電力系統(tǒng)三相短路

1、 本章主要內(nèi)容有：關(guān)于短路的一些基本本章主要內(nèi)容有：關(guān)于短路的一些基本 概念，以及轉(zhuǎn)移阻抗的計(jì)算方法。概念，以及轉(zhuǎn)移阻抗的計(jì)算方法。 l 故障故障: :一般指短路和斷線一般指短路和斷線, ,分為簡(jiǎn)單故障和復(fù)雜故障分為簡(jiǎn)單故障和復(fù)雜故障 l 簡(jiǎn)單故障簡(jiǎn)單故障: :電力系統(tǒng)中的單一故障電力系統(tǒng)中的單一故障 l 復(fù)雜故障復(fù)雜故障: :同時(shí)發(fā)生兩個(gè)或兩個(gè)以上故障同時(shí)發(fā)生兩個(gè)或兩個(gè)以上故障 l 短路短路: :指一切指一切不正常不正常的相與相之間或相與地之間的相與相之間或相與地之間 （對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。（對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 2021/3/113 l5.1.1 短路的

2、原因、類型及后果 絕緣材料的絕緣材料的自然老化自然老化，設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所帶，設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所帶 來(lái)的來(lái)的設(shè)備缺陷設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。發(fā)展成短路。 惡劣天氣：雷擊造成的惡劣天氣：雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器閃絡(luò)放電或避雷器動(dòng)作，架動(dòng)作，架 空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。 人為誤操作，如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘，線路或設(shè)人為誤操作，如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘，線路或設(shè) 備檢修后未拆除地線就加上電壓引起短路。備檢修后未拆除地線就加上電壓引起短路。 挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。 2021/3/1

3、15 (1)(1)電流電流劇增：設(shè)備發(fā)熱增加，若短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可劇增：設(shè)備發(fā)熱增加，若短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可 能使設(shè)備過(guò)熱甚至損壞能使設(shè)備過(guò)熱甚至損壞; ;由于短路電流的由于短路電流的電動(dòng)力電動(dòng)力效應(yīng)，效應(yīng)， 導(dǎo)體間還將產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，致使導(dǎo)體變形甚至導(dǎo)體間還將產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，致使導(dǎo)體變形甚至 損壞。損壞。 (2)(2)電壓電壓大幅度下降，對(duì)用戶影響很大。大幅度下降，對(duì)用戶影響很大。 (3)(3)當(dāng)短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而持續(xù)時(shí)間又較長(zhǎng)時(shí)，并當(dāng)短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而持續(xù)時(shí)間又較長(zhǎng)時(shí)，并 列運(yùn)行的列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)可能失去同步發(fā)電機(jī)可能失去同步，破壞系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定，破壞系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定 性

4、，造成大面積停電，這是短路最嚴(yán)重的后果。性，造成大面積停電，這是短路最嚴(yán)重的后果。 (4)(4)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí), ,三相不平衡電流三相不平衡電流會(huì)在相鄰的通訊會(huì)在相鄰的通訊 線路感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)線路感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì), ,影響通訊影響通訊. . 2021/3/117 l采取合理的防雷措施，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理； l線路上安裝電抗器。 l采用繼電保護(hù)裝置，切除故障設(shè)備，保證無(wú)故障部 分安全運(yùn)行； l架空線路采用自動(dòng)重合閘裝置； 四、計(jì)算短路電流的目的 短路電流計(jì)算結(jié)果短路電流計(jì)算結(jié)果 是選擇電氣設(shè)備（斷路器、互感器、瓷瓶、母線、是選擇電氣設(shè)備（斷路器、互感器、瓷瓶、母線、 電纜等）的依據(jù)；電

