和漏磁場(chǎng)電樞磁場(chǎng)和漏磁場(chǎng)。其中，三相合成的電樞磁場(chǎng)。其中，三相合成的電樞磁場(chǎng)是反向旋轉(zhuǎn)（相對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向而言）的，轉(zhuǎn)速也是同步是反向旋轉(zhuǎn)（相對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向而言）的，轉(zhuǎn)速也是同步速轉(zhuǎn)，速轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子的阻尼繞組在轉(zhuǎn)子的阻尼繞組(關(guān)于阻尼繞組稍后將詳細(xì)討論關(guān)于阻尼繞組稍后將詳細(xì)討論)以及勵(lì)以及勵(lì)磁繞組中感應(yīng)二倍頻率的電勢(shì)和電流磁繞組中感應(yīng)二倍頻率的電勢(shì)和電流。因此，。因此，此時(shí)的阻尼繞組和此時(shí)的阻尼繞組和勵(lì)磁繞組可以看作類同于變壓器短路時(shí)的次級(jí)繞組勵(lì)

19、磁繞組可以看作類同于變壓器短路時(shí)的次級(jí)繞組。另外，由于另外，由于凸極電機(jī)有直軸和交軸兩種磁路狀態(tài)，所以反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就凸極電機(jī)有直軸和交軸兩種磁路狀態(tài)，所以反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就以二倍同以二倍同步速交替地作用在直軸和交軸方位上步速交替地作用在直軸和交軸方位上。?IAIBICZrjx6.32 相序阻抗及其測(cè)定 4l 二、負(fù)序阻抗二、負(fù)序阻抗l 當(dāng)反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)處在直軸方位瞬間，負(fù)序電流的電抗稱當(dāng)反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)處在直軸方位瞬間，負(fù)序電流的電抗稱為直軸負(fù)序電抗，記作為直軸負(fù)序電抗，記作x xd d- -。忽略轉(zhuǎn)子各繞組電阻對(duì)忽略轉(zhuǎn)子各繞組電阻對(duì) x xd d- -的影響，仿照變壓器副邊短路時(shí)的等值電路，則該瞬間的影響，仿照變壓器

20、副邊短路時(shí)的等值電路，則該瞬間的等值電路如圖的等值電路如圖20-420-4所示。圖中，所示。圖中， x x為電樞繞組漏抗；為電樞繞組漏抗； x xadad為直軸電樞反應(yīng)電抗，為直軸電樞反應(yīng)電抗， x xff為折合到電樞繞組的勵(lì)為折合到電樞繞組的勵(lì)磁繞組漏抗，磁繞組漏抗， x xDD為折合到電樞繞組的直軸阻尼繞組漏為折合到電樞繞組的直軸阻尼繞組漏抗。由圖得相應(yīng)的計(jì)算式為抗。由圖得相應(yīng)的計(jì)算式為1111dadfDxxxxx6.32 相序阻抗及其測(cè)定 5l 二、負(fù)序阻抗二、負(fù)序阻抗l 當(dāng)反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在交軸方位的瞬間，電樞繞組中負(fù)序電當(dāng)反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在交軸方位的瞬間，電樞繞組中負(fù)序電流的電抗稱為流的電抗稱為交軸

21、負(fù)序電抗交軸負(fù)序電抗，記作，記作x xq q- -。忽略。忽略交軸阻尼交軸阻尼繞組電阻對(duì)繞組電阻對(duì)x xq q- -的影響，則該瞬間的等值電路如圖的影響，則該瞬間的等值電路如圖205205所示。其中因?yàn)榻弧⒅陛S垂直，故在磁路上所示。其中因?yàn)榻?、直軸垂直，故在磁路上x xq q- -與勵(lì)磁與勵(lì)磁繞組及直軸阻尼繞組無(wú)關(guān)。只與折合到電樞繞組上的交繞組及直軸阻尼繞組無(wú)關(guān)。只與折合到電樞繞組上的交軸阻尼繞組的電抗軸阻尼繞組的電抗x xQQ有關(guān)。即有關(guān)。即l一般情況，一般情況， x xd d- - x xq q- - 。111qaqQxxxx6.32 相序阻抗及其測(cè)定 6l 二、負(fù)序阻抗二、負(fù)序阻抗l 當(dāng)

