第十六次課同發(fā)機(jī)的不對稱MicrosoftPowerPoint演示文稿(2)

1、第十四章第十四章 同步發(fā)電機(jī)的不對同步發(fā)電機(jī)的不對稱運(yùn)行稱運(yùn)行第一節(jié)第一節(jié) 同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路一、同步電機(jī)不對稱運(yùn)行一、同步電機(jī)不對稱運(yùn)行二、正序、負(fù)序、零序電流或電壓二、正序、負(fù)序、零序電流或電壓三、正序、負(fù)序、零序阻抗三、正序、負(fù)序、零序阻抗四、各序的等效電路四、各序的等效電路一 不對稱運(yùn)行 三相負(fù)載不對稱三相負(fù)載不對稱 分析方法分析方法對稱分量法對稱分量法 電樞反應(yīng)磁勢為橢圓形磁勢，產(chǎn)生橢圓形橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場第一節(jié)第一節(jié) 同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路一、同步電機(jī)不對稱運(yùn)行一、同步電機(jī)不對稱運(yùn)行（一）、不對稱運(yùn)行的概念

2、（一）、不對稱運(yùn)行的概念 發(fā)電機(jī)是根據(jù)三相電流平衡對稱的工況下長期運(yùn)行的原則設(shè)計(jì)制造的，因而在使用時盡量讓同步電機(jī)在對稱情況下運(yùn)行。然而有時會遇到各種原因?qū)е峦桨l(fā)電機(jī)的不對稱運(yùn)行。當(dāng)同步發(fā)電機(jī)接有容量較大的單相負(fù)載（如單相電爐，民用電中的照明與家用電器，工業(yè)中的電氣鐵軌采用單相電源為牽引電機(jī)供電）發(fā)生不對稱故障(如單相或兩相短路時)發(fā)電機(jī)即處于不對稱運(yùn)行狀態(tài)。同步發(fā)電機(jī)的不對稱運(yùn)行屬于異常運(yùn)行狀態(tài)，即介于正常和具有破壞性的事故運(yùn)行之間的一種運(yùn)行狀態(tài)。對稱分量法對稱分量法 所謂對稱分量法是把一組不對稱的三相電壓（或電流）分解為三組對稱的正序、負(fù)序、零序電壓（或電流），先按各序?qū)ΨQ的三相系統(tǒng)單獨(dú)

3、作用的情況分別計(jì)算，再把結(jié)果疊加就得到原來那組不對稱三相電壓（或電流）。如下：設(shè)三相不對稱電流為 、 、 ，按對稱分量法可分解為正序、負(fù)序、零序三相對稱分量電流000aaaabbbbccccIIIIIIIIIIIIcIaIbI對稱分量法對稱分量法 把不對稱的三相系把不對稱的三相系統(tǒng)分解為三個獨(dú)立統(tǒng)分解為三個獨(dú)立的對稱系統(tǒng)，的對稱系統(tǒng)，即正即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和和零序系統(tǒng)零序系統(tǒng)其中正序電流：其中正序電流：為大小相等、相位互差 、相序分別為a-b-c的三相電流；120aIbIcIsinsin(120 )sin(120 )ambmcmiItiItiIt2,bacaIa IIaI12

4、022403,1jjaeaeacIcIcI 負(fù)序電流：為大小相等、相位互差 、相序分別為a-c-b的三相電流；1202,bacaIaIIa IbIaIcIsinsin(120 )sin(120 )amcmbmiItiItiIt12022403,1jjaeaeabIaIcIbIaI 零序電流為：大小相等、相位相同的三相電流。 000abcIIIcIbIaI000aaaabbbbccccIIIIIIIIIIII22000,bacabacaabcIa IIaIIaIIa IIII12022403,1jjaeaea211aa02020aaaabaaacaaaIIIIIa IaIIIaIa II2201

