新疆大学：《电力系统分析》课程教学课件（暂态部分）第二章 同步发电机突然三相短路分析

条丽大普 Xinjiang University 第二章 同步发电机突然三相短路分析 电竞工程学院 电气工程及其自动化专业

第二章 同步发电机突然三相短路分析 第二章 同步发电机突然三相短路分析 同步发电机突然三相短路分析 Xinjiang University 电气工程学院 电气工程及其自动化专业

2-1同步发电机的基本方程 同步电机的结构 •有阻尼绕组的凸极式同步 发电机 定子方面有静止的三相绕 组a、b、c; 转子方面有与转子一起旋 转的一个励磁绕组天 纵轴等效阻尼绕组和横 轴等效阻尼绕组Q。 ·隐极式同步发电机，没有 ⑧y 两个阻尼绕组

2-1 同步发电机的基本方程 同步电机的结构 •有阻尼绕组的凸极式同步 发电机 定子方面有静止的三相绕 组a、b、c； 转子方面有与转子一起旋 转的一个励磁绕组f、 纵轴等效阻尼绕组D和横 轴等效阻尼绕组Q。 •隐极式同步发电机，没有 两个阻尼绕组

理想同步发电机 (1)电机导磁部分的导磁系数不变。即把同步发电机 简化为一线性元件。 (2)电机转子在结构上对纵轴及横轴分别对称。 (3)定子a、b、c三相绕组在空间互差120°，是完全 对称而又相同的三个绕组。 (4)定子绕组沿定子作均匀分布。这样可使定子电流 在空气隙中产生正弦分布的磁势，定子绕组与转子绕 组间的互感磁通在空气隙中也按正弦分布

理想同步发电机 (1)电机导磁部分的导磁系数不变。即把同步发电机 简化为一线性元件。 (2)电机转子在结构上对纵轴及横轴分别对称。 (3) 定 子 a 、 b 、 c 三 相 绕 组 在 空 间 互 差120°, 是 完 全 对称而又相同的三个绕组。 (4)定子绕组沿定子作均匀分布。这样可使定子电流 在空气隙中产生正弦分布的磁势，定子绕组与转子绕 组间的互感磁通在空气隙中也按正弦分布

一、同步发电机的原始方程 正方向的规定： (1)绕组轴线的正方 d 向作为磁链的正方向。 (2)定子绕组产生的 磁链方向与轴线方向 相反时的电流为正值， (3)转子绕组产生的 磁链方向与轴线方向 相同时的电流为正值， (4)电压的正方向 如图6一7示。 图2-1同步发电机各绕组轴线正方向示意图

一、同步发电机的原始方程 图2-1 同步发电机各绕组轴线正方向示意图 正方向的规定： (1) 绕组轴线的正方 向作为磁链的正方向. (2)定子绕组产生的 磁链方向与轴线方向 相反时的电流为正值. (3)转子绕组产生的 磁链方向与轴线方向 相同时的电流为正值. （4）电压的正方向 如图6－7示

Vp-0 Ug-0 图2-2同步发电机各回路电路

图2-2 同步发电机各回路电路

1.电势方程和磁链方程 电势方程： R 0 0 -ia Vb 少6 0 R 0 0 Ve 。 0 0 R Vs 0 0 0 中D 0 Rp 0 0 0 0 Ro 式中： yr=dyl dt

1. 电势方程和磁链方程 电势方程： ⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝⎛−−− ⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝⎛ +⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝⎛ =⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝⎛ QDf cba Q D f QDfcba fcba iii iii R R R R R R vvvv L MMM L L L L L L L MMM &&&L&&& LL 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 ψψψ ψψψ 式中： ψ& = dψ / dt

磁链方程： W a Lab Lac d LaD _la Lbb Lbe Lbf Lbp - Lcb Lce Lef LeD -ic . . o o 9 Li L 工o ΨD LDb L pe L pf LDD Lpe ip Lor Lep Lee

磁链方程： ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − − ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ Q D f c b a Qa Qb Qc Qf QD QQ Da Db Dc Df DD DQ fa fb fc ff fD fQ ca cb cc cf cD cQ ba bb bc bf bD bQ aa ab ac af aD aQ Q D f c b a i i i i i i L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L M M M L L L M L L L M M M L ψ ψ ψ ψ ψ ψ

L RR fDo 上述方程组共12各方程，其中有18个运行变量（电压、 电流、磁链)，一般电压作为已知量，另外12个未知量 可通过方程组解出。 8

8 ⎥⎦⎤ ⎢⎣⎡− ⎥⎦⎤ ⎢⎣⎡ ⎥ +⎦⎤ ⎢⎣⎡ ⎥ =⎦⎤ ⎢⎣⎡ fDQabc R s fDQ abc fDQ abc R R i i 0 0 vv ϕϕ&& ⎥⎦⎤ ⎢⎣⎡− ⎥⎦⎤ ⎢⎣⎡ ⎥ =⎦⎤ ⎢⎣⎡ fDQabc RS RR SS SR fDQ abc i i L L L L ϕϕ 上述方程组共12各方程，其中有18个运行变量（电压、 电流、磁链），一般电压作为已知量，另外12个未知量 可通过方程组解出

2.电感系数 ()定子各相绕组的自感系数（以a相为例) 8 d a d g=0° e=90° 图2-3定子绕组的自感

2.电感系数 (1) 定子各相绕组的自感系数（以a相为例） 图2-3 定子绕组的自感

a %=180° t=270° 图2-4定子绕组的自感

图2-4 定子绕组的自感