同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行ppt課件

1、第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行第第2020章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)轉(zhuǎn)章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)轉(zhuǎn) 對(duì)稱負(fù)載對(duì)稱負(fù)載 大容量的單相負(fù)載，不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。輸電線中大容量的單相負(fù)載，不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。輸電線中出現(xiàn)一相斷線等不對(duì)稱缺點(diǎn)出現(xiàn)一相斷線等不對(duì)稱缺點(diǎn) 穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)的輸入功率總與輸出功率穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)的輸入功率總與輸出功率相平衡，電機(jī)端電壓相平衡，電機(jī)端電壓U U和勵(lì)磁電勢(shì)和勵(lì)磁電勢(shì)E0E0之間有著固定之間有著固定的相角差的相角差。 從一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)形狀突變至另一穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)形狀所從一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)形狀突變至另一穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)形狀所閱歷的過程成為瞬變過程。閱歷的過程成為瞬變過程。第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常

2、運(yùn)行20.120.1 不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)的分析方法不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)的分析方法 負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，合成電樞磁勢(shì)不再是一個(gè)幅值不負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，合成電樞磁勢(shì)不再是一個(gè)幅值不變的圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，其電樞反響情況較對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)變的圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，其電樞反響情況較對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)復(fù)雜得多時(shí)復(fù)雜得多 對(duì)稱分量法，即把一組不對(duì)稱的三相電流對(duì)稱分量法，即把一組不對(duì)稱的三相電流( (或電壓或電壓) )分解成三組對(duì)稱的電流分解成三組對(duì)稱的電流( (或電壓或電壓) )分量：即正序分分量：即正序分量、負(fù)序分量和零序分量。用這個(gè)方法時(shí)假設(shè)電量、負(fù)序分量和零序分量。用這個(gè)方法時(shí)假設(shè)電路是線性的，忽略了磁路飽和景象。路是線性的，忽略了磁路飽和景象。 勵(lì)磁電勢(shì)

3、勵(lì)磁電勢(shì)EAEA、EBEB、ECEC只與勵(lì)磁磁勢(shì)的轉(zhuǎn)向有關(guān)只與勵(lì)磁磁勢(shì)的轉(zhuǎn)向有關(guān), , 所以只需正序分量。所以只需正序分量。第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 每相都可以列出三個(gè)相序的電勢(shì)平衡方程及畫出每相都可以列出三個(gè)相序的電勢(shì)平衡方程及畫出它們的等值電路。勵(lì)磁電勢(shì)只在正序的電勢(shì)平衡它們的等值電路。勵(lì)磁電勢(shì)只在正序的電勢(shì)平衡方程中出現(xiàn)。方程中出現(xiàn)。 各相序電流流過電樞繞組時(shí)的電樞反響情況，反各相序電流流過電樞繞組時(shí)的電樞反響情況，反映在等值電路和方程式中是各相序電流遇到不同映在等值電路和方程式中是各相序電流遇到不同的阻抗。的阻抗。 以以A A相為例，各相序的電勢(shì)平衡方程式為：相為例，各相序的電勢(shì)

4、平衡方程式為： EA=UA+Z+IA+EA=UA+Z+IA+ 0=UA-+Z-IA- 0=UA-+Z-IA- 0=UA0+Z0IA0 0=UA0+Z0IA0 適宜于任何不對(duì)稱負(fù)載或短路情況。知道不對(duì)稱適宜于任何不對(duì)稱負(fù)載或短路情況。知道不對(duì)稱的電流情況就能解出不對(duì)稱的電壓。的電流情況就能解出不對(duì)稱的電壓。第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn) 三相負(fù)載不對(duì)稱三相負(fù)載不對(duì)稱 分析方法分析方法對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法cbaacbaacbaaIIIIIIIIIIII310231231第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 把不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為三把

5、不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為三個(gè)獨(dú)立的對(duì)稱系統(tǒng)，即正序系個(gè)獨(dú)立的對(duì)稱系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)對(duì)稱分量合成第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn) 三相負(fù)載不對(duì)稱三相負(fù)載不對(duì)稱 分析方法分析方法對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 電樞反響磁勢(shì)為橢圓形磁勢(shì)，產(chǎn)生橢圓形電樞反響磁勢(shì)為橢圓形磁勢(shì)，產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行不對(duì)稱三相電流流過對(duì)稱三相繞組的基波磁勢(shì)不對(duì)稱三相電流流過對(duì)稱三相繞組的基波磁勢(shì) 將不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為三個(gè)對(duì)稱的系統(tǒng)，即正將不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為三個(gè)對(duì)稱的系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)。序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)。 每

