【正文】 ?????????????????????????????0000)1()1(00000000000000000000000000000000000dqQDfqdQDfqdQDffqdssiiiiiirrrrrruuuu??????????????qd ?? ?? 、??? )1( s??1?? 三相對稱情況下的同步發(fā)電機基本方程 三相對稱情況下，磁鏈、電壓、電流的零序分量 為零，方程總數(shù)減少兩個，變量減少 3個，此時方程總數(shù)為 10個，變量總數(shù)為 13個，所以分析時必須給定其中的三個， 才能確定另外 10個，通常給定 。 四、同步發(fā)電機的基本方程 磁鏈方程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????QDfqdQaQDraDrfafaQqaDafQDfqdiiiiiiLmLmmmLmLmLmmL00d00002300002300023000000000000??????? 幾點說明 （ 1）可以證明： （ 2）磁鏈方程的電感系數(shù)不對稱，這可以通過選擇適當基準值來克服，附錄 B介紹了一種常用的同步電機標幺值，采用此標幺值后不但互感系數(shù)對稱，而且存在 .,1.,1******qqqqddddxLxLxLxL????時在所對應的電感系數(shù)，為發(fā)電機每相交軸電抗時在所對應的電感系數(shù)，為發(fā)電機每相直軸電抗??采用標幺值后的磁鏈方程 ????????????????????????????????????????????????????????????????QDfqdQaqDadadadfadaqqadaddQDfqdiiiiiixxxxxxxxxxxxxx0000000000000000000000000?????? 電壓方程 式中 稱為變壓器電動勢，由磁通的變換所引起， 稱為旋轉(zhuǎn)電動勢，又稱為發(fā)電機電動勢，是將 空間不動的 A、 B、 C三相系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的 d、 q系統(tǒng)所引起。這個零序分量電流所產(chǎn)生的和 轉(zhuǎn)子交鏈的磁通為零，故它與轉(zhuǎn)子的位置 無關。 cba iii 、 0??? cba iiimI?cba iii ??? 、 將 在 d、 q軸上分解可得 由于 ， 為同一相量的分解，所以兩組 分量等效，經(jīng)三角運算可得其關系如下： mI?cba iii 、qd ii 、)]1 2 0c o s ()1 2 0c o s (c o s[32 0????? ??? cbad iiii)]1 2 0s i n ()1 2 0s i n (s i n[32 0?????? ??? cbaq iiii 若 ，則可找到如下關系 、 而使 ，從而可用一個旋轉(zhuǎn)相量表 示 ，然后再在 上加上 即可。 ? 等效繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間的相對位置不再改變，從而 使轉(zhuǎn)子各繞組與等效繞組之間的互感系數(shù)不再改變而保 持常數(shù)； ? 另一方面 dd繞組、 qq繞組在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，始終在 d軸 方向和 q軸方向，其磁路不變，從而避免了轉(zhuǎn)子在 d軸和 q軸方向磁路不對稱而引起定子繞組自感系數(shù)和互感系數(shù) 的變化； ? 零軸繞組則反應定子三相電流中的零序分量的作用， 由于三相零序電流分量產(chǎn)生的合成磁場為零，所以等效 零軸繞組也不在空氣隙中產(chǎn)生磁場。 派克變換 派克變換就是利用兩個 隨轉(zhuǎn) 子一起旋轉(zhuǎn)的假想繞組和一 個零 軸假想繞組來代替空間靜止不 動 的三相定子繞組。 如果把磁鏈微分后代入原始電壓方程，則這些方程為變 系數(shù)微分方程，變系數(shù)微分方程的分析是很困難的。 轉(zhuǎn)子各繞組之間的互感系數(shù) d軸方向各繞組之間的互感系數(shù)為常數(shù)； q軸方向各 繞組之間的互感系數(shù)為常數(shù)； q軸方向繞組與 d軸方向各 繞組之間的互感系數(shù)為零 定子各繞組與轉(zhuǎn)子各繞組之間的互感系數(shù) ? 結(jié)論 對于凸極機大部分電感系數(shù)是隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動變化的； 對隱極機也有一部分是變化的，變化的原因有二： 一是轉(zhuǎn)子在直軸和交軸方向的磁路不對稱，導致凸極機 定子繞組的自感系數(shù)和互感系數(shù)不是常數(shù)；隱極機是常數(shù)。 忽略齒諧波的影響 定子及轉(zhuǎn)子的槽和通風溝不影響定子繞組及轉(zhuǎn)子繞組的 電感，即認為電機定子及轉(zhuǎn)子具有光滑的表面。 