【正文】 。39。39。 由于電流的衰減 ， 經(jīng)過半個周期后 ， 實際上的最大電流一般為超瞬態(tài)短路電流周期分量的 。??從圖上可以看出 ， 曲線 1是瞬態(tài)短路電流 的周期分量 ， 曲線 2是曲線 1的包線 ， 曲 線 3表示瞬態(tài)短路電流中的直流分量 ， 曲 線 4表示瞬態(tài)短路電流的總值 ， 曲線 5是 總電流的包線 。 由于現(xiàn)在分析的是空載短路， t=0時 ia=0,帶入上式，可以得到直流分量得到最大值 ，由于定子繞組電阻的影響，直流分量要衰減，衰減的快慢決定于時間常數(shù)， 這樣，我們就可以作 出瞬態(tài)短路時電流的波形圖： kI ??2aaa RL 39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。 ??而短路電流中 可是受勵磁繞組影響 而衰減的一部分電流，衰減快慢決定與時 間常數(shù) ，由此定子繞組電流 以寫成 而如果短路瞬間發(fā)生在 A相繞組鉸鏈的磁通為最 大，則此時短路電流中除了周期分量外，還應 存有直軸分量，因此 A相瞬態(tài)短路電流可以寫成： kk II ?39。39。 kk II ?ZZd RL 39。39。039。39。39。039。dX39。dk XEI ? 167a所示，它經(jīng)過氣隙磁阻及勵磁繞組漏磁阻，所以電樞反應磁通的總磁阻為 對應的電抗為： = 稱為直軸瞬態(tài)電抗， 由它所決定的電 流，是短路時瞬態(tài)電流周期分量的有效值， 即： ?Fadad RRR ??39。039。dX?FX?ZX39。dX???ZFad XXXX1111???39。add?? ZFad ?????1111 相應的電抗為： = 稱為直軸超瞬態(tài)電抗， 和 為阻尼繞組及勵磁繞組的漏磁 電抗 . 這樣， Ik”超瞬態(tài)電抗所決定的電流，為短路超瞬態(tài)電 流周期分量的有效值 .由于電阻的存在， 在發(fā)生短路后的極短時間內(nèi)，阻尼繞組中的感應電流已衰減完畢，此時電樞反應磁通的路徑如 39。39。ad??? ZFad ?????1111?? ???????39。39。所以穩(wěn)態(tài)短路電流 的大小為 d? ?? ad?dX ?X adXdkXEI0?二 、 瞬態(tài)短路時 ： 在發(fā)生瞬態(tài)短路時 ， 為了 共同抵制短路初瞬的電樞反應磁通對他們的影響 ， 轉(zhuǎn)子上 勵磁繞組 及 阻尼繞組 中都感應了電流 ， 因此勵磁繞組及阻尼繞組對電樞反應磁通的進入 ， 起反抗作用 ， 使電樞反應磁通被擠到它們的漏磁路徑上 ， 如圖所示 ， 電樞反應磁通的路徑經(jīng)過氣隙磁阻 、 勵磁繞組漏磁阻及阻尼繞組漏磁阻 ，所以電樞反應磁通所遇到的磁阻為 ? 用相應的磁導來表示： ? = ? 考慮漏磁通后，定子磁通的總磁導為： ? ? + ?? ZFadad RRRR ???39。 mR ?wl l?mR一、穩(wěn)態(tài)短路時 ： 如圖所示，轉(zhuǎn)子繞組中沒有感應電流，電樞反應磁通可以順利地通過定、轉(zhuǎn)子鐵芯及兩個氣隙，因為鐵芯的磁阻是很小的，可以略去不計，所以對應的磁導為氣隙磁導，短路電流還產(chǎn)生漏磁通，對應的漏磁導為 。 突然短路時的電抗 我們已經(jīng)知道在電機發(fā)生突然短路時的瞬間，會產(chǎn)生一個很大的沖擊電流，我們叫做超瞬態(tài)短路電流，而相應的在此電流流過的路徑會對應產(chǎn)生相應的電抗，已知 : X= , = N/ = N2 從電路的角度來看，同步電機短路電流的 大小決定于電路的參數(shù)，即同步電機電抗 的大小。 a?a? 這條磁路的主要組成部分是空氣 ， 磁阻 很大 ， 定子繞組要產(chǎn)生一定的電樞反應磁通 ， 就需要有很大的定子電流 ， 所以瞬態(tài)短路電流要比穩(wěn)態(tài)短路電流大得多 。 但是轉(zhuǎn)子上的閉合繞組都要保持它們所交鏈的磁鏈不變 ，因此在勵磁繞組及阻尼繞組中將感應電流 。可以看出，此時， =0， = = ,因為主磁場隨著轉(zhuǎn)子是以同步轉(zhuǎn)速旋 轉(zhuǎn)，因此我們可以從 b圖看出，當磁場沿著正向 常數(shù)?? 0?? sA? F? 0?Z? 0? 轉(zhuǎn)過 900,此時， A相繞組所交鏈的主磁通為最大值。于是 即 dtde 00???0?dtde ss???00 ??? iRee s0)( 00 ?????????? ???????? ?ssdtddtddtd???? 顯然， 由此， 我們可以看出，不論在什么情況下， 交鏈超導體回路的磁鏈不變。 如 a)圖所示： 如果將一個永久磁鐵移近該線圈，由于改變了 該閉合線圈的磁鏈，在線圈中將感應出電勢， 外磁場對超導回路的磁鏈。為了分析問題的簡便，我們 在這個地方首先來了解一下有關(guān)超導體回 路磁鏈不變的概念。 00.. 3XXXEjI k?????? 