6、相電流分解為三個(gè)分量，每相磁勢(shì)也可分解為三每相電流分解為三個(gè)分量，每相磁勢(shì)也可分解為三個(gè)分量。個(gè)分量。 當(dāng)正序電流流過三相繞組時(shí)，產(chǎn)生正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，當(dāng)正序電流流過三相繞組時(shí)，產(chǎn)生正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，亦稱正序旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)亦稱正序旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) 當(dāng)負(fù)序電流流過三相繞組時(shí)，產(chǎn)生負(fù)向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)當(dāng)負(fù)序電流流過三相繞組時(shí)，產(chǎn)生負(fù)向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) 當(dāng)電流為一不對(duì)稱的三相電流，合成磁勢(shì)將有兩當(dāng)電流為一不對(duì)稱的三相電流，合成磁勢(shì)將有兩個(gè)分量，正序分量和負(fù)序分量，各以同步速向相個(gè)分量，正序分量和負(fù)序分量，各以同步速向相反方向旋轉(zhuǎn)。在任一瞬間的合成磁勢(shì)仍按正弦分反方向旋轉(zhuǎn)。在任一瞬

7、間的合成磁勢(shì)仍按正弦分布，用旋轉(zhuǎn)矢量表示為空間矢量和，不同時(shí)辰，布，用旋轉(zhuǎn)矢量表示為空間矢量和，不同時(shí)辰，有不同的振幅，其端點(diǎn)軌跡為一橢圓有不同的振幅，其端點(diǎn)軌跡為一橢圓tFFFFvuF2cos22222第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行1 1 正序分量正序分量 產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速 不在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)，即同步電機(jī)的對(duì)稱運(yùn)不在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)，即同步電機(jī)的對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)情況，正序電抗即同步電抗轉(zhuǎn)情況，正序電抗即同步電抗 正序電抗采用不飽和值正序電抗采用不飽和值sxx 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行2 2 負(fù)序分量負(fù)

8、序分量 產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步速，反向同步速，反向 轉(zhuǎn)子同步速轉(zhuǎn)子同步速 相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為2n12n1，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)f2=2f1f2=2f1的的交變電勢(shì)，起減弱負(fù)序磁場(chǎng)的作用，使氣隙中的交變電勢(shì)，起減弱負(fù)序磁場(chǎng)的作用，使氣隙中的合成負(fù)序磁場(chǎng)減弱，相當(dāng)于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子短路合成負(fù)序磁場(chǎng)減弱，相當(dāng)于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子短路情況，等效電抗很小。情況，等效電抗很小。sxx 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行負(fù)序電流的副作用負(fù)序電流的副作用負(fù)序感應(yīng)電流，產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)子銅損耗負(fù)序感應(yīng)電流，產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)子銅損耗負(fù)序磁場(chǎng)引起轉(zhuǎn)子外表的渦流損耗，產(chǎn)生附加負(fù)序磁場(chǎng)引起轉(zhuǎn)子外表的

9、渦流損耗，產(chǎn)生附加外表損耗外表損耗負(fù)序磁場(chǎng)與正序磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生負(fù)序磁場(chǎng)與正序磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生2f12f1頻率的頻率的交變電磁轉(zhuǎn)矩，引起振動(dòng)交變電磁轉(zhuǎn)矩，引起振動(dòng)規(guī)定：在額定負(fù)載延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)三相電流之差，規(guī)定：在額定負(fù)載延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)三相電流之差，不得超越額定值的不得超越額定值的1010：水輪發(fā)電機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)的三相電：水輪發(fā)電機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)的三相電流之差，不得超越額定值的流之差，不得超越額定值的2020，同時(shí)任一相的電流不得大，同時(shí)任一相的電流不得大于額定值。于額定值。 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行零序分量零序分量 三相零序基波磁勢(shì)合成為零，在氣隙中不產(chǎn)生零三相零序基

