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電力系統(tǒng)暫態(tài)分析(1)-文庫吧資料

2025-05-11 22:26本頁面
  

【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)轉換為與轉子一起旋轉的 d、 q系統(tǒng)所引起。這個零序分量電流所產生的和 轉子交鏈的磁通為零,故它與轉子的位置 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 ,從而可用一個旋轉相量表 示 ,然后再在 上加上 即可。 ? 等效繞組與轉子繞組之間的相對位置不再改變,從而 使轉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繞組在轉子旋轉時,始終在 d軸 方向和 q軸方向,其磁路不變,從而避免了轉子在 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生的合成磁場為零,所以等效 零軸繞組也不在空氣隙中產生磁場。 派克變換 派克變換就是利用兩個 隨轉 子一起旋轉的假想繞組和一 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 定子各繞組與轉子各繞組之間的互感系數(shù) ? 結論 對于凸極機大部分電感系數(shù)是隨著轉子的轉動變化的; 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 定子及轉子的槽和通風溝不影響定子繞組及轉子繞組的 電感,即認為電機定子及轉子具有光滑的表面。 電機結構對稱 三相定子繞組結構相同,其軸線方向相角差為 電角 度;轉子各繞組對 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。 這樣轉子每轉動一周,電流將完成兩次周期性變化, 所以為產生空間不動、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。 轉子繞組電流正方向 正方向電流產生產生正方向的磁鏈。 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 、
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