5、纜等）的依據(jù)； 是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)和整定的基礎(chǔ)；是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)和整定的基礎(chǔ)； 是比較和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線圖的是比較和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線圖的 依據(jù)，根據(jù)它可以確定限制短路電流的措施。依據(jù)，根據(jù)它可以確定限制短路電流的措施。 2021/3/119 （1 1）電勢(shì)都同相位：電勢(shì)都同相位：短路過(guò)程中各發(fā)電機(jī)之間不發(fā)生搖短路過(guò)程中各發(fā)電機(jī)之間不發(fā)生搖 擺，并認(rèn)為所有發(fā)電機(jī)的電勢(shì)都同相位。擺，并認(rèn)為所有發(fā)電機(jī)的電勢(shì)都同相位。 （2 2）負(fù)荷近似估計(jì)負(fù)荷近似估計(jì)：或當(dāng)作：或當(dāng)作恒定電抗恒定電抗，或當(dāng)作某種臨時(shí)，或當(dāng)作某種臨時(shí) 附加電源附加電源，視具體情況而定。，視具體情況

6、而定。 （3 3）不計(jì)磁路飽和不計(jì)磁路飽和：系統(tǒng)各元件的參數(shù)都是恒定的，可：系統(tǒng)各元件的參數(shù)都是恒定的，可 以應(yīng)用疊加原理。以應(yīng)用疊加原理。 計(jì)算短路電流的基本假設(shè)計(jì)算短路電流的基本假設(shè) 2021/3/1110 （4 4）對(duì)稱三相系統(tǒng)對(duì)稱三相系統(tǒng)：除不對(duì)稱故障處出現(xiàn)局部的不對(duì)稱以：除不對(duì)稱故障處出現(xiàn)局部的不對(duì)稱以 外，實(shí)際的電力系統(tǒng)通常都當(dāng)做是對(duì)稱的。外，實(shí)際的電力系統(tǒng)通常都當(dāng)做是對(duì)稱的。 （5 5）純電抗表示純電抗表示:忽略高壓輸電線的電阻和電容，忽略變壓忽略高壓輸電線的電阻和電容，忽略變壓 器的電阻和勵(lì)磁電流（三相三柱式變壓器的零序等值電路除器的電阻和勵(lì)磁電流（三相三柱式變壓器的零序等值電

7、路除 外），加上所有發(fā)電機(jī)電勢(shì)都同相位的條件，這就避免了復(fù)外），加上所有發(fā)電機(jī)電勢(shì)都同相位的條件，這就避免了復(fù) 數(shù)運(yùn)算。數(shù)運(yùn)算。 （6 6）金屬性短路金屬性短路: :短路處相與相（或地）的接觸往往經(jīng)過(guò)一短路處相與相（或地）的接觸往往經(jīng)過(guò)一 定的電阻（如外物電阻、電弧電阻、接觸電阻等），這種電定的電阻（如外物電阻、電弧電阻、接觸電阻等），這種電 阻通常稱為阻通常稱為“過(guò)渡電阻過(guò)渡電阻”。所謂金屬性短路，就是不計(jì)過(guò)渡。所謂金屬性短路，就是不計(jì)過(guò)渡 電阻的影響，即認(rèn)為過(guò)渡電阻等于零的短路情況。電阻的影響，即認(rèn)為過(guò)渡電阻等于零的短路情況。 2021/3/111111 2021/3/1112 二、網(wǎng)絡(luò)變

8、換與化簡(jiǎn) 2021/3/1113 1. 網(wǎng)絡(luò)的等值變換網(wǎng)絡(luò)的等值變換 星形與三角形變換星形與三角形變換 圖圖6-30 6-30 星形星形(a)(a)和三角形和三角形(b)(b)變換變換 (a) (b) 2021/3/1114 2 13 1313 1 32 3223 3 21 2112 Z ZZ ZZZ Z ZZ ZZZ Z ZZ ZZZ 231312 2313 3 231312 2312 2 231312 1312 1 ZZZ ZZ Z ZZZ ZZ Z ZZZ ZZ Z 2021/3/1115 星網(wǎng)變換星網(wǎng)變換 圖圖 5.4 5.4 星網(wǎng)變換星網(wǎng)變換 具有具有K個(gè)支路的星形網(wǎng)絡(luò)變換為個(gè)支路的