10、波磁勢(shì)合成為零，在氣隙中不產(chǎn)生零序磁場(chǎng)。序磁場(chǎng)。 各相電樞繞組中的零序電流分量在各相繞組周圍各相電樞繞組中的零序電流分量在各相繞組周圍產(chǎn)生零序漏磁通產(chǎn)生零序漏磁通 零序電抗為漏電抗零序電抗為漏電抗第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行同步電機(jī)的各序等效電路同步電機(jī)的各序等效電路勵(lì)磁電勢(shì)由于電機(jī)電樞繞組構(gòu)造的對(duì)稱性勵(lì)磁電勢(shì)由于電機(jī)電樞繞組構(gòu)造的對(duì)稱性是對(duì)稱正序電勢(shì)是對(duì)稱正序電勢(shì)電樞反響電勢(shì)與電樞電流性質(zhì)有關(guān)，用不電樞反響電勢(shì)與電樞電流性質(zhì)有關(guān)，用不同的電抗表示同的電抗表示 正序阻抗正序阻抗 負(fù)序阻抗負(fù)序阻抗 零序阻抗零序阻抗第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 正序阻抗正序阻抗 穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，正序磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子無相

11、對(duì)運(yùn)動(dòng)，正序穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，正序磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，正序阻抗即同步電抗阻抗即同步電抗 隱極機(jī)隱極機(jī) 凸極機(jī)凸極機(jī) 短路時(shí)，正序電流為純感性電流，短路時(shí)，正序電流為純感性電流，90900,qdIIIsajxrjxrZdxx 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 負(fù)序阻抗 當(dāng)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組短路，電樞加當(dāng)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組短路，電樞加上對(duì)稱的負(fù)序電壓時(shí)，負(fù)序電樞電流所遇到的上對(duì)稱的負(fù)序電壓時(shí)，負(fù)序電樞電流所遇到的阻抗阻抗 從電磁關(guān)系來看，同步電機(jī)如一臺(tái)轉(zhuǎn)差率從電磁關(guān)系來看，同步電機(jī)如一臺(tái)轉(zhuǎn)差率s=2s=2的異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī) 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 不計(jì)定、轉(zhuǎn)子電阻。不計(jì)定、

12、轉(zhuǎn)子電阻。X1X1為定子漏抗為定子漏抗,XF,XF為勵(lì)為勵(lì)磁繞組漏抗磁繞組漏抗,XZ,XZ為阻尼繞組漏抗。勵(lì)磁繞組放為阻尼繞組漏抗。勵(lì)磁繞組放置在直軸磁路上置在直軸磁路上, ,所以交軸電抗中不出現(xiàn)勵(lì)磁漏所以交軸電抗中不出現(xiàn)勵(lì)磁漏抗?？埂d-Xd-為直軸等效電抗為直軸等效電抗,Xq-,Xq-為交軸等效電抗為交軸等效電抗 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 凸極直軸磁路與交軸凸極直軸磁路與交軸磁路的磁阻是不同的磁路的磁阻是不同的, , 負(fù)序電抗的數(shù)值將介負(fù)序電抗的數(shù)值將介于于Xd-Xd-和和Xq-Xq-之間作延之間作延續(xù)周期性變化續(xù)周期性變化, , 利用對(duì)稱分量法無法利用對(duì)稱分量法無法計(jì)及負(fù)序電抗的

13、變化計(jì)及負(fù)序電抗的變化, ,計(jì)算時(shí)取兩個(gè)軸上電計(jì)算時(shí)取兩個(gè)軸上電抗的平均值來作為負(fù)抗的平均值來作為負(fù)序電抗的近似值序電抗的近似值: : X-=(Xd-+Xq-)/2 X-=(Xd-+Xq-)/2 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行零序電抗零序電抗 X0 X0 零序電流流過定子繞組時(shí)零序電流流過定子繞組時(shí)所對(duì)應(yīng)的電抗就是零序電所對(duì)應(yīng)的電抗就是零序電抗。抗。 氣隙中的三相合成磁勢(shì)為氣隙中的三相合成磁勢(shì)為零。零。 忽略電樞電阻忽略電樞電阻 X0=U0 / (3I0) X0=U0 / (3I0) 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行零序阻抗零序阻抗 合成諧波脈動(dòng)磁勢(shì)，對(duì)零序阻抗產(chǎn)生影響，且隨合成諧波脈動(dòng)磁勢(shì)，對(duì)

