文档介绍：第七章同步发电机突然三相短路分析
发生短路时,作为电源的发电机的内部也发生暂态过程,并不能保持其端电压和频率不变。一般讲,由于发电机转子的惯量较大,在分析短路电流时可以近似地认为转子保持同步转速、即频率保持恒定,但通常应计及发电机的电磁暂态过程。
第一节同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流近似分析
本节在实测的短路电流波形的基础上,应用同步发电机的双反应原理和超导回路的磁链守恒原理,对短路后的物理过程和短路电流的表达式作近似分析。
一、空载情况下三相短路的电流波形
实测波形:同步发电机在转子有励磁而定子回路开路即空载运行情况下,定子三相绕组端突然三相短路后的电流波形
实测短路电流波形分析
短路电流包络线中心偏离时间轴,说明短路电流中含有衰减的非周期分量;
交流分量的幅值是衰减的,说明电势或阻抗是变化的。
励磁回路电流也含有衰减的交流分量和非周期分量,说明定子短路过程中有一个复杂的电枢反应过程。
二、定子短路电流和转子回路短路电流分析
从电机内部物理过程分析产生各种分量的机理,在分析中主要应用超导体闭合回路磁链守恒,任意闭合回路磁链不能突变原理以及同步电机电枢反应原理
a
c
b
z
a
b
x
y
c
ax、by、cz为定子三相绕组
ff’为励磁绕
转子铁心中的涡流(隐极机)或闭合短路环(凸极机)为阻尼绕组
假设同步发电机是理想电机
1)电机转子在结构上对本身的直铀和交铀完全对称,定子三相绕组完全对称,在空间互相相差120。电角度;
2)定于电流在气隙中产生正弦分布的磁势,转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在气隙中按正弦规律分布:
3)定子及转子的槽和通风沟不影咱定子及转子绕组的电感,即认为电机的定于及转子具有光滑的表面:
4)电枢铁芯部分的导磁系数为常数,即忽略磁路饱和的影响,在分桥中可以应用叠加原理。
2 . 分析过程假设:
1)在暂态过程期间同步发电机保持同步转速,即只考虑电磁暂态过程,而不计机械暂态过程;
2)发生短路后励磁电压始终保持不变,即不考虑短路后发电机端电压降低引起的强行励磁(第四节除外);
3)短路发生在发电机的出线端口。如果短路发生在出线端外,可以把外电路的阻抗看作定子组电阻和漏抗的一部分,故短路后的物理过程和出线端口短路是完全一样的。
a
c
b
z
a
b
x
y
c
d
为了简明起见,讨论空载情况下突然短路的情形
短路前空载稳态运行
转子以ω0的转速旋转,主磁通Φ0交链定子abc绕组,即三相绕组的磁通如式:
在t=0(短路时刻)瞬间,各绕组的磁链初值为:
由于绕组中的磁链不突变,若忽略电阻,则磁链守恒,绕组中的磁链将保持以上值
(一)定子短路电流分析
=0(短路后),主磁通ψ0继续交链定子绕组,则定子回路中须感应电流以产生磁链ψa I,使磁链守恒。
ψa i
ψa0
Ψa|0|
-ψa0