22、反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在其他方位的瞬間，則其相應(yīng)的電抗當(dāng)反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在其他方位的瞬間，則其相應(yīng)的電抗介于和之間。因負(fù)序電流建立的反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子以二倍介于和之間。因負(fù)序電流建立的反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子以二倍同步速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此同步速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此負(fù)序電抗的瞬間大小也就相應(yīng)地負(fù)序電抗的瞬間大小也就相應(yīng)地周期變化著周期變化著，如圖，如圖20-620-6所示。一般可用其平均值來(lái)計(jì)算，所示。一般可用其平均值來(lái)計(jì)算，即即l2.2.負(fù)序電阻負(fù)序電阻l 負(fù)序電阻比正序電阻要大些。這是因?yàn)槌ㄟ@負(fù)序電阻比正序電阻要大些。這是因?yàn)槌ㄟ@是電樞繞組電阻外，還包括負(fù)序磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子中引起的顯是電樞繞組電阻外，還包括負(fù)序磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子中引起的顯著磁

23、損耗，使等值電阻要大一些，近似為著磁損耗，使等值電阻要大一些，近似為l式中為轉(zhuǎn)子中磁損耗折合到電樞繞組的等值電阻，因?yàn)槭街袨檗D(zhuǎn)子中磁損耗折合到電樞繞組的等值電阻，因?yàn)檗D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差s=2s=2，所以要除，所以要除2 2。2dqxxx2arrr6.32 相序阻抗及其測(cè)定 7l 二、負(fù)序阻抗二、負(fù)序阻抗l 3.3.負(fù)序阻抗的測(cè)試負(fù)序阻抗的測(cè)試l 試驗(yàn)電路如圖試驗(yàn)電路如圖20-720-7所示。轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組短路，并由所示。轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組短路，并由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)以同步轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，而電樞繞組通負(fù)序電流原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)以同步轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，而電樞繞組通負(fù)序電流（即反相序電壓），這樣其電樞繞組磁場(chǎng)將以同步速反（即反相序電壓），

24、這樣其電樞繞組磁場(chǎng)將以同步速反向旋轉(zhuǎn)。由于電樞電流為負(fù)序電流，它所對(duì)應(yīng)的阻抗為向旋轉(zhuǎn)。由于電樞電流為負(fù)序電流，它所對(duì)應(yīng)的阻抗為負(fù)序阻抗。因此測(cè)得每相電壓、電流和輸入功率，即可負(fù)序阻抗。因此測(cè)得每相電壓、電流和輸入功率，即可計(jì)算計(jì)算l這是負(fù)序阻抗的一種測(cè)試方法。測(cè)試中，電源電壓要降這是負(fù)序阻抗的一種測(cè)試方法。測(cè)試中，電源電壓要降低，否則電流會(huì)過(guò)大，轉(zhuǎn)子就要過(guò)熱。另外，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁低，否則電流會(huì)過(guò)大，轉(zhuǎn)子就要過(guò)熱。另外，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組必須短路。繞組必須短路。222()()UzIPrIxzr6.32 相序阻抗及其測(cè)定 8l 二、負(fù)序阻抗二、負(fù)序阻抗l 3.3.負(fù)序阻抗的測(cè)試負(fù)序阻抗的測(cè)試l 這是因?yàn)橐环矫?/p>

25、發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，這是因?yàn)橐环矫姘l(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，負(fù)序分量作負(fù)序分量作用在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的二倍頻率的交變電勢(shì)是經(jīng)勵(lì)磁電源短用在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的二倍頻率的交變電勢(shì)是經(jīng)勵(lì)磁電源短路的；同時(shí)轉(zhuǎn)子繞組如果開路，會(huì)造成危險(xiǎn)的高壓路的；同時(shí)轉(zhuǎn)子繞組如果開路，會(huì)造成危險(xiǎn)的高壓。l 需說(shuō)明，需說(shuō)明，對(duì)旋轉(zhuǎn)整流器式無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)，負(fù)序?qū)πD(zhuǎn)整流器式無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)，負(fù)序運(yùn)行試驗(yàn)是完全不可取的運(yùn)行試驗(yàn)是完全不可取的。因?yàn)橐环矫嬷靼l(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞。因?yàn)橐环矫嬷靼l(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組無(wú)法短路，因此其上感應(yīng)較大的倍頻電勢(shì)，可能損壞組無(wú)法短路，因此其上感應(yīng)較大的倍頻電勢(shì)，可能損壞旋轉(zhuǎn)整流元件及勵(lì)磁繞組絕緣，另一方面，因整流器單旋轉(zhuǎn)整流元件及勵(lì)