14、零序阻抗產(chǎn)生影響，且隨轉(zhuǎn)子位置直軸、交軸的變化而產(chǎn)生脈動(dòng)，性轉(zhuǎn)子位置直軸、交軸的變化而產(chǎn)生脈動(dòng)，性質(zhì)為漏抗性質(zhì)諧波漏抗質(zhì)為漏抗性質(zhì)諧波漏抗 每相繞組周圍產(chǎn)生漏磁通，影響零序阻抗。每相繞組周圍產(chǎn)生漏磁通，影響零序阻抗。034cos32coscossin01,01xxxtFftx第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行20.220.2穩(wěn)態(tài)不對(duì)稱短路分析穩(wěn)態(tài)不對(duì)稱短路分析1.1.單相穩(wěn)定短路單相穩(wěn)定短路 短路電流中的高次短路電流中的高次諧波：在定子邊有奇諧波：在定子邊有奇次諧波電壓和電流，次諧波電壓和電流，在轉(zhuǎn)子邊有偶數(shù)次諧在轉(zhuǎn)子邊有偶數(shù)次諧波電壓和電流。根波電壓和電流。根據(jù)反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電據(jù)反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電

15、磁感應(yīng)磁感應(yīng)假設(shè)：非短路相空載假設(shè)：非短路相空載第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行單相對(duì)中點(diǎn)短路第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 根據(jù)各相的電流根據(jù)各相的電流, ,求出各相序的電壓為求出各相序的電壓為 負(fù)序電抗和零序電負(fù)序電抗和零序電抗比正序電抗小得抗比正序電抗小得多多, ,故單相短路電流故單相短路電流比三相穩(wěn)態(tài)短路電比三相穩(wěn)態(tài)短路電流大流大, ,其比值接近其比值接近3 3 。 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 2.2.兩相線對(duì)線短路兩相線對(duì)線短路 兩相線對(duì)線短路第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行由于由于UA+=UA-UA+=UA-兩相線對(duì)線短路電流大約為三相短路電流的兩相線對(duì)線短路電流大約為三相短路電流

16、的1.7321.732倍。倍。第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行短路情況比較短路情況比較 例例 汽輪發(fā)電機(jī)各序阻抗為汽輪發(fā)電機(jī)各序阻抗為x+=1.62x+=1.62，x-=0.155x-=0.155，x0=0.056x0=0.056； 計(jì)算出計(jì)算出 Ik1 : Ik2 : Ik3=2.64 : 1.58 : 1Ik1 : Ik2 : Ik3=2.64 : 1.58 : 1 在同一勵(lì)磁電勢(shì)在同一勵(lì)磁電勢(shì)E0E0下，單相穩(wěn)定短路電流最大，下，單相穩(wěn)定短路電流最大，兩相次之，三相最小。兩相次之，三相最小。 大型同步發(fā)電機(jī)中點(diǎn)往往是經(jīng)過接地電阻或電抗大型同步發(fā)電機(jī)中點(diǎn)往往是經(jīng)過接地電阻或電抗線圈接地，因此

17、，實(shí)踐上單相穩(wěn)定短路電流并不線圈接地，因此，實(shí)踐上單相穩(wěn)定短路電流并不總是最大?？偸亲畲?。第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 在隱極式電機(jī)中，整塊轉(zhuǎn)子的阻尼作用強(qiáng)，負(fù)序在隱極式電機(jī)中，整塊轉(zhuǎn)子的阻尼作用強(qiáng)，負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)被減弱得較多，諧波電流的振幅較小，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)被減弱得較多，諧波電流的振幅較小，相應(yīng)不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的不良影響有所改善。負(fù)序相應(yīng)不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的不良影響有所改善。負(fù)序電抗顯著減小，不對(duì)稱負(fù)載引起的端電壓不對(duì)稱電抗顯著減小，不對(duì)稱負(fù)載引起的端電壓不對(duì)稱將降低。將降低。 在沒有阻尼繞組的凸極式電機(jī)中，由于極面和極在沒有阻尼繞組的凸極式電機(jī)中，由于極面和極芯常用鋼片疊成，故負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的減弱程度