同步發(fā)電機不對稱運行的 主要危害是 在定子中產(chǎn)生了三相負序電流 ，此負序電流在電機氣隙中將建立反向旋轉(zhuǎn)磁場 ， 以兩倍同步速切割轉(zhuǎn)子上的一切金屬部件 ， 并在其中產(chǎn)生電勢及電流 ， 增中轉(zhuǎn)子的損耗及發(fā)熱 ， 影響發(fā)電機的正常運行 。如果略去電阻壓降，便得到正序、負序及零序電勢平衡方程式 ： ? 經(jīng)過化簡，可解得短路電流： ?????????????????????????????0.0.0.0.....0..0.31031031XIjXIjUXIjXIjUXIjEXIjEUkAAkAAkAA ? 以上分析的是短路電流的基波。零序電流通過三 相繞組時，只產(chǎn)生漏磁通，因此零序電抗 的大小大體上等于定子繞組的漏電抗，即 ?XX ?0路 一、同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)單相短路： 在這里，我們通過一個具體的例子來看一 下同步電機的不對稱運行。qd XXX ???由于零序電流在時間也是相同相位、振幅 相等，因此，當零序電流流過三相繞組時， 各相所建立得到磁勢在時間上也是相位 相同、振幅相等的。39。111qZaqqXXXXX ???????239。如圖所示 ： 39。1111dZFaddXXXXXX ????????? ? 負序電抗的平均值為： ? 其中， Xd， Xq 稱為直軸和交軸的超瞬態(tài)電抗。 如圖所示： 如圖所示： 根據(jù) 162圖，可以求出直軸與交軸的負序電抗： 39。 正序電流流過定子繞組時所對應的電抗，就是正序電抗，在數(shù)值上，研究不對稱問題時，由于電樞電阻遠小于電抗，故短路電流中的正序分量和直軸電抗基本相當，即： = 0E.EdX?X 二、負序電抗 X： 負序電流流過定子繞組所對應的電抗就是負序電抗。 一、正序電抗 X+： 轉(zhuǎn)子直流勵磁的磁通在定子繞組所產(chǎn)生的感應電勢 的相序，定為正序。 因而對不對稱運行方式的研究 ， 有著現(xiàn)實意義 。 對稱分量法： 即把不對稱的三相電壓 、 電流分解成正序 、 負序和零序 ， 分別研究它們的效果 ，然后迭加起來而得到最后結(jié)果 。 注意： 當同步電動機按感應電機方式起 動時，勵磁繞組絕對不能開路 ！ 必須短路 ！ 第 16章 同步發(fā)電機的不對稱運行和突然短路 在之前的分析中，我們針對的都是穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，其實這是一種理想化的假設，真正的電網(wǎng)運行實際上存在著許多非穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，如系統(tǒng)內(nèi)接較大的單相負載，或由于雷擊、短路等事故，都可以使電機在不對稱狀態(tài)下運行，這將是我們這一章的主要內(nèi)容。甚至在未加勵磁的情況下， 有時轉(zhuǎn)子也能拉入同步。所以同步電動機 的起動過程可以分為兩個階段： （ 1）首先按感應電機方式起動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步速； （ 2）加直流勵磁，使轉(zhuǎn)子拉入同步。在起動時，電壓施加于定子繞組，在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，如同感應電機工作原理一樣，這個旋轉(zhuǎn)磁場將在轉(zhuǎn)子上的起動繞組中感應電波經(jīng)電流和旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，所以同步電機按照感應電機原理轉(zhuǎn)動起來。因此，在同步電動機起動時，我們經(jīng)常采用的是異步起動方法。當在定子繞組中能入三相交流電以后，在氣隙中則產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 同步電動機能夠改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，這是 它最可貴的優(yōu)點。而同步電動機在過勵時， 能夠從電網(wǎng)吸入超前電流。 先看一下同 步電動機的 V型曲線，注意到： 1）過勵時，電動機從電網(wǎng)中吸入超前的無 功電流， 2）欠勵時，從電網(wǎng)中吸入滯后的無功功率電流， 顯然，電動機的功率因數(shù)是可以通過改變勵磁 電流來進行調(diào)節(jié)的。為了結(jié)構(gòu)上的簡單，在某些小 容量同步電動機的轉(zhuǎn)子上不安放直流勵磁繞 組，因此轉(zhuǎn)子就不能產(chǎn)生磁場，感應電勢 ，此時電動機的電磁功率并不為零， 仍有 有了電磁功率就有電磁轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子沒有勵磁 的凸極同步電動機也能旋轉(zhuǎn)。