電機結(jié)構(gòu)對稱 三相定子繞組結(jié)構(gòu)相同，其軸線方向相角差為 電角 度；轉(zhuǎn)子各繞組對 d、 q對稱。 短路電流周期分量起始值的直軸分量 ddqq xIjUE ?????? |0||0||0| ???dqd xjEI??????? |0|??dqd xEI??????? |0| （ 2）直軸方向 短路前 短路后 qqd xIjU |0||0| ?? ?? 稱為直軸次暫態(tài)電勢 ，它可以由短 路前的運行狀態(tài)確定。 dqd xEII?????? |0||0|qE??|0|QEamp。 ??d軸和 q軸方向的確定 不計阻尼繞組時初始值 和 、 （ 1）交軸方向 短路前 短路后 I? |0|qE? |0|E?|0||0||0| qddq UxIjE ??? ?? 稱為交軸假想電勢，它可以由短路前的 運行狀態(tài)確定 短路電流周期分量起始值直軸分量計算公式： ddqq xIjUE ???? |0||0||0| ???dqd xjEI???? |0|??dqd xEI???? |0| （ 2）直軸方向 短路前 短路后 qqd xIjU |0||0| ?? ?? （ 3）短路電流起始有效值 （ 4）計算簡化 要確定 ，必須確定＋ d、＋ q軸的方向，這就需要 用到虛構(gòu)電勢 。amp。 )(|0| qddQ xxIjE ??? amp。amp。amp。amp。amp。amp。 |0|QEamp。 |0|qE?|0|QEamp。 |0|dUamp。 ?|0|qE? |0|dIamp。 ?? （ 3）空載電動勢的確定 對于隱極機可以從正常運行時的電壓和電流以及相角 求出 ；對于凸極機需要知道 、 、 、 才能求出 ， 即需要知道＋ d、＋ q軸的方向，為確定＋ q軸的方向引進 虛構(gòu)電勢 。amp。amp。amp。???????ddqq xIjUE |0||0||0|amp。amp。amp。amp。 ????忽略電阻 r，按 d、 q軸分開 qqddqdqqddq xIjxIjUUxIjxIjUE |0||0||0||0||0||0||0||0|amp。amp。amp。 采用突增電樞反應磁通走轉(zhuǎn)子繞組漏磁回路的原理， 直接利用發(fā)電機定子繞組電壓方程來求取 （無阻尼繞 組）和 （有阻尼繞組）。 （ 2）各分量變化情況 周期分量從短路瞬間的起始值（與空載情況不同）逐漸衰 減到穩(wěn)態(tài)值，定子短路穩(wěn)態(tài)電流同空載情況下短路一樣，仍為 非周期分量和倍頻分量從短路瞬間的起始值逐漸衰減到零。 當短路點距離機端較遠，即 x 很大時，可以認為 短路電流有效值保持不變，即將發(fā)電機作為無限大電 源處理。 這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動一周，電流將完成兩次周期性變化， 所以為產(chǎn)生空間不動、大小恒定的磁鏈所需的電流除非 周期分量（直流分量）外，還包含兩倍頻率的交流分 量。 原因是當轉(zhuǎn)子 d軸和 q軸方向磁阻相同時，為維持短路 前瞬間磁鏈所需的非周期磁動勢為常數(shù)，因而產(chǎn)生它們 的定子繞組非周期分量也為常數(shù)。 相應的為保持在短路瞬間磁鏈不變出現(xiàn)的各種自由電 流分量都會逐漸衰減。 轉(zhuǎn)子繞組電流正方向 正方向電流產(chǎn)生產(chǎn)生正方向的磁鏈。 二、基本定律（磁鏈守恒定律） 對于任何無源回路有： 超導體情況下： 非超導體情況下 常數(shù)、 ?? ?? 0dtd三、發(fā)電機電流、電壓、磁鏈的參考正方向 各繞組軸線正方向 各繞組磁鏈正方向 各繞組磁鏈正方向取軸線方向； 定子繞組電流正方向 末端流向首端。 認為勵磁電壓不變，即忽略 ZTL的作用。 短路沖擊電流的用途 校驗電氣設備和載流導體的動穩(wěn)定 ）（ aTm eK1???二、最大有效值電流 短路電流有效值 最大有效值電流 最大有效值電流用途 校驗某些開關電器的斷流能力 ?? ?????? ??? 222222 )(11TtTt tptTtTtt dtiiTdtiTI ? )()2()2( mmmmM IiIiII ??????2222 )1(212)1()2( ?????? mmmmm KIIKI?mK mM II ? ?mK mM II ?第二章：同步發(fā)電機突然三相短路分析 概述 一、基本假設 只計電機內(nèi)部的電磁暫態(tài)過程，不計機電暫態(tài)過程， 即認為發(fā)電機的頻率不變，而端電壓是變化的。 0amI? 00 ??ai |0|0 aap ii ??三、短路沖擊電流 概念 最惡劣短路條件下短路電流的最大瞬時值 短路沖擊電流計算公式 ? ? aa T tmmT tmma eItIeItIi ?? ???????? ?? c o s)900s i n ()90s i n ( 00mmTmm IKeIi a ???? ）（ 。至于那一相較大，那一相較小，則視短路時電壓相角 而定。 |||| 00 apa ii ??? 0amI?000 |||| mapa Iii ??? 非周期分量取得最小值的條件 相量 與縱軸垂直，此時 、