18、不芯常用鋼片疊成，故負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的減弱程度不大，諧波電流就有較大的振幅。大，諧波電流就有較大的振幅。 定子電流中的主要諧波為三次諧波，轉(zhuǎn)于電流中定子電流中的主要諧波為三次諧波，轉(zhuǎn)于電流中的主要諧波為二次諧波，次數(shù)較高的諧波那么因的主要諧波為二次諧波，次數(shù)較高的諧波那么因振幅小，作用不大振幅小，作用不大 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行寫寫出出不不對(duì)對(duì)稱稱運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)的的邊邊境境條條件件根據(jù)邊境條件利用對(duì)稱分根據(jù)邊境條件利用對(duì)稱分量法求電壓電流的各相序量法求電壓電流的各相序分量分量合成各序電壓和電流合成各序電壓和電流求出各相線實(shí)踐求出各相線實(shí)踐電壓和電流電壓和電流 分析同步發(fā)電機(jī)負(fù)載不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)分析

19、同步發(fā)電機(jī)負(fù)載不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)根本思緒：時(shí)根本思緒： 利用各序電流和利用各序電流和電壓的關(guān)系作出電壓的關(guān)系作出一致等效電路一致等效電路 利用等效利用等效電路求解各電路求解各序電壓和電序電壓和電流流第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)同步發(fā)電機(jī)的影響不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)同步發(fā)電機(jī)的影響1 1、對(duì)同步發(fā)電機(jī)本身的影響、對(duì)同步發(fā)電機(jī)本身的影響引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過熱；引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過熱；產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩，引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)；產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩，引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)；2 2、對(duì)電力系統(tǒng)的影響、對(duì)電力系統(tǒng)的影響3 3、阻尼繞組在發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的作用、阻尼繞組在發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的作用對(duì)用戶的損害，特別是異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載；對(duì)用戶的損害，特

20、別是異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載；對(duì)與輸電線路平行的通訊線路的干擾；對(duì)與輸電線路平行的通訊線路的干擾；可以有效減弱負(fù)序磁場(chǎng)；可以有效減弱負(fù)序磁場(chǎng)；負(fù)序電抗的變小，使得不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)引起的電網(wǎng)負(fù)序電抗的變小，使得不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)引起的電網(wǎng)端電壓不對(duì)稱程度也減小。端電壓不對(duì)稱程度也減小。第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行20.3 20.3 三相忽然短路的分析三相忽然短路的分析 從忽然短路到進(jìn)入穩(wěn)態(tài)短路的過程所繼續(xù)的時(shí)間從忽然短路到進(jìn)入穩(wěn)態(tài)短路的過程所繼續(xù)的時(shí)間很短很短, , 沖擊電流可高達(dá)額定電流的沖擊電流可高達(dá)額定電流的10102020倍倍, , 在在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生極大的電磁力，這種電磁力能夠會(huì)扯電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生極大的電磁力，這種電

21、磁力能夠會(huì)扯斷電機(jī)繞組的端部或?qū)⑥D(zhuǎn)軸扭彎。斷電機(jī)繞組的端部或?qū)⑥D(zhuǎn)軸扭彎。第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 忽然短路的物理概念忽然短路的物理概念 條件：條件： 同步速，有勵(lì)磁電流，定子繞組有感應(yīng)電勢(shì)同步速，有勵(lì)磁電流，定子繞組有感應(yīng)電勢(shì) 類別類別: : 空載三相、單相、兩相忽然短路空載三相、單相、兩相忽然短路 定子繞組內(nèi)部短路相間、匝間短路定子繞組內(nèi)部短路相間、匝間短路 空載三相忽然短路與穩(wěn)態(tài)短路的主要區(qū)別空載三相忽然短路與穩(wěn)態(tài)短路的主要區(qū)別 忽然短路電流十倍以上，具有極大破壞性忽然短路電流十倍以上，具有極大破壞性 穩(wěn)態(tài)短路電流穩(wěn)態(tài)短路電流1 1倍左右，屬于正常實(shí)驗(yàn)工程倍左右，屬于正常實(shí)驗(yàn)工程第2

