【正文】 :運(yùn)用對(duì)稱(chēng)分量法可得 ,同步發(fā)電機(jī)單相對(duì)中點(diǎn)短路基波電流明顯大于三相對(duì)中 點(diǎn)短路基波電流 。另外 ,電樞繞組中還有三次諧波電流 ,勵(lì)磁繞組中還有二次諧波 電流 . 四 同步發(fā)電機(jī)的線間短路 如圖 ,在沒(méi)有中線的情況下 ,B,C 兩相發(fā)生短路 ,A相開(kāi)路 .電流約 束條件 : ?????????????????????????????????020200IIaIaIIIaIaIIIICB根據(jù)對(duì)稱(chēng)分量法 ,有 解得 又 ,根據(jù)電壓方 程式 ,可得 ??????????????????????????000000ZIUZIUZIUE右圖為各序等效電路的電壓方程式 ,把 第 (1)式減去第 (2)式 ,得 所以 ,B,C兩相電流為 又 以上是基波電流 ,還有 三次諧波電流 . 總結(jié) :同步發(fā)電機(jī)線間短路電流小于單相短路電流 ,但是大于三相對(duì)稱(chēng)短路電流 . 五 不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行對(duì)同步發(fā)電機(jī)的影響 同步發(fā)電機(jī)在不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行的情況下 ,電樞繞組里有三次和更高次數(shù)的諧波電流 ,勵(lì) 磁繞組 ,阻尼繞組和實(shí)心轉(zhuǎn)子中有頻率 100Hz和更高頻率的電流 .所有這些電流會(huì) 增大電機(jī)的附加銅耗 ,這些電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)又會(huì)增大電機(jī)的附加鐵耗 ,使轉(zhuǎn)子溫 度上升 ,電機(jī)效率下降 .負(fù)序電流還會(huì)引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和定子振動(dòng) . 總結(jié) :從保護(hù)發(fā)電機(jī)的角度來(lái)看 ,希望避免不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行 ,但是為了電網(wǎng)的安全 ,有時(shí)又 需要發(fā)電機(jī)運(yùn)行于不對(duì)稱(chēng)的情況 . 【 補(bǔ) 】 同步電機(jī)習(xí)題集中關(guān)于負(fù)序電抗的習(xí)題。 [補(bǔ) ]一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)做不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行 ,運(yùn)用對(duì)稱(chēng)分量法分解三相電流 ,得 A相各序電流 如下圖 .請(qǐng)你在原圖上畫(huà)出 B,C相各相序電流 ,并指出電機(jī)處于何種不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行 情況 . 作業(yè) :630 同步發(fā)電機(jī)的三相突然短路 先談穩(wěn)態(tài)短路電流的大小和相位 . 分析三相突然短路基于以下原則 : (1)電樞周期電流的相位落后勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)相位 90度 。 (2)電樞電流和勵(lì)磁電流的瞬時(shí)值在突然短路前后不能突變 . 1. 三相突然短路的瞬態(tài)電磁過(guò)程 假定短路發(fā)生前 ,電機(jī)空載 ,短路 發(fā)生時(shí) ,主極運(yùn)行到 d軸與 A相相 軸垂直的位置上 ,如圖 . 此時(shí) ,A相的勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí) 值為最大 ,根據(jù)第 (1)條原則 ,A 相的周期電流的瞬時(shí)值為零 , 因此 A相周期電流的波形如圖 . 由于突然短路前后 ,A相周期 電流沒(méi)有突變 ,因此 A相電流 中沒(méi)有非周期分量 . 對(duì)于 B,C兩相來(lái)說(shuō) ,由于其周 期電流的瞬時(shí)值在突然短路 發(fā)生時(shí)不為零 ,因此其電流中 還有非周期分量 ,兩者疊加 , 使得突然短路發(fā)生時(shí) ,電流 瞬時(shí)值仍然為零 ,如圖 . 以上說(shuō)明 ,突然短路發(fā)生時(shí) ,各 相的情況不一定相同 ,是否存 在非周期分量 ,要看短路發(fā)生 時(shí)主極運(yùn)行到什么位置 . 假定突然短路發(fā)生時(shí) ,d軸與 A相相軸重合 ,情況怎樣 ? 又 ,突然短路發(fā)生時(shí) ,周期電流的幅值是穩(wěn)態(tài)電流幅值的 47倍 ,這是為什么 ? 突然短路時(shí) ,電樞電流的瞬時(shí)值為 零 ,但是其變化率不為零 ,則勵(lì)磁繞 組會(huì)感應(yīng)電流 ,該電流以時(shí)間常 數(shù) Td’衰減 ,Td’主要與勵(lì)磁繞組參 數(shù)有關(guān) . 