【正文】 零； ? 若短路前為空載，即 ，直流分量起始值較大。 ? 綜上可得，短路電流直流分量起始值達到最大的條件： – 短路前為空載，即 – 初始合閘相角為零，即 α= 0 – 短路后回路為純電感的， 90?? ???φ| 0 |αφUIpIpII?t = 0 時 間 軸相量圖 C 0 mmII?0 0mI ?90? ? ? ?? ? ?0 mmII?0 0mI ?4 短路電流的特征量 —— 沖擊電流 ? 沖擊電流產(chǎn)生條件： 將 ，代入 a相 短路電流瞬時值的表達式 中得： ? 短路沖擊電流 ：短路電流最大可能的瞬時值稱為短路沖擊電流，以 iim 表示。 //39。M[ sin( ) sin( ) ] sin( )c osaatTmmtTmmamUUi e tZZI e t KZIU? ? ? ? ???? ???? ? ? ? ? ???? ? ????00 , 90 , 0mI?? ?? ? ?uaIpIa pIa p+Ip相量圖 波形圖 UmIt = 0 時 間 軸C通過觀察 a相短路電流的波形可知， 沖擊電流發(fā)生在短路后半個周波后 ，若 f=50Hz，則 t=。 0 .0 10 .0M1M[ e 1 ]2aaTM m mTmmmK IIKIIIie????????? KM稱為 沖擊系數(shù) ，即沖擊電流值對于交流電流幅值的倍數(shù) ? 只有電阻 R、 L=0時， Ta=0， KM =1 ? 只有電感 L、 R=0時， Ta=∞， KM =1~2 ? KM一般取為 ~ ? 用途：校驗電氣設(shè)備的機械強度。 第二章 同步發(fā)電機突然三相短路分析 ? 通過第一章的學習，我們知道： – 通過無窮大電源供電電路發(fā)生三相短路的情形，掌握了分析短路電流波形的一般方法。 – 發(fā)電機（有源元件）的電磁暫態(tài)過程決定了電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)過程！ ? 實際短路時， – 發(fā)電機內(nèi)部也發(fā)生電磁暫態(tài)過程 – 無窮大電源端電壓不變的假設(shè)不成立 – 但是考慮到發(fā)電機轉(zhuǎn)子的慣量較大，可認為轉(zhuǎn)速（頻率）保持不變 ? 因此，需要分析發(fā)電機的電磁暫態(tài)過程??！ 主要內(nèi)容 ? 同步發(fā)電機在 空載情況 下定子突然三相短路后的電流波形 及其分析 ? 同步發(fā)電機 空載下 三相短路后內(nèi)部 物理過程 及其短路電流分析 ? 同步發(fā)電機 負載下 三相短路交流電流初始值 ? 同步發(fā)電機基本方程 ? 應(yīng)用同步發(fā)電機基本方程（拉氏運算形式）分析突然三相短路電流 ? 自動調(diào)節(jié)勵磁裝置對短路電流的影響 第一節(jié) 空載下定子三相短路電流波形 ? 本節(jié)總結(jié)性地給出同步發(fā)電機在空載情況下定子突然發(fā)生三相短路后的 電流波形的特性 ? 定子電流 – 短路前，無電流 – 短路后，有 直流分量 和 交流分量 的短路電流 ? 勵磁回路電流 – 短路前，為直流勵磁電流 – 短路后，除了直流勵磁電流外，還出現(xiàn)了 交流分量 1 定子電流 ? 直流分量： – 大小為短路電流包括線的均分線 – 三相直流分量大小不等，按相同的指數(shù)規(guī)律衰減 – 衰減時間常數(shù)取決于定子回路的電阻和等值電感 ? 交流分量 – 交流分量的幅值是逐漸衰減的 – 穩(wěn)態(tài)值為 ，初始幅值為 – 的變化過程按照兩個時間常數(shù)衰減 – 交流分量幅值的表達式為： mI? 39。39。mI39。39。mmII??39。39。 39。//39。39。 39。( ) ( ) ( )ddt T t Tm m m m m mI t I I e I I e I??? ? ?? ? ? ? ?2 勵磁回路電流 ? 