22、0章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行1.1.超導(dǎo)體閉合回路磁鏈不變?cè)敲闯瑢?dǎo)體閉合回路磁鏈不變?cè)敲?合上開關(guān)，使定子繞組合上開關(guān)，使定子繞組1 1短路，短路，有有不計(jì)電阻不計(jì)電阻 r1 r1，那么，那么即即 =const =const 設(shè)設(shè)t=0t=0時(shí)磁鏈為時(shí)磁鏈為t=0 t=0 ，那么那么 =t=0 =t=0 在沒有電阻的閉合回路中，在沒有電阻的閉合回路中，磁鏈將堅(jiān)持不變磁鏈將堅(jiān)持不變0dtdir0dtd磁鏈不能突變，在忽然短路瞬間，以為磁鏈堅(jiān)持不變類似磁鏈不能突變，在忽然短路瞬間，以為磁鏈堅(jiān)持不變類似超導(dǎo)體情況。超導(dǎo)體情況。第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行為閉合線圈的磁鏈為閉合線圈的磁鏈, ,包括

23、自鏈和互鏈。假設(shè)外包括自鏈和互鏈。假設(shè)外界磁通進(jìn)入線圈界磁通進(jìn)入線圈, ,那么線圈中必然立刻產(chǎn)生一個(gè)那么線圈中必然立刻產(chǎn)生一個(gè)電流電流, ,這一電流產(chǎn)生的磁通與外加磁通的大小一這一電流產(chǎn)生的磁通與外加磁通的大小一樣樣, ,方向相反方向相反, ,以此堅(jiān)持線圈匝鏈的總磁通依然不以此堅(jiān)持線圈匝鏈的總磁通依然不變。這就是超導(dǎo)閉合回路磁鏈不變?cè)敲?。變。這就是超導(dǎo)閉合回路磁鏈不變?cè)敲础?第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行2. 2. 三相忽然短路的物理過程三相忽然短路的物理過程 忽然短路之前忽然短路之前, ,電機(jī)處于空載形狀電機(jī)處于空載形狀 設(shè)設(shè)a=a0a=a0的瞬間定子繞組忽然短路的瞬間定子繞組忽然短路,

24、 A, A相繞組的磁鏈相繞組的磁鏈為：為：A0=mcosa0 A0=mcosa0 mm為為FfFf與與A A相軸線重合時(shí)相軸線重合時(shí)A A相繞組磁鏈相繞組磁鏈 轉(zhuǎn)子磁通與轉(zhuǎn)子磁通與A A相繞組匝鏈相繞組匝鏈, ,其磁鏈值為：其磁鏈值為：A=mcos(a0+t)A=mcos(a0+t)第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行忽然短路后：忽然短路后： 電樞繞組各相都產(chǎn)生一個(gè)非周期性的直流電流電樞繞組各相都產(chǎn)生一個(gè)非周期性的直流電流, ,共同產(chǎn)生不轉(zhuǎn)的穩(wěn)定磁勢(shì)共同產(chǎn)生不轉(zhuǎn)的穩(wěn)定磁勢(shì), ,使各相繞組分別產(chǎn)生一使各相繞組分別產(chǎn)生一不變的磁鏈以維持其在短路瞬間的磁鏈不變的磁鏈以維持其在短路瞬間的磁鏈( (包括漏磁包

25、括漏磁鏈鏈) )。 電樞繞組產(chǎn)生一組對(duì)稱三相周期性交變電流電樞繞組產(chǎn)生一組對(duì)稱三相周期性交變電流, ,并并在氣隙中產(chǎn)生一個(gè)合成旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)在氣隙中產(chǎn)生一個(gè)合成旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)FaFa, ,它一直和它一直和FfFf大小相等，方向相反大小相等，方向相反( (作用在直軸上作用在直軸上),),以抵消以抵消FfFf對(duì)對(duì)電樞繞組各相的磁鏈。電樞繞組各相的磁鏈。 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組F F和阻尼繞組和阻尼繞組Z Z也是閉合繞組也是閉合繞組 對(duì)對(duì)FaFa的反響：的反響：FaFa產(chǎn)生的產(chǎn)生的aa作用在直軸作用在直軸上上, a, a要經(jīng)過轉(zhuǎn)子磁路要經(jīng)過轉(zhuǎn)子磁路, ,去匝鏈去匝鏈F