26、磁繞組絕緣，另一方面，因整流器單向?qū)ㄊ罐D(zhuǎn)子倍頻電勢(shì)整流而產(chǎn)生自勵(lì)，從而在電樞繞向?qū)ㄊ罐D(zhuǎn)子倍頻電勢(shì)整流而產(chǎn)生自勵(lì)，從而在電樞繞組中感應(yīng)一組正序電勢(shì)，與電樞外加電壓互相作用，使組中感應(yīng)一組正序電勢(shì)，與電樞外加電壓互相作用，使電樞電流成為一組嚴(yán)重不對(duì)稱的三相系統(tǒng)，由此計(jì)算得電樞電流成為一組嚴(yán)重不對(duì)稱的三相系統(tǒng)，由此計(jì)算得到的負(fù)序電抗也是沒(méi)有意義的。到的負(fù)序電抗也是沒(méi)有意義的。6.32 相序阻抗及其測(cè)定 9l 二、負(fù)序阻抗二、負(fù)序阻抗l 3.3.負(fù)序阻抗的測(cè)試負(fù)序阻抗的測(cè)試l 負(fù)序電抗是承受不對(duì)稱負(fù)載能力的主要參數(shù)。負(fù)序電抗是承受不對(duì)稱負(fù)載能力的主要參數(shù)。其中其中x x- -越小，則由于不對(duì)稱負(fù)載

27、所造成的電壓不對(duì)稱度越小，則由于不對(duì)稱負(fù)載所造成的電壓不對(duì)稱度就越小，因此承受不對(duì)稱負(fù)載的能力越大。減小同步電就越小，因此承受不對(duì)稱負(fù)載的能力越大。減小同步電機(jī)的負(fù)序電抗的主要措施是設(shè)置良好的阻尼繞組。機(jī)的負(fù)序電抗的主要措施是設(shè)置良好的阻尼繞組。l 4 4 阻尼繞組阻尼繞組l 航空同步發(fā)電機(jī)都在磁極表層設(shè)置籠型繞組形式的航空同步發(fā)電機(jī)都在磁極表層設(shè)置籠型繞組形式的阻尼繞組，如圖阻尼繞組，如圖20-820-8所示。所示。l 可以看出，可以看出，阻尼繞組隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，它與正序磁場(chǎng)之阻尼繞組隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，它與正序磁場(chǎng)之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但相對(duì)負(fù)序磁場(chǎng)卻以二倍同步速相對(duì)運(yùn)間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但相對(duì)負(fù)序磁場(chǎng)卻以二倍同

28、步速相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，因此阻尼繞組感應(yīng)電勢(shì)形成的電流對(duì)負(fù)序磁場(chǎng)有強(qiáng)因此阻尼繞組感應(yīng)電勢(shì)形成的電流對(duì)負(fù)序磁場(chǎng)有強(qiáng)烈的阻尼作用，有效地削弱了負(fù)序磁場(chǎng)烈的阻尼作用，有效地削弱了負(fù)序磁場(chǎng)。6.32 相序阻抗及其測(cè)定 10l 二、負(fù)序阻抗二、負(fù)序阻抗l 4 4 阻尼繞組阻尼繞組l 用變壓器概念來(lái)分析，阻尼繞組對(duì)電樞負(fù)序電流相用變壓器概念來(lái)分析，阻尼繞組對(duì)電樞負(fù)序電流相當(dāng)于變壓器的短路次級(jí)繞組，當(dāng)理想短路狀態(tài)時(shí)，次級(jí)當(dāng)于變壓器的短路次級(jí)繞組，當(dāng)理想短路狀態(tài)時(shí)，次級(jí)電流具有完全去磁作用，從而可以消除負(fù)序電流產(chǎn)生的電流具有完全去磁作用，從而可以消除負(fù)序電流產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。所以，阻尼繞組的漏抗和電阻越小，阻尼負(fù)反轉(zhuǎn)磁

29、場(chǎng)。所以，阻尼繞組的漏抗和電阻越小，阻尼負(fù)序磁場(chǎng)的效果越好，負(fù)序電抗也就越小。從公式可以看序磁場(chǎng)的效果越好，負(fù)序電抗也就越小。從公式可以看出，漏抗出，漏抗x xDD和和x xQQ 小小 ，則，則x x- -小。小。l 采用了阻尼繞組，有效地削弱了反轉(zhuǎn)電樞磁場(chǎng)。從而使負(fù)序采用了阻尼繞組，有效地削弱了反轉(zhuǎn)電樞磁場(chǎng)。從而使負(fù)序電壓減小，電壓不對(duì)稱度就減小，因此承受不平衡負(fù)載的能力提電壓減小，電壓不對(duì)稱度就減小，因此承受不平衡負(fù)載的能力提高了。同時(shí)，對(duì)減小由反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)引起的附加損耗，附加電磁力以高了。同時(shí)，對(duì)減小由反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)引起的附加損耗，附加電磁力以及振動(dòng)和噪聲等也是有利的。除此以外，對(duì)于發(fā)電機(jī)工作的穩(wěn)