除了直流勵磁電流外，還出現(xiàn)了交流分量 ? 交流分量最終衰減為零 ? 衰減時間常數(shù)與定子回路短路電流的直流分量相同 ? 物理原因是：勵磁回路與定子即轉(zhuǎn)子阻尼回路間存在耦合 第二節(jié) 發(fā)電機空載短路后物理過程分析 ? 基礎(chǔ)：超導體閉合回路 磁鏈守恒原理 及同步電機 電樞反應(yīng)原理 ? 知識回顧 – 什么是雙反應(yīng)原理？ – 什么是電樞反應(yīng)？ – 什么是交軸電樞反應(yīng)？ – 什么是直軸電樞反應(yīng)？ 知識回顧 ? 當電機帶上負載時，電樞繞組中有電流流過，電樞電流將產(chǎn)生電樞磁動勢。 ? 電樞磁動勢基波在氣隙中產(chǎn)生的磁場，就稱為 電樞反應(yīng) 。 ? 此時的氣隙磁場，由主極磁動勢和電樞磁動勢二者的合成磁動勢建立。 ? 電樞磁動勢的出現(xiàn)，使原有的氣隙磁場發(fā)生畸變，并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。 ? 如果電樞磁動勢有交軸和直軸分量，則電樞反應(yīng)就有相應(yīng)的 交軸電樞反應(yīng) 和 直軸電樞反應(yīng) 。 ? 電樞反應(yīng)的性質(zhì)（增 /去 /交磁）取決于電樞磁動勢和主磁場在空間的相對位置。這一位置與激磁電動勢 和定子電流 之間的相角差 有關(guān)。 qE I0?? 若定子電流 與激磁電動勢 同相位 ? 此時，電樞反應(yīng) qEI? 若定子電流 與激磁電動勢 不同相 ? 此時，電樞反應(yīng) qEI1 假設(shè)條件 ? 同步發(fā)電機為理想電機 ? 只考慮電磁暫態(tài)過程，而不計機械暫態(tài)過程 ? 導磁系數(shù)為常數(shù)，忽略磁路飽和，可應(yīng)用疊加原理 ? 在本節(jié)分析中，假設(shè)短路后，勵磁電壓始終保持不變，不考慮短路后發(fā)電機端電壓降低引起的強行勵磁 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)與等值 ●●●●●●●●●●●acbdqcabxyzfDQuaubuciaibicrfLf fuf+ifLD DiDrDuD= 0LQ QiQrQuQ= 0rarbrcLa aLb bLc c同步發(fā)電機各繞組示意圖 同步發(fā)電機各回路電路圖 2 短路后定子繞組磁鏈及短路電流分析 ? 勵磁主磁通交鏈于定子三相繞組的磁鏈 ? 短路瞬間定子三相繞組的磁鏈 ? 定子三相短路電流產(chǎn)生的磁鏈 ? 與磁鏈對應(yīng)的三相短路電流 主磁通交鏈于定子三相繞組的磁鏈 ? 短路前空載，定子三相繞組的磁鏈由恒定勵磁電流產(chǎn)生并交鏈。 ? 設(shè) ，且在 t=0時定子 三相短路，此時定子磁鏈為 0 0 000 0 000 0 0c o s( )c o s( 1 2 0 )c o s( 1 2 0 )abcttt? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?????? ? ??? ? ? ??0 0? ?0|0 | 0 00|0 | 0 00|0 | 0 0c os( 0 )c os( 120 ) c os( 120 ) abc? ? ?? ? ?? ? ?? ????? ? ? ???? ? ???定子三相短路電流產(chǎn)生的磁鏈 ? 假設(shè)短路后定子三相繞組為超導體閉合回路。 ? t0，定子短路電流產(chǎn)生的磁鏈表示為： ? 根據(jù)超導體回路磁鏈守恒原理，三相繞組磁鏈保持不變，即： ? 由此可得三相短路電流產(chǎn)生的磁鏈為 0 |0 |0 |0 |0 |0 |a ai ab bi bc c i c? ? ?? ? ?? ? ?? ??????? ???,a i b i ci? ? ?