26、F和和Z,FZ,F和和Z Z的反響的反響是：分別產(chǎn)生非周期性直流電流是：分別產(chǎn)生非周期性直流電流IF=IF=和和IZ=, IZ=, 產(chǎn)生恒產(chǎn)生恒定磁通以抵消定磁通以抵消aa，aa只能繞道而行。磁阻很大只能繞道而行。磁阻很大, ,要產(chǎn)生一定要產(chǎn)生一定a,a,就需求很大的電樞電流就需求很大的電樞電流, , 忽然短路忽然短路電流要比穩(wěn)態(tài)短路電流大得多。電流要比穩(wěn)態(tài)短路電流大得多。 對(duì)對(duì)Fa=Fa=的反響：的反響：Fa=Fa=在空間靜止在空間靜止, , 與轉(zhuǎn)子繞組之與轉(zhuǎn)子繞組之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。它將在勵(lì)磁繞組間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。它將在勵(lì)磁繞組F F和阻尼繞組和阻尼繞組Z Z中感中感應(yīng)出交變電流應(yīng)出交變電流IFI

27、F 和和IZIZ以抵消以抵消Fa=Fa=在轉(zhuǎn)子繞組中在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的磁鏈。產(chǎn)生的磁鏈。 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 電阻存在電阻存在, ,短路電流會(huì)逐漸衰減。短路電流會(huì)逐漸衰減。 阻尼繞組的時(shí)間常數(shù)比勵(lì)磁繞組小得多阻尼繞組的時(shí)間常數(shù)比勵(lì)磁繞組小得多 短路以后短路以后,IZ=,IZ=首先衰減終了首先衰減終了,IF= ,IF= 還未來得及衰減，把還未來得及衰減，把短路瞬間到短路瞬間到IZ=IZ=衰減終了這一階段稱為超瞬變過程衰減終了這一階段稱為超瞬變過程; ; IF=IF=開場(chǎng)衰減開場(chǎng)衰減, ,并逐漸到達(dá)穩(wěn)態(tài)并逐漸到達(dá)穩(wěn)態(tài), ,這一過程稱為瞬變過程。這一過程稱為瞬變過程。 第20章同步發(fā)電機(jī)

28、的不正常運(yùn)行3. 3. 瞬態(tài)短路時(shí)的電抗瞬態(tài)短路時(shí)的電抗 感性回路感性回路:X=L=N2/R=N2:X=L=N2/R=N2 N N為繞組串聯(lián)匝數(shù)為繞組串聯(lián)匝數(shù),R,R為磁路的磁阻為磁路的磁阻,為磁路的磁導(dǎo)。為磁路的磁導(dǎo)。 穩(wěn)態(tài)情況下穩(wěn)態(tài)情況下, ,電樞電流產(chǎn)生電樞電流產(chǎn)生a a 和和as, as, 略去鐵心部分的磁略去鐵心部分的磁阻阻, a, a對(duì)應(yīng)的就是氣隙磁導(dǎo)對(duì)應(yīng)的就是氣隙磁導(dǎo)ad, asad, as對(duì)應(yīng)的是漏磁導(dǎo)對(duì)應(yīng)的是漏磁導(dǎo)s, s, 總磁通對(duì)應(yīng)的總磁導(dǎo)為：總磁通對(duì)應(yīng)的總磁導(dǎo)為：d=ad+sd=ad+s 對(duì)應(yīng)的電抗為：對(duì)應(yīng)的電抗為：Xd=Xad+Xs Xd=Xad+Xs 直軸同步電抗直

29、軸同步電抗 超瞬變瞬間超瞬變瞬間, a, a遇到了氣隙磁阻、阻尼繞組漏磁阻和勵(lì)磁遇到了氣隙磁阻、阻尼繞組漏磁阻和勵(lì)磁繞組漏磁阻繞組漏磁阻, ,再思索到電樞繞組的再思索到電樞繞組的asas后后, ,電樞磁通的總磁導(dǎo)電樞磁通的總磁導(dǎo)為為第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 對(duì)應(yīng)的電抗為對(duì)應(yīng)的電抗為 瞬變過程時(shí)瞬變過程時(shí), ,阻尼繞組中的電流已衰減終了阻尼繞組中的電流已衰減終了, ,此時(shí)此時(shí)aa它遇到了氣隙磁阻和勵(lì)磁繞組漏磁阻它遇到了氣隙磁阻和勵(lì)磁繞組漏磁阻, ,再思索到電樞再思索到電樞繞組的漏磁通后繞組的漏磁通后, ,電樞磁通的總磁導(dǎo)為電樞磁通的總磁導(dǎo)為 直軸瞬態(tài)電抗直軸瞬態(tài)電抗 直軸超瞬態(tài)電抗直軸超瞬