30、定及振動(dòng)和噪聲等也是有利的。除此以外，對(duì)于發(fā)電機(jī)工作的穩(wěn)定性和瞬變過(guò)程的快速性等，也都有好處。性和瞬變過(guò)程的快速性等，也都有好處。6.32 相序阻抗及其測(cè)定 11l 二、負(fù)序阻抗二、負(fù)序阻抗l 4 4 阻尼繞組阻尼繞組l 圖圖208208所示的阻尼繞組因?yàn)橛蓛蓚€(gè)銅端板將所所示的阻尼繞組因?yàn)橛蓛蓚€(gè)銅端板將所有阻尼導(dǎo)條都焊接成一體了，所以對(duì)直軸和交軸都有有阻尼導(dǎo)條都焊接成一體了，所以對(duì)直軸和交軸都有阻尼作用，故這種結(jié)構(gòu)稱阻尼作用，故這種結(jié)構(gòu)稱全阻尼全阻尼。有的電機(jī)，只。有的電機(jī)，只( (或或主要主要) )在直軸方位構(gòu)成阻尼繞組，如圖在直軸方位構(gòu)成阻尼繞組，如圖20-920-9所示，稱所示，稱直軸阻

31、尼。也有的電機(jī)其轉(zhuǎn)子磁極鐵心是整體鋼件加直軸阻尼。也有的電機(jī)其轉(zhuǎn)子磁極鐵心是整體鋼件加工出來(lái)的，這時(shí)鐵心本身就具有顯著的阻尼作用。工出來(lái)的，這時(shí)鐵心本身就具有顯著的阻尼作用。l 對(duì)航空同步發(fā)電機(jī)阻尼要求較高，通常都應(yīng)用良對(duì)航空同步發(fā)電機(jī)阻尼要求較高，通常都應(yīng)用良好的全阻尼。即使這樣，目前一些航空同步發(fā)電機(jī)，好的全阻尼。即使這樣，目前一些航空同步發(fā)電機(jī)，在不對(duì)稱運(yùn)行性能上還有個(gè)別項(xiàng)目仍達(dá)不到指標(biāo)要求，在不對(duì)稱運(yùn)行性能上還有個(gè)別項(xiàng)目仍達(dá)不到指標(biāo)要求，這應(yīng)該引起我們的注意并進(jìn)行研究。這應(yīng)該引起我們的注意并進(jìn)行研究。 6.32 相序阻抗及其測(cè)定 12l 三，零序阻抗三，零序阻抗l 當(dāng)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)、

32、勵(lì)磁繞組短接，電樞繞組通當(dāng)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)、勵(lì)磁繞組短接，電樞繞組通以零序電流以零序電流( (即三個(gè)相的電流的相位和大小都相同即三個(gè)相的電流的相位和大小都相同) )時(shí)，時(shí)，對(duì)應(yīng)于該電流所遇到的阻抗即為零序阻抗對(duì)應(yīng)于該電流所遇到的阻抗即為零序阻抗 。l 1 1零序電抗零序電抗l 因?yàn)槿嗟牧阈螂娏鲿r(shí)間上相位相同，而三相繞組因?yàn)槿嗟牧阈螂娏鲿r(shí)間上相位相同，而三相繞組在空間對(duì)稱，在空間對(duì)稱，所以它們?cè)跉庀吨械幕ê铣纱艅?shì)等于零。所以它們?cè)跉庀吨械幕ê铣纱艅?shì)等于零。這就是說(shuō)，這就是說(shuō)，零序電流只產(chǎn)生漏磁場(chǎng)零序電流只產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，不形成氣隙基波磁，不形成氣隙基波磁場(chǎng)。如果計(jì)及空間諧波氣隙磁場(chǎng)的話，存在

33、著三次及三場(chǎng)。如果計(jì)及空間諧波氣隙磁場(chǎng)的話，存在著三次及三的倍數(shù)次諧波，不過(guò)數(shù)值也不大。尤其是航空同步發(fā)電的倍數(shù)次諧波，不過(guò)數(shù)值也不大。尤其是航空同步發(fā)電機(jī)采用機(jī)采用120120相帶繞組或短距相帶繞組或短距y y1 1=2/3=2/3的的6060相帶繞組，相帶繞組，三次諧波繞組因數(shù)等于零，因此三次諧波磁場(chǎng)也不存在。三次諧波繞組因數(shù)等于零，因此三次諧波磁場(chǎng)也不存在。所以零序電抗實(shí)際上就是零序電流的漏電抗。所以零序電抗實(shí)際上就是零序電流的漏電抗。 000zrjx6.32 相序阻抗及其測(cè)定 13l 三，零序阻抗三，零序阻抗l 應(yīng)該說(shuō)明，零序電抗應(yīng)該說(shuō)明，零序電抗x x0 0并不一定等于正序的漏抗并不

