重庆大学：《电机学》课程教学资源（PPT课件）第三章 电机的暂态问题

电机的暂态问题 3.0绪论 3.1超导体闭合回路磁链守恒原理 3.2变压器的暂态过程 3.3同步发电机突然短路的暂态过程

3.0 绪论 3.1 超导体闭合回路磁链守恒原理 3.2 变压器的暂态过程 3.3 同步发电机突然短路的暂态过程 电机的暂态问题

3.0绪 1/4 ·1.什么是暂态 什么是稳态？ 系统从一个稳定状态到另一个稳定状态的过渡过程 例如：同步发电机的短路、变压器的合闸，甚至感应 电动机调速等

3.0 绪 ⚫ 1.什么是暂态 1/4 ➢ 什么是稳态？ ➢ 系统从一个稳定状态到另一个稳定状态的过渡过程 ➢ 例如：同步发电机的短路、变压器的合闸，甚至感应 电动机调速等

3.0绪 2/4 。2.研究暂态稳态的方法 A。超导回路磁链守恒原理 (物理方法) B。求解微分方程法（数值方法） 。3.什么是磁链？ 磁场交链线圈回路的多少就是磁链 磁链表达：y=Li=Np=U!！1 0

3.0 绪 ⚫ 2.研究暂态稳态的方法 2/4 ➢ A。超导回路磁链守恒原理 （物理方法） ➢ B。求解微分方程法 （数值方法） ⚫ 3.什么是磁链？ ➢ 磁场交链线圈回路的多少就是磁链 磁链表达： ！！！！！    U = Li = N =

3/4 3.什么是磁链？ 变化的磁链引起感应电势 dΨ e=- dt 运动电势：由于磁场运动在线圈中引起的电势 变压器电势：磁场不动但磁场大小(（1变化)变化而在线圈中引 起的电势 自感电势：线圈本身的电流变化在线圈中引起的电势

3/4 ⚫ 3.什么是磁链？ ➢ 变化的磁链引起感应电势 ➢ 运动电势：由于磁场运动在线圈中引起的电势 ➢ 变压器电势：磁场不动但磁场大小（If变化）变化而在线圈中引 起的电势 ➢ 自感电势：线圈本身的电流变化在线圈中引起的电势 dt d e  = −

3.1超导体闭合回路磁链守恒原理 1/4 超导回路的磁链、电动势和电流 外磁场变化产生的感应 电动势 dyo eo dt 自感电动势 N dw. S e ea= dt

3.1 超导体闭合回路磁链守恒原理 ⚫ 超导回路的磁链、电动势和电流 1/4  0 0 e c i  0  a a e 外磁场变化产生的感应 电动势 dt d e 0 0  = − 自感电动势 dt d e a a  = − N S

3.1超导体闭合回路磁链守恒原理 2/4 超导回路的磁链守恒 回路电压平衡方程 O=eo+ea -iara =eo+ea dt dt (wo+w.) dt 回路磁链守恒 Ψo+Ψ。=C 说明无论外部从磁场交链线圈的磁链如何变化，由感 应电流所产生的磁链均会恰好抵消这种变化一一一超 导磁链守恒

3.1 超导体闭合回路磁链守恒原理 ⚫ 超导回路的磁链守恒 2/4 回路电压平衡方程 ( ) 0 a 0 a 0 0 a a a 0 a     = − − = − + = + − = + dt d dt d dt d e e i r e e 回路磁链守恒  0 + c = C 说明无论外部从磁场交链线圈的磁链如何变化，由感 应电流所产生的磁链均会恰好抵消这种变化－－－超 导磁链守恒

3.1超导体闭合回路磁链守恒原理 。超导磁链守恒例 由于超导R=0,故ia不会 消耗能量，永不衰减地流 动下去，实际上就将磁极 eoea 和：的 运动的机械能变为电能存 生方岗 N 储在了线圈a中，这就是所 谓的“超导储能”的原理。 8】 6)

3.1 超导体闭合回路磁链守恒原理 ⚫ 超导磁链守恒 例 由于超导R＝0，故ia不会 消耗能量，永不衰减地流 动下去，实际上就将磁极 运动的机械能变为电能存 储在了线圈a中，这就是所 谓的“超导储能”的原理

3.1超导体闭合回路磁链守恒原理 3/4 普通（非超导）线圈电流和磁链的衰减 感应电流的衰减 in =la(o+)e 衰减时间常数 t=La/Ta 稳态分量 sin cos 暂态分量 自由分量 回路磁链的衰减 y=9o0+)+Ψc0-e

3.1 超导体闭合回路磁链守恒原理 ⚫ 普通（非超导）线圈电流和磁链的衰减 3/4 ( )  t a i I − = + e 感应电流的衰减 a 0 衰减时间常数 a a  = L r 回路磁链的衰减 ( ) ( )   t Ψ Ψ − = + + + e 0 0 c 0 稳态分量 sin cos 暂态分量 自由分量

3.1超导体闭合回路磁链守恒原理 4/4 ,用磁链守恒分析电机瞬变过程的基本思路 利用瞬变发生的那一瞬间假设R=0,绕组磁链 守恒，可确定瞬变过程的各绕组磁链初值和电 流初值； 通过分析各绕组电流的衰减模式，在确定电流 和磁链的衰减时间常数后，得到电流和磁链随 时间变化的暂态表达式

3.1 超导体闭合回路磁链守恒原理 ⚫ 用磁链守恒分析电机瞬变过程的基本思路 4/4 ➢ 利用瞬变发生的那一瞬间假设R＝0，绕组磁链 守恒，可确定瞬变过程的各绕组磁链初值和电 流初值； ➢ 通过分析各绕组电流的衰减模式，在确定电流 和磁链的衰减时间常数后，得到电流和磁链随 时间变化的暂态表达式

3.2变压器的暂态过程 3.2.1空载合闸到电网 3.2.2二次侧突然短路

3.2.1 空载合闸到电网 3.2.2 二次侧突然短路 3.2 变压器的暂态过程