文档介绍：问题
同步发电机的数学模型 1、什么是同步发电机、异步发电机?
Mathematic Model of Synchronous 2、同步发电机有几个部分组成?
Generator 3、如何对同步发电机进行简化与等值?
4、什么是“理想电机”?
第讲
14 5、同步发电机由多少个绕组组成,有多少未
知数?如何建立绕组电压方程和磁链方程?
6、同步机各绕组的自感、互感有什么特点?
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我国电力工业和电力科学将持续发展:
1、同步发电机的重要性– 2004年发电量()和装机()
都占世界第二,05年,06年呢?
•同步发电机的应用前景–人均占有仅3./13=,世界70-80位,属电
-我国电能90%以上来自同步发电机; 力穷国(2002年);
-新能源发电与同步发电机的未来; – 20年奔小康,小康:人均1kW
电力总装机达13亿kW;49年全国装机180万kW;今
-在今后年,主要的电能仍将来源于
50 后每年平均投运2~?;
同步发电机。
同步发电机仍将是电能的主要生产者!
•同步发电机的分析是电力系统分析的基
础
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新能源发电及新发电技术长江三峡水电枢纽
核能:今后10年,核能发电逐步占20%-同步发电机
风力发电:异步发电机、交流励磁发电机等-大力发展
(小)
太阳能发电:太阳能电池,变流器直流变交流(小)
燃料电池发电:变流器直流变交流(小)
燃汽轮机发电:分布式发电,发电机转速上万转(小)
总装机容量?
在今后50年,主要的电能仍将来源于
同步发电机;如三峡水电站寿命至少50年以上。
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1
同步发电机是电力系统分析的基础电机工程的大师都在电机理论方
-内功面有极深的造诣
•电力系统最复杂的元件之一; •顾毓琇提出过前进后退分量法(文理大
•电磁暂态过程左右了电力系统的电磁暂师)
态过程;
•章名涛说过“电机是人类智慧的精华”,
•同步发电机建模方法非常重要国际上率先采用拉普拉斯变换求解电机的
连续系统建模-同步发电机建模是经典短路电流
电机学里采用什么建模? •高景德电机过渡过程理论的大专家
电力电子开关系统建模-开关函数建模
•电机工程的大师都必须在电机理论方面••••
有很深的造诣。 7 8
2、同步发电机的结构与等值山西神头2号发电厂-2×50万千瓦
•同步发电机的结构
•同步发电机的简化等值
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同步发电机的简化等值图
汽轮机及同步发电机外观同步发电机的定子及绕组
定子
气隙
同步水轮发电机的转子同步汽轮发电机的转子
转子
11 12
2
定子上3个等效绕组
转子上3个等效绕组
b相绕组
q轴等效的阻尼绕组Q 励磁绕组
轴等效的阻尼绕组
a相绕组 d D
同步发电机简化为:定子3个绕组、转子3个绕组、
气隙、定子铁心、转子铁心组成的6绕组电磁系统。
相绕组
c 13 14
3、“理想电机”假设 4、定子、转子绕组电
流产生的磁动势在气
d轴
1、定子abc三相绕组结隙中是基波正弦分布
的,忽略高次谐波;
构完全相同,旋转对θ
q轴 120度
称,空间相隔120度电 5、磁路是线性的,无饱
角度; 和,无磁滞和涡流损耗,
2、转子结构相对于d轴 120度忽略集肤效应。
及q轴完全对称; 磁动势零点
F(θ) = F sinθ
3、定子、转子铁心同轴 120度 M
且表面光滑(忽略定、转
子上的齿槽),忽略齿谐
波; 15 16
“理想电机”假设的精度问题 4、同步发电机的详细数学模型
•磁链与电流、电压的参考正方向;
•“理想电机”模型对电力系统的暂态与动
绕组的电压方程;
态分析已经足够精确,能满足电力系统•
分析的需要。•绕组的磁链方程;
•定子绕组的自感;
•涉及到发电机内部的过程,如定转子绕组•定子绕组之间的互感;
匝间短路的分析,需要采用时变电磁场的•转子绕组的自感;
分析方法。
•转子绕组之间的互感;
•定子、转子绕组之间的互感
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3
磁链与电流、电压的参考正方向定子绕组电流、电压的正方
向,磁链的正方向定义
1、设转子逆时针旋转为
旋转正方向; ψ
i
2、定子三相绕组磁链
- +
ψa,ψb,ψc的正方向 R i +
+
与a、b、c三轴正方向 u
一致; u
3、定子三相绕组