5、()31()31()3aabcaabcaabcIIaIa IIIa IaIIIII 三、正序、負(fù)序、零序阻抗三、正序、負(fù)序、零序阻抗 電樞反應(yīng)電勢與電樞電流性質(zhì)有關(guān)，用不同的電抗表示1. 正序阻抗2. 負(fù)序阻抗3. 零序阻抗 正序電流（電壓）正序電流（電壓）-正序阻抗正序阻抗 負(fù)序電流（電壓）負(fù)序電流（電壓） -負(fù)序阻抗負(fù)序阻抗 零序電流（電壓）零序電流（電壓） -零序阻抗零序阻抗第一節(jié)第一節(jié) 同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路不對稱三相電流流過對稱三相繞組的基波磁勢 將不對稱的三相系統(tǒng)分解為三個對稱的系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)。 每相電流分解為三個分量，每相磁

6、勢也可分解為三個分量。 當(dāng)正序電流流過三相繞組時，產(chǎn)生正向旋轉(zhuǎn)磁勢，亦稱正序旋轉(zhuǎn)磁勢 當(dāng)負(fù)序電流流過三相繞組時，產(chǎn)生負(fù)向旋轉(zhuǎn)磁勢橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢 當(dāng)電流為一不對稱的三相電流，合成磁勢將有兩個分量，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仍按正弦分布，用旋轉(zhuǎn)矢量表示為空間矢量和，不同時刻，有不同的振幅，其端點(diǎn)軌跡為一橢圓tFFFFvuF2cos22222不對稱中的正序分量-正序阻抗 正序分量： 產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速即與轉(zhuǎn)子同速 不在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢，即同步電機(jī)的對稱運(yùn)行情況，正序電抗即同步電抗sxx 正序阻抗 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，正序磁場與轉(zhuǎn)子無相對運(yùn)動，正序阻抗即同步電抗

7、 隱極機(jī) 凸極機(jī)短路時，正序電流為純感性電流，900,qdIIIsajxrjxrZdxx 不對稱中的負(fù)序分量-負(fù)序阻抗 負(fù)序分量： 產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速，與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反 相對運(yùn)動速度為2n1，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)f2=2f1的交變電勢，產(chǎn)生交變電流，起削弱負(fù)序磁場的作用，使氣隙中的合成負(fù)序磁場減弱，相當(dāng)于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子短路情況相當(dāng)于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子短路情況，等效電抗很小。sxx 負(fù)序電流的副副作用1. 負(fù)序感應(yīng)電流，產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)子銅損耗2. 負(fù)序磁場引起轉(zhuǎn)子表面的渦流損耗，產(chǎn)生附加表面損耗3. 負(fù)序磁場與正序磁場相互作用，產(chǎn)生2f1頻率的交變電磁轉(zhuǎn)矩，引起振動規(guī)定：在額定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時，汽輪

8、發(fā)電機(jī)三相電流之差，不得超過額定值的10：水輪發(fā)電機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)的三相電流之差，不得超過額定疽的20，同時任一相的電流不得大于額定值。 負(fù)序阻抗 當(dāng)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短路，電樞加上對稱的負(fù)序電壓時，負(fù)序電樞電流所遇到的阻抗（用作測量原理）（用作測量原理） 負(fù)序電流產(chǎn)生的反向旋轉(zhuǎn)磁場對正向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速為兩倍同步轉(zhuǎn)速，從電磁關(guān)系來看，同步電機(jī)如一臺轉(zhuǎn)差率s=2的異步電動機(jī) jxrZ負(fù)序阻抗的簡單分析 假設(shè)負(fù)序磁場比轉(zhuǎn)子漏磁通大得多，則 假設(shè)電機(jī)阻尼作用強(qiáng)（如整塊實(shí)心轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機(jī)），則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流大，其去磁作用使負(fù)序磁場大大削弱2xxm21xxx反應(yīng)負(fù)序磁場的作用反應(yīng)負(fù)序磁場的作用