34、一定等于正序的漏抗x x，這要根據(jù)不同繞組結(jié)構(gòu)來(lái)分析。這要根據(jù)不同繞組結(jié)構(gòu)來(lái)分析。l 對(duì)整距繞組，零序電流的漏磁場(chǎng)與正序的相當(dāng)，故對(duì)整距繞組，零序電流的漏磁場(chǎng)與正序的相當(dāng)，故 x x0 0 =x=x。l 在短距繞組里，一些槽的上下層元件邊分別屬于不在短距繞組里，一些槽的上下層元件邊分別屬于不同的相，其零序電流方向相反，則相應(yīng)的槽漏磁場(chǎng)很小，同的相，其零序電流方向相反，則相應(yīng)的槽漏磁場(chǎng)很小，因此因此 x x0 0 xx，且其數(shù)值大小與繞組的節(jié)距有關(guān)。對(duì)，且其數(shù)值大小與繞組的節(jié)距有關(guān)。對(duì)120120相帶繞組及相帶繞組及6060相帶短距相帶短距y y1 1/=2/3/=2/3的繞組，由于的繞組，由于

35、所有槽的上下層邊都屬于不同相，因此所有槽的上下層邊都屬于不同相，因此 比比 要小得多。要小得多。 6.32 相序阻抗及其測(cè)定 14l 三，零序阻抗三，零序阻抗l 2 零序電阻零序電阻l 零序電流既然不在主磁路產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此就不會(huì)與轉(zhuǎn)零序電流既然不在主磁路產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此就不會(huì)與轉(zhuǎn)子發(fā)生聯(lián)系，所以零序電阻就是電樞繞組的電阻子發(fā)生聯(lián)系，所以零序電阻就是電樞繞組的電阻ra，即，即r0= ra ，與正序電阻相等。，與正序電阻相等。l 3 零序阻抗的測(cè)試零序阻抗的測(cè)試l 試驗(yàn)電路如圖試驗(yàn)電路如圖2010(a)所示。所示。轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖到轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖到同步速，勵(lì)磁繞組短路同步速，勵(lì)磁繞組短路。電樞三相繞組

36、串聯(lián)，外加額定。電樞三相繞組串聯(lián)，外加額定頻率的單相低壓電源，這樣流過(guò)電樞繞組的電流即為零頻率的單相低壓電源，這樣流過(guò)電樞繞組的電流即為零序電流。實(shí)際上，由于序電流。實(shí)際上，由于轉(zhuǎn)子的影響甚微轉(zhuǎn)子的影響甚微，零序阻抗測(cè)試，零序阻抗測(cè)試時(shí)，轉(zhuǎn)子可以不轉(zhuǎn)，甚至可以取出轉(zhuǎn)子進(jìn)行測(cè)試。按圖時(shí)，轉(zhuǎn)子可以不轉(zhuǎn)，甚至可以取出轉(zhuǎn)子進(jìn)行測(cè)試。按圖2010(a)所示的電路，測(cè)量得電壓、電流及功率所示的電路，測(cè)量得電壓、電流及功率 ，6.32 相序阻抗及其測(cè)定 15l 三，零序阻抗三，零序阻抗l3 零序阻抗的測(cè)試零序阻抗的測(cè)試l 按圖按圖2010(a)所示的電路，測(cè)量得電壓、電流及功所示的電路，測(cè)量得電壓、電流及功

37、率率 ，則，則l圖圖2010(a)是常用的測(cè)試電路。如果發(fā)電機(jī)三相中點(diǎn)不是常用的測(cè)試電路。如果發(fā)電機(jī)三相中點(diǎn)不宜拆開，可采用并聯(lián)測(cè)試電路如圖宜拆開，可采用并聯(lián)測(cè)試電路如圖2010(b)所示。這時(shí)所示。這時(shí)應(yīng)按下式計(jì)算應(yīng)按下式計(jì)算 此電路的缺點(diǎn)是電流大，而且三相難免會(huì)此電路的缺點(diǎn)是電流大，而且三相難免會(huì)有不平衡而影響試驗(yàn)結(jié)果。有不平衡而影響試驗(yàn)結(jié)果。00002200202002023333()()()()UUzzIIPPrrIIxzrxzr6.3-3 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路 1l 這一節(jié)研究穩(wěn)態(tài)的不對(duì)稱短路，通過(guò)分析要了解這這一節(jié)研究穩(wěn)態(tài)的不對(duì)稱短路，通過(guò)分析要了解這些運(yùn)行狀態(tài)的特性和規(guī)律。同時(shí)要