30、態(tài)電抗第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行20.4 20.4 忽然短路電流忽然短路電流 A A相為例，電樞電流的交變分量相為例，電樞電流的交變分量iAiA為為 其中其中,I= E0 / Xd,I= E0 / Xd,E0E0為短路前勵(lì)磁電勢(shì)有效值為短路前勵(lì)磁電勢(shì)有效值I I“稱為電樞繞組的超瞬態(tài)電流。稱為電樞繞組的超瞬態(tài)電流。假設(shè)無阻尼繞組假設(shè)無阻尼繞組, ,那么那么I= E0 / Xd,I= E0 / Xd,II稱瞬態(tài)電流。稱瞬態(tài)電流。 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 電樞電流非周期性分量為電樞電流非周期性分量為 電樞電流周期性分量的衰減分為兩個(gè)階段：電樞電流周期性分量的衰減分為兩個(gè)階段：從從I I

31、“衰減到衰減到I I, ,這一階段的衰減量這一階段的衰減量(I(I-I-I) )由阻尼繞組中對(duì)由阻尼繞組中對(duì)應(yīng)電流的衰減而引起應(yīng)電流的衰減而引起, Td, Td“=LZ=LZ/RZ/RZ。從從I I到到I,I,這一階段的衰減量這一階段的衰減量(I(I-I)-I)由勵(lì)磁繞組中對(duì)應(yīng)電流的由勵(lì)磁繞組中對(duì)應(yīng)電流的衰減而引起衰減而引起, Td, Td=LF=LF/RF /RF IA=IA=的衰減由定子繞組本身的電阻引起的衰減由定子繞組本身的電阻引起, Ta, Ta“=La=La/Ra/Ra。發(fā)電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)短路發(fā)電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)短路, I =E0/Xd , I =E0/Xd 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行 當(dāng)

32、當(dāng)a0=0a0=0電樞短路電樞短路電流的情況。經(jīng)電流的情況。經(jīng)過半個(gè)周期電流過半個(gè)周期電流到達(dá)最大值到達(dá)最大值, , 它它是超瞬態(tài)電流幅是超瞬態(tài)電流幅值值 的的1.81.8倍左右。倍左右。 第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行20.5 20.5 同步電機(jī)的振蕩同步電機(jī)的振蕩 多種緣由能夠?qū)е抡袷?。多種緣由能夠?qū)е抡袷帯?嚴(yán)重時(shí)能夠呵斥電機(jī)與電力系統(tǒng)失去同步、中斷嚴(yán)重時(shí)能夠呵斥電機(jī)與電力系統(tǒng)失去同步、中斷供電或使與電網(wǎng)相關(guān)聯(lián)的電器設(shè)備遭到損壞。供電或使與電網(wǎng)相關(guān)聯(lián)的電器設(shè)備遭到損壞。 在振蕩過程中電機(jī)的轉(zhuǎn)速不再是恒速在振蕩過程中電機(jī)的轉(zhuǎn)速不再是恒速, ,同步電機(jī)同步電機(jī)的方程式呈非線性。的方程式呈非線性。 小值振蕩是指同步電機(jī)的功角小值振蕩是指同步電機(jī)的功角 圍繞一個(gè)恒定值圍繞一個(gè)恒定值bb作小幅度周期性變化作小幅度周期性變化( (變化幅度普通為變化幅度普通為1010度以度以下下),),電機(jī)轉(zhuǎn)速也圍繞著同步速作周期性變化。電機(jī)轉(zhuǎn)速也圍繞著同步速作周期性變化。第20章同步發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行在振蕩過程中在振蕩過程中, ,阻尼繞組中將出現(xiàn)感應(yīng)電勢(shì)和電流阻尼繞組中將出現(xiàn)感應(yīng)電勢(shì)和電流, ,并構(gòu)成感并構(gòu)成感應(yīng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步速時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步速時(shí), ,感應(yīng)轉(zhuǎn)矩起制動(dòng)作用感應(yīng)轉(zhuǎn)矩起制動(dòng)作用; ;而而當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速