|0 | 0 0 00|0 | 0 0 00|0 | 0 0 0c os( ) c os( 120 ) c os( 120 )ai a abi b bc i c cttt? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???? 定子三相短路電流產(chǎn)生的磁場的特點： – 由 交流分量 和 直流分量 兩部分組成 – 交流分量 ：為抵制主磁場而產(chǎn)生 – 直流分量 ：為維持短路瞬間前后磁鏈不變而產(chǎn)生 ia?i??與磁鏈對應(yīng)的三相短路電流 3 短路后勵磁繞組磁鏈和電流分量 ? 強制勵磁電流產(chǎn)生的磁鏈 ? 定子三相短路電流基頻分量的電樞反應(yīng) ? 定子短路電流直流與倍頻分量對勵磁繞組產(chǎn)生的磁鏈 ? 勵磁回路干生的電流和磁鏈 4 阻尼繞組中的電流 5 定子和轉(zhuǎn)子回路電流分量的對應(yīng)關(guān)系 6 定子短路電流基頻交流分量的穩(wěn)態(tài)值 7 定子短路電流基頻交流分量的初始值 ? 不計阻尼繞組 D ? 計及阻尼繞組 D的作用 ? 小結(jié) 8 短路電流的近似表達式 2 短路后定子繞組磁鏈及短路電流分析 t=0，定子磁鏈： t0，定子短路電流產(chǎn)生的磁鏈： 0 0 0000 0 0 000 0 0 0c o s( )c o s( 1 2 0 )c o s( 1 2 0 )aaa a ab b b b bc c c ccttt? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ????? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ?? ?短路前空載，定子三相繞組的磁鏈由恒定勵磁電流產(chǎn)生并交鏈 ?????????????)1 2 0c o s ()1 2 0c o s ()c o s (00000000tttcba????????????0 0 0,abc? ? ?,abc? ? ?? ? ?短路前后，根據(jù)磁鏈守恒，有 短路后定子中的短路電流分量 ? 基頻電流：以抵消轉(zhuǎn)子主磁場的交變磁鏈； ? 直流分量：為了維持磁鏈初始值 ? 倍頻交流分量：幅值很小，不易觀察 短路后，勵磁回路電流分量 ? 恒定勵磁電流： ? 直流分量：抵消定子基頻交流電流的電樞反應(yīng)磁勢 ? 基頻交流： 抵消定子直流的電樞反應(yīng)磁勢 抵消定子倍頻交流的電樞反應(yīng)磁勢 ? 維持勵磁回路的磁鏈守恒，感生基頻交流電流的 電樞反應(yīng) 00 / fffi u r?阻尼回路電流分量 ? 直軸阻尼繞組 D：與勵磁繞組同軸向；定子短路前 D中無電流，短路后與 勵磁繞組一樣 會由定子電樞反應(yīng)感生 直流和 基頻交流 電流 ? 交軸阻尼繞組 Q（和 g） ：定子短路前 Q中無電流，若定子電阻為零，短路后 Q中 只有基頻交流 電流，而 沒有直流電流 定子和轉(zhuǎn)子繞組中電流的依存關(guān)系 由于存在繞組電阻，最終衰減為零 由于存在定子繞組電阻，最終衰減為零 3 短路電流基頻交流的初始和穩(wěn)態(tài)有效值 ? 基頻交流分量的穩(wěn)態(tài)有效值 ? 基頻交流分量的初始值 穩(wěn)態(tài)有效值 ? 穩(wěn)態(tài)時 – 轉(zhuǎn)子的直流分量電流，由于 轉(zhuǎn)子回路電阻最終衰減為零 – 定子直流分量和倍頻分量電流，由于 定子回路電阻最終衰減為零 ? 若 定子電阻為零 （ Ra=0 ），穩(wěn)態(tài)時，短路電流的電樞反應(yīng)只有直軸分量 其中， 為勵磁電流為 的空載電動勢有效值 0ddqI I E x????0qE 0fi基頻交流初始值 (空載 , Ra=0, 無 D繞組時 ) fu0 fafii?0fi00????0? R?39。??ff??????f??短路前 ：勵磁電壓 ，勵磁電