《电机学》课程教学资源（PPT课件讲稿）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 l 1.什么是暂态 1/4 Ø 什么是稳态？ Ø 系统从一个稳定状态到另一个稳定状态的过渡过程 Ø 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:v=Li=N=-!!!!!

3.0 绪 l 2.研究暂态稳态的方法 2/4 Ø A。超导回路磁链守恒原理 （物理方法） Ø B。求解微分方程法 （数值方法） l 3.什么是磁链？ Ø 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 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(Hf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 l 3.什么是磁链？ Ø 变化的磁链引起感应电势 Ø 运动电势：由于磁场运动在线圈中引起的电势 Ø 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 Ø 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 自感电动势 Y a dt

3.1 超导体闭合回路磁链守恒原理 l 超导回路的磁链、电动势和电流 1/4  0 0 e ci  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 0=eo +ea -iara=eo+e d 0 d dt dt di 0+y 回路磁链守恒v0+We=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 l 超导回路的磁链守恒 2/4 回路电压平衡方程   0 a 0 a 0 a a a 0 a 0                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 φ。消耗能量,永不衰减地流 动下去,实际上就将磁极 eo ,ea 和i的 运动的机械能变为电能存 正方向 N 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 l 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 (0+) 衰减时间常数z=L/ 稳态分量 SIn cOS 暂态分量 自由分量 回路磁链的衰减=y0)+0+)e

3.1 超导体闭合回路磁链守恒原理 l 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 l 用磁链守恒分析电机瞬变过程的基本思路 4/4 Ø 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； Ø 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

32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