對(duì)于電樞繞組來(lái)說(shuō) ,由于勵(lì)磁電流 增加了 ,因此勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)也增加了 從 E0變成了 E0’ ,這樣 ,電樞電流的 周期分量的幅值自然也增大了 . 對(duì) 于凸極同步電機(jī)來(lái)說(shuō) ,有 dd XEI 39。0? 或?qū)憺? 39。0dd XEI ?Xd’稱(chēng)為直軸瞬態(tài)電抗 ,比 Xd小 . 由于勵(lì)磁繞組電流的非周期分量以 Td’衰減 ,因此 ,電樞電流的周期分量的增加部分 也以 Td’衰減 . 由于勵(lì)磁電流在突然短路前后也 不能突變 ,因此 ,勵(lì)磁電流中還有周 期分量 ,以時(shí)間常數(shù) Ta衰減 ,如圖 . 電樞電流的非周期分量也以 Ta衰 減 ,Ta與電樞繞組的參數(shù)有關(guān) . 總結(jié) :同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短 路時(shí) ,電樞電流的周期分量的 幅值會(huì)增大 ,有的相繞組中還 可能有非周期分量 . 如果主極上還裝有阻尼繞組 ,則突然短路瞬間 ,阻尼繞組中也要感應(yīng)電流 ,這個(gè)感 應(yīng)電流也參加勵(lì)磁 ,使得勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)變得更大 ,從 E0變?yōu)?E0’’.電樞電流周期分量 的幅值變得更大 ,對(duì)于凸極同步電機(jī)來(lái)說(shuō) ,有 Xd’’稱(chēng)為直軸超瞬態(tài)電抗 有關(guān)系式 : dXEI 39。39。0?39。39。0dXEI ?或 39。dXddd XXX ?? 39。39。39。由于阻尼繞組的存在 ,電樞電流 的波形如圖 ,其中的周期分量先 以 Td’’衰減 ,再以 Td’衰減 .Td’’與 阻尼繞組的參數(shù)有關(guān) . 總結(jié) :如果同步電機(jī)上裝有 ,阻尼 繞組 ,突然短路時(shí) ,電樞電流周期 分量的幅值會(huì)變得更大 . 以上分析了同步發(fā)電機(jī)突然短路時(shí)電樞繞組中的周期 (基波 )電流和非周期電流 ,其實(shí) 電樞繞組中還有二倍基波頻率的周期電流 (二次諧波 ),這個(gè)電流是與勵(lì)磁繞組和阻尼 繞組中的周期電流 (基波 )對(duì)應(yīng)的 . 討論 [例 67] 突然短路的危害：突然增大的電磁力對(duì)繞組端部的沖擊；瞬時(shí)過(guò)電流對(duì)電網(wǎng)的沖 擊。（畫(huà)圖說(shuō)明） [補(bǔ) 】 一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)原來(lái)運(yùn)行于空載狀態(tài)，當(dāng)主極直軸運(yùn)行到與 A相繞組軸線重 合時(shí)發(fā)生突然短路事故。問(wèn) A相繞組中是否會(huì)產(chǎn)生非周期電流 ,為什么？ 三相同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱(chēng)突然短路 例：?jiǎn)蜗鄬?duì)中點(diǎn)突然短路；相間突然短路。 分析方法：對(duì)稱(chēng)分量法仍然適用，不過(guò)考慮的時(shí)間段是短路剛發(fā)生時(shí)的幾個(gè)周 波。 結(jié)論：把不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行情況中的各序電抗用各序瞬態(tài)電抗代替即可。 即用 Xd’(Xd’’)代替 Xd，負(fù)序電抗和零序電抗不變。 同步電機(jī)的空載磁路 返回 0???f同步電機(jī)的空載特性 NU00 ,?EFI f ,0fIo空載特性?NU氣隙線返回 空載時(shí) ,U=E0= 雙反應(yīng)理論 軸dad?q?軸d軸q圖 6— 18 雙反應(yīng)理論 雙反應(yīng)理論 aqF0?N S?aFaqb1aqB圖 6— 18 雙反應(yīng)理論 adb返回 雙反應(yīng)理論 隱極同步發(fā)電機(jī)的向量圖 0??a??aE?0?E???E?I??XIjaXIj??90??UaRI?返回 隱極同步發(fā)電機(jī)的向量（圖 b ） 0?EaRI??UsRI??0??返回 隱極同步發(fā)電機(jī)的等效電路 aR?I?UsX?X返回 電動(dòng)勢(shì) 磁動(dòng)勢(shì)圖 返回 ??XIjfFaaFkF??E?U?IaRI?由合成磁動(dòng)勢(shì) F確定氣隙電動(dòng)勢(shì) E 0EE空載曲線 OFff IF 或返回 凸極同步發(fā)電機(jī)的向量圖 0??qI?0?E??0??UdI?qd XIj??IaRI?dd XIj?返回 角的確定 0?0?EQE?qI?)( qdd XXIj ??qXIj?aRI?dI??I?0?返回 凸極同步發(fā)電機(jī)的等效電路圖 sR?I?UqX返回 凸極同步電機(jī)電樞反磁通及所經(jīng)磁路及磁導(dǎo) 返回 adF)( adad ??)