38、學(xué)會(huì)運(yùn)用對(duì)稱分量法些運(yùn)行狀態(tài)的特性和規(guī)律。同時(shí)要學(xué)會(huì)運(yùn)用對(duì)稱分量法的分析方法。短路分析的目的，就是根據(jù)短路條件，求的分析方法。短路分析的目的，就是根據(jù)短路條件，求出短路電流和非短路相的電壓（以勵(lì)磁電勢(shì)和相序阻抗出短路電流和非短路相的電壓（以勵(lì)磁電勢(shì)和相序阻抗來(lái)表達(dá)），并以此測(cè)定某些參數(shù)來(lái)表達(dá)），并以此測(cè)定某些參數(shù)。l一、線一、線- -線短路線短路l 線與線之間短路如圖線與線之間短路如圖20-1120-11所示。此時(shí)轉(zhuǎn)子在某一所示。此時(shí)轉(zhuǎn)子在某一勵(lì)磁下以同步速（正轉(zhuǎn)）運(yùn)轉(zhuǎn)。按圖勵(lì)磁下以同步速（正轉(zhuǎn)）運(yùn)轉(zhuǎn)。按圖20-1120-11標(biāo)定的正方標(biāo)定的正方向，列出三相電壓和電流的關(guān)系式為向，列出三相電壓

39、和電流的關(guān)系式為l運(yùn)用對(duì)稱分量法，找出相序電流和相序電壓的關(guān)系式。運(yùn)用對(duì)稱分量法，找出相序電流和相序電壓的關(guān)系式。其中，先將三相不對(duì)稱電流分解成相序分量，即其中，先將三相不對(duì)稱電流分解成相序分量，即00BCABCKUIIII 6.3-3 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路 2l一、線一、線-線短路線短路l由給定條件，三相只有正序勵(lì)磁電勢(shì)。令由給定條件，三相只有正序勵(lì)磁電勢(shì)。令A(yù)相電勢(shì)為相電勢(shì)為 EA，因而相序電壓平衡式為，因而相序電壓平衡式為22220113()()333113()()3331()03AABCKKAABCKKAABCIIaIa Iaa IjIIIa IaIaa IjIIIII2020AAAA

40、AAABAAACAAUEI ZUUUUI ZUa UaUUUaUa U 6.3-3 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路 2l一、線一、線-線短路線短路l考慮到考慮到UB=UC，即，即 ，故必然，故必然有有 ，也就是，也就是 ，又因?yàn)?，又因?yàn)?IA+=-IA-，所以有所以有2020AAAAAAABAAACAAUE I ZUUUUI ZUaUaUUUaUaU22AAAAa UaUaUa UAAUUAAE I ZI Z/()AAIEZZ6.3-3 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路 3l一、線一、線-線短路線短路l 根據(jù)以上關(guān)系可以畫出相應(yīng)的等值電路如圖根據(jù)以上關(guān)系可以畫出相應(yīng)的等值電路如圖20-12所所示。示。這個(gè)電路直接表

41、達(dá)了線這個(gè)電路直接表達(dá)了線-線短路時(shí)相序電流和相序線短路時(shí)相序電流和相序電壓之間的關(guān)系，稱為相序等值電路電壓之間的關(guān)系，稱為相序等值電路。也根據(jù)以上關(guān)系。也根據(jù)以上關(guān)系?？蓪懗鼍€可寫出線-線短路電流線短路電流Ik為為l進(jìn)而可用短路電流大小和負(fù)序阻抗嚴(yán)格表達(dá)三相電壓，進(jìn)而可用短路電流大小和負(fù)序阻抗嚴(yán)格表達(dá)三相電壓，有有l(wèi)所以所以l因此，空載相至短路點(diǎn)的電壓因此，空載相至短路點(diǎn)的電壓U為為23323333AAAKAAAKBCAAKUUI ZjI ZUUUjI ZUUa UaUjI Z 3AKEIjZZ 3ABKUUUjI Z6.3-3 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路 4l一、線一、線-線短路線短路l以上各量

42、之矢量關(guān)系如圖以上各量之矢量關(guān)系如圖20-13所示。所示。l 通?？筛鶕?jù)式（通?？筛鶕?jù)式（20-21）關(guān)系，利用線）關(guān)系，利用線-線短路方法線短路方法求測(cè)負(fù)序阻抗。這時(shí)電樞接線采用圖求測(cè)負(fù)序阻抗。這時(shí)電樞接線采用圖20-14所示之電路，所示之電路，測(cè)得測(cè)得U、I和和P，即可計(jì)算負(fù)序阻抗。，即可計(jì)算負(fù)序阻抗。l對(duì)式簡(jiǎn)要解釋如下。對(duì)式簡(jiǎn)要解釋如下。22222233()()()()KKUUzzIIPPrrIIxzrxzx6.3-3 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路 5l一、線一、線-線短路線短路l對(duì)式（對(duì)式（20-22）簡(jiǎn)要解釋如下。第一式是計(jì)算負(fù)序阻抗）簡(jiǎn)要解釋如下。第一式是計(jì)算負(fù)序阻抗的模，它是從式（的模，