9、1xx 凸極電機(jī)負(fù)序阻抗簡單分析Dqxxaradx2frfx2DdrDdxdZxaraqx2DqrqZ勵磁 阻尼負(fù)序磁場軸線與直軸重合負(fù)序磁場軸線與交軸重合不對稱中的零序分量-零序電抗 零序分量： 三相零序基波磁勢合成為零，在氣隙中不產(chǎn)生零序磁場。 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 零序電抗為漏電抗零序阻抗 當(dāng)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短接，電樞通過零序電流時所遇到的阻抗 三相繞組中零序電流產(chǎn)生的三個脈動磁場基波分量合成為零，即不產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場。 三及其倍數(shù)次空間諧波合成諧波脈動磁勢，對零序阻抗產(chǎn)生影響，且隨轉(zhuǎn)子位置（直軸、交軸）的變化而產(chǎn)生脈動，性質(zhì)為漏抗性質(zhì)（諧波

10、漏抗） 每相繞組周圍產(chǎn)生漏磁通，影響零序阻抗。034cos32coscossin01,01xxxtFftx各序等效電路00000ZIUZIUZIEUAAAAAAA注意注意：勵磁磁場只在電樞繞組中勵磁磁場只在電樞繞組中感應(yīng)產(chǎn)生有正序電勢感應(yīng)產(chǎn)生有正序電勢大連理工大學(xué)電氣工程系三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、主要部件一、主要部件1. 定子（電樞）定子（電樞）2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊成。由硅鋼片疊成。對稱三相繞組。對稱三相繞組。(1)定子鐵心：定子鐵心：(2)定子繞組：定子繞組：(3)機(jī)座和端蓋等。機(jī)座和端蓋等。(1)轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心： 由整塊鑄（鍛）鋼制成。由整塊鑄（鍛）鋼制成。

11、(2)勵磁繞組：勵磁繞組： 工作時施加直流勵磁。工作時施加直流勵磁。(3)阻尼繞組和轉(zhuǎn)軸等。阻尼繞組和轉(zhuǎn)軸等。阻尼繞組阻尼繞組阻尼繞組的作用阻尼繞組的作用 一般大中型同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上，除裝有勵磁繞組外，還裝有阻尼繞組。阻尼繞組與籠型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的籠型繞組結(jié)構(gòu)相似，整個阻尼繞組由插人極靴孔內(nèi)的銅條和端接短路銅環(huán)焊接組成。 阻尼繞組主要有以下兩個作用: (1)在同步電動機(jī)異步啟動時像籠型異步電動機(jī)那樣利用阻在同步電動機(jī)異步啟動時像籠型異步電動機(jī)那樣利用阻尼繞組中的感應(yīng)電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生異步尼繞組中的感應(yīng)電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生異步啟動轉(zhuǎn)矩使同步電動機(jī)啟動起來。所以又稱阻尼繞組

12、為啟動轉(zhuǎn)矩使同步電動機(jī)啟動起來。所以又稱阻尼繞組為啟動繞組。啟動繞組。 (2)在同步電動機(jī)運(yùn)行中發(fā)生振蕩時轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間有相在同步電動機(jī)運(yùn)行中發(fā)生振蕩時轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間有相對運(yùn)動，阻尼繞組中便產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁對運(yùn)動，阻尼繞組中便產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用場相互作用.產(chǎn)生阻止轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)磁場運(yùn)行的轉(zhuǎn)矩從而產(chǎn)生阻止轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)磁場運(yùn)行的轉(zhuǎn)矩從而減弱同步電動機(jī)的震蕩，這就是減弱同步電動機(jī)的震蕩，這就是阻尼阻尼的含義。的含義。 阻尼繞組的作用阻尼繞組的作用 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)有交,直軸阻尼繞組。阻尼繞組在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子勵磁繞組外疊加的一個短路鼠籠環(huán),其作用也相當(dāng)于一個隨轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動的“鼠籠異步電機(jī)”,對發(fā)電機(jī)的動態(tài)穩(wěn)定起調(diào)節(jié)作用。 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時,由于定轉(zhuǎn)