( ?? ??)( aqaq ??adF)( ?? ??直軸電樞磁導(dǎo) 交軸電樞磁導(dǎo) 從向量圖導(dǎo)出 aIRUE ???? c o sc o saRI?? 0??U?E?QE?0E?I?? XIj返回 短路實(shí)驗(yàn)接線圖 A??勵(lì)磁 電樞AAA返回 短路特性 INIO fkIfI短路特性返回 用空載和短路特性來(lái)確定 氣隙 線空 載載 特短路特性IE ,00EIofI fIdX返回 (飽和 )的確定 氣隙 線空 載載 特短路特性IE ,00EIofI fIdX返回 同步發(fā)電機(jī)的外特性 IUNIONU返回 圖 6— 31同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性 IUONU返回 旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)的類(lèi)型 N S + 隱極式 返回 N S N S + 凸極式 返回 帶副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng) G G 副勵(lì)磁機(jī) 主勵(lì)磁機(jī) 同步發(fā)電機(jī) 返回 靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng) 交流副勵(lì)磁機(jī) 交流主勵(lì)磁機(jī) 不可控整流起器 電壓調(diào)整器 主發(fā)電機(jī) 電壓互感器 電流互感器 可控整流起器 自勵(lì)恒壓器 返回 ??N No No No N N So So S S S So eT0?eTsnsnsneT主極 主極 同步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài) 發(fā)電機(jī) 補(bǔ)償機(jī) 電動(dòng)機(jī) 返回 ?例 6— 2 有一臺(tái) 25000kW、 (星形聯(lián)結(jié) )、 (滯后 )的汽輪發(fā)電機(jī)，從其空載、短路試驗(yàn)中得到下列數(shù)據(jù)，試求同步電抗。 ?從空載特性上查得：相電壓 kV時(shí)， If0＝ 155A；從短路特性上查得： I＝ IN＝ 1718A時(shí)， Ifk＝ 280A；從氣隙線上得查得：If＝ 280A時(shí)， kV ?解 從氣隙線上查出， If＝ 280A時(shí)，激磁電動(dòng)勢(shì) ；在同一勵(lì)磁電流下，由短路特性查出，短路電流 I＝1718A；所以同步電抗為 3/?U3/?U1 2 9 3 03/2 2 4 0 00 ?? VE?用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí) ， ， ?故 ?從空載和短路特性可知 ， ?于是 Xd(飽和 )為 *0 39。/39。/ IIIII Nfkf ??例 61 一臺(tái)凸極同步發(fā)電機(jī)，其直軸和交軸同步電抗的標(biāo)幺值為 ， ，電樞電阻略去不計(jì)，試計(jì)算該機(jī)在額定電壓、額定電流、 (滯后 ) 時(shí)激磁電動(dòng)勢(shì)的標(biāo)幺值 (不計(jì)飽和 ) ?解 以端電壓作為參考相量 虛擬電動(dòng)勢(shì)為 os ??*0E* ?dX * ?qX?即 δ角為 19． 44176。 ，于是 ?電樞電流的直軸、交軸分量和激磁電動(dòng)勢(shì)分別為 深入理解 : 電樞反應(yīng)是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵 ?同步電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，定子繞組開(kāi)路，沒(méi)有負(fù)載電流： 不存在電樞反應(yīng)，不存在由轉(zhuǎn)子到定子的能量傳遞。 ?當(dāng)同步發(fā)電機(jī)帶有負(fù)載時(shí)，就產(chǎn)生了 電樞反應(yīng)。 ?不同負(fù)載性質(zhì)時(shí)，電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子電流 產(chǎn)生不同性質(zhì)的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩 。 實(shí)現(xiàn)能量的傳遞 （ a)：電樞反應(yīng)交軸作用，電磁力與旋轉(zhuǎn)方向相反，為了維持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，必須隨著有功負(fù)載的變化調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的輸入功率 （ b）（ c）：電樞反應(yīng)直軸作用， b為去磁， c為助磁，為保持發(fā)電機(jī)的端電壓不變，必須隨著無(wú)功負(fù)載的變化相應(yīng)地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的激磁電流。