43、它是從式（20-21）直接得出的。又因?yàn)橛霉β剩┲苯拥贸龅?。又因?yàn)橛霉β时碜x數(shù)為表讀數(shù)為P=UIKcos，其中，其中是是U、IK之間的相位差角。之間的相位差角。根據(jù)式（根據(jù)式（20-21）知）知 ，這就不難求，這就不難求出出|cos|=x-/z-及及x-=z- |cos|。這樣，將式（。這樣，將式（20-22）的第）的第一式代入，即可得到式（一式代入，即可得到式（20-22）的第一式代入，即可）的第一式代入，即可得到式（得到式（20-22）之第二式。而有了阻抗和電抗，就可）之第二式。而有了阻抗和電抗，就可求解負(fù)序電阻，如式（求解負(fù)序電阻，如式（20-22）之第三式。）之第三式。22233()(

44、)KKUzIPrIxzx)(33/xjrZjIUK6.3-3 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路 6l二、單相短路分析二、單相短路分析l 單相短路如圖單相短路如圖20-15所示，轉(zhuǎn)子在勵(lì)磁條件下同步速所示，轉(zhuǎn)子在勵(lì)磁條件下同步速運(yùn)轉(zhuǎn)。由圖運(yùn)轉(zhuǎn)。由圖20-15可得可得l故三相電流的相序分量為故三相電流的相序分量為l而相序電壓平衡式為而相序電壓平衡式為0,0AAKBCUIIII22011()3311()3311()33AABCKAABCKAABCKIIaIa IIIIa IaIIIIIII0000000AAAAAAAAAAAAAAAAUE I ZUUUUUI ZE I ZI ZI ZUI ZIII6.3-3 同

45、步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路 7l二、單相短路分析二、單相短路分析l l因此，因此， ，利用，利用 的關(guān)系，即可獲得相應(yīng)的相序等值電路如圖的關(guān)系，即可獲得相應(yīng)的相序等值電路如圖20-16。同。同時(shí)可以計(jì)算電流時(shí)可以計(jì)算電流l以及以及l(fā)同樣可以求出各相電壓及線電壓為同樣可以求出各相電壓及線電壓為003AAAKEIZZZEIZZZ0000000AAAAAAAAAAAAAAAAUE I ZUUUUUI ZE I ZI ZI ZUI ZIII6.3-3 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路 8l二、單相短路分析二、單相短路分析l同樣可以求出各相電壓及線電壓為同樣可以求出各相電壓及線電壓為l根據(jù)以上關(guān)系可以畫出矢量圖如圖根據(jù)以上

46、關(guān)系可以畫出矢量圖如圖20-17所示所示20202000000(1)()1()231()233ABAAAKCKBCKEUa UaUUaZaa ZZZZZaZIZjZaZUIZjZaZUjI 6.3-3 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路 8l三、三種短路試驗(yàn)的比較三、三種短路試驗(yàn)的比較l 為了測(cè)取同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)，常常做三種穩(wěn)定短路試為了測(cè)取同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)，常常做三種穩(wěn)定短路試驗(yàn)：三相，兩相和單相，其中兩相即指線驗(yàn)：三相，兩相和單相，其中兩相即指線-線短路。試驗(yàn)線短路。試驗(yàn)在轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，測(cè)得短路特性在轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，測(cè)得短路特性短路電流與勵(lì)短路電流與勵(lì)磁電流之關(guān)系。試驗(yàn)電路如圖磁電流之關(guān)系。試

47、驗(yàn)電路如圖20-18所示，圖中所畫短路所示，圖中所畫短路特性是某臺(tái)特性是某臺(tái)JF-20航空同步發(fā)電機(jī)的實(shí)測(cè)結(jié)果。三種短路航空同步發(fā)電機(jī)的實(shí)測(cè)結(jié)果。三種短路特性都是線性的。特性都是線性的。l由前面的分析可知它們的數(shù)量關(guān)系為由前面的分析可知它們的數(shù)量關(guān)系為l式中的勵(lì)磁電勢(shì)式中的勵(lì)磁電勢(shì)E0與勵(lì)磁電流與勵(lì)磁電流If成正比（因?yàn)槎搪愤\(yùn)行時(shí)成正比（因?yàn)槎搪愤\(yùn)行時(shí)認(rèn)為電機(jī)不飽和）。在同一勵(lì)磁電流時(shí)，必有：認(rèn)為電機(jī)不飽和）。在同一勵(lì)磁電流時(shí)，必有：IK3 IK2 IK1001020333ZZZEIZZEIZEIKKK6.3-3 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路 8l三、三種短路試驗(yàn)的比較三、三種短路試驗(yàn)的比較l 為了測(cè)

48、取同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)，常常做三種穩(wěn)定短路為了測(cè)取同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)，常常做三種穩(wěn)定短路試驗(yàn)：三相，兩相和單相，其中兩相即指線試驗(yàn)：三相，兩相和單相，其中兩相即指線-線短路。線短路。試驗(yàn)在轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，測(cè)得短路特性試驗(yàn)在轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，測(cè)得短路特性短路電短路電流與勵(lì)磁電流之關(guān)系。試驗(yàn)電路如圖流與勵(lì)磁電流之關(guān)系。試驗(yàn)電路如圖20-18所示，圖中所示，圖中所畫短路特性是某臺(tái)所畫短路特性是某臺(tái)JF-20航空同步發(fā)電機(jī)的實(shí)測(cè)結(jié)果。航空同步發(fā)電機(jī)的實(shí)測(cè)結(jié)果。三種短路特性都是線性的。三種短路特性都是線性的。l由前面的分析可知它們的數(shù)量關(guān)系為由前面的分析可知它們的數(shù)量關(guān)系為l式中的勵(lì)磁電勢(shì)式中的勵(lì)磁電勢(shì)

49、E0與勵(lì)磁電流與勵(lì)磁電流If成正比（因?yàn)槎搪愤\(yùn)行成正比（因?yàn)槎搪愤\(yùn)行時(shí)認(rèn)為電機(jī)不飽和）。在同一勵(lì)磁電流時(shí)，必有：時(shí)認(rèn)為電機(jī)不飽和）。在同一勵(lì)磁電流時(shí)，必有：l如果忽略電阻，則有：如果忽略電阻，則有：l要是進(jìn)一步簡(jiǎn)化，取 ，另外， 和 與 相比較小，若將其忽略，則有： .說(shuō)明勵(lì)頭緒電流相同時(shí)，三種短路狀態(tài)的短路電流大小近似比例為 。上述JF-20發(fā)電機(jī)的實(shí)測(cè)結(jié)果為l我們從比較中可以認(rèn)識(shí)到，線-線短路電流比三相短路電流大。單相短路電流則更大。而且，不對(duì)稱短路時(shí)，轉(zhuǎn)子受很強(qiáng)的反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用，容易過(guò)熱。所以作為故障狀態(tài)，線*-線短路故障將比三相短路故障嚴(yán)重，而單相短路故障尤為嚴(yán)重。試驗(yàn)時(shí)，也要掌握這一點(diǎn)

50、，試驗(yàn)要做得快一點(diǎn)，短路電流也不要過(guò)大。l進(jìn)行圖20-18的短路試驗(yàn)，再配合空載特性試驗(yàn)（注意用其氣隙線），就可以近似地求得相序電抗l單相同步發(fā)電機(jī)在飛機(jī)上也有應(yīng)用。例如航空單相變流機(jī)中，用單相同步發(fā)電機(jī)發(fā)出單相交流電，向飛機(jī)無(wú)線電和雷達(dá)等供電。單相同步發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)，可以看作是三相同步發(fā)電機(jī)的一種不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。事實(shí)上，飛機(jī)上就有將三相發(fā)電機(jī)單相運(yùn)行，作為單相交流l電源的。l一，單相同步發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)特點(diǎn)l單相同步發(fā)電機(jī)的電樞繞組是單相繞組，電樞電流是單相交流電，因此電樞電流建立一脈振磁場(chǎng)。三相電機(jī)單相運(yùn)行時(shí)也是如此。要分析其電樞反應(yīng)，可把脈振的電樞磁勢(shì)分解為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的兩個(gè)分量。正轉(zhuǎn)電樞磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子同速(n1)旋轉(zhuǎn)，因而與磁極是相對(duì)靜A的，構(gòu)成了與三相同步發(fā)電機(jī)相仿的電樞反應(yīng)。根據(jù)不同的負(fù)載性質(zhì)即能確定該電樞反應(yīng)的性質(zhì)，并可運(yùn)用上一章的理論加以分析。反轉(zhuǎn)的電樞磁場(chǎng)，相對(duì)磁極以二倍同步速旋轉(zhuǎn)，將在轉(zhuǎn)子鐵心及阻尼繞組、勵(lì)磁繞組中感應(yīng)二倍于電源頻率的電勢(shì)，并由此產(chǎn)生附加銅耗和鐵耗。尤其要注意氖竊誒湃譜櫓懈杏到細(xì)叩謀鍍檔縭疲現(xiàn)厥庇謝鞔湃譜榫檔奈鍘貝吮鍍檔縭撇牡緦饕步懦捎詬玫緦韉拇攀剖潛鍍檔穆穌翊攀疲摯山浞紙馕嘍宰喲偶12nl轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)分量。考慮到轉(zhuǎn)子本身相對(duì)定予