9、星形網(wǎng)絡(luò)變換為K個(gè)定點(diǎn)的網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)，變換前后各頂點(diǎn)電壓以及經(jīng)這個(gè)定點(diǎn)的網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)，變換前后各頂點(diǎn)電壓以及經(jīng)這 些點(diǎn)流入網(wǎng)絡(luò)的電流不變，則網(wǎng)行網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)頂點(diǎn)些點(diǎn)流入網(wǎng)絡(luò)的電流不變，則網(wǎng)行網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)頂點(diǎn)m和和s間的支路阻抗為間的支路阻抗為 K ZZZ Y 111 21 2021/3/111616 Kf ZZZZ Y 1111 21 2021/3/1117 （2）等值電源法）等值電源法 圖圖 等值電源法等值電源法 (a) (b) 2021/3/1118 21 21 ZZ ZZ Z 21 1221 ZZ ZEZE E 即 Z V Z E Z VE Z VE Z VE Z VE MM n MnMM

10、2 2 1 1 對(duì)于兩條有源支路并聯(lián)對(duì)于兩條有源支路并聯(lián) IIII n 21 Z Y 1 式中 Z E Z E n i i i 1 由圖知 Z Y 1 代入 2021/3/1119 l5.3.1轉(zhuǎn)移阻抗的定義 l當(dāng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)消去電源點(diǎn)與短路點(diǎn)以外的全部中間節(jié)點(diǎn)，得到如圖所示的電路 ，Zif就是電源i對(duì)短路點(diǎn)f 的轉(zhuǎn)移阻抗。 l設(shè)電力系統(tǒng)中有m個(gè)電源，根據(jù)疊加原理，在f點(diǎn)短路以后短路點(diǎn)總的短路電 流等于m個(gè)電源分別單獨(dú)作用提供的短路電流之和。即： 19 ifii ZEI 2021/3/1120 l轉(zhuǎn)移阻抗的定義：電源i對(duì)短路點(diǎn)f的轉(zhuǎn)移阻抗等于電勢(shì) 與由 單獨(dú)作用 在f點(diǎn)產(chǎn)生的電流之比： 20 i

11、E i E Z 2021/3/1121 Z6 Z5 f Z7 Z4 Z2 Z3 Z1 Z10 Z5 f Z7 Z8 Z2 Z9 Z1 f Z13 Z11 Z12 Z2Z1 f Z2f Z1f 轉(zhuǎn)移阻抗轉(zhuǎn)移阻抗 2021/3/1122 l右圖中，若各電源電勢(shì)相等，即 22 EEEE m 21 m III 、 21 f I i C iif CII則, 1 2021/3/112323 4321 EEEE 2021/3/1124 f I I c 1 1 f I I c 2 2 f i i I I c 圖圖6-35 6-35 求電流分布系數(shù)示意圖求電流分布系數(shù)示意圖 2021/3/1125 電流分布系數(shù)

12、的特點(diǎn)：電流分布系數(shù)的特點(diǎn)： f IIII 321 1 321 321 ccc I I I I I I fff 421 III 421 ccc所以 因?yàn)?圖圖6-35 6-35 求電流分布系數(shù)示意圖求電流分布系數(shù)示意圖 2021/3/1126 (2) 分布系數(shù)與轉(zhuǎn)移阻抗之間的關(guān)系分布系數(shù)與轉(zhuǎn)移阻抗之間的關(guān)系 f f I E Z 1 1 I E Z f 2 2 I E Z f 3 3 I E Z f ； ； f f f f f f f f f f f f f f f Z Z ZE ZE I I c Z Z ZE ZE I I c Z Z ZE ZE I I c 3 3 3 3 2 2 2 2 1

13、 1 1 1 / / / / / / 3 3 2 2 1 1 c Z Z c Z Z c Z Z f f f f f f 2021/3/1127 （3）電流分布系數(shù)的確定方法）電流分布系數(shù)的確定方法 單位電流法 單位電流法 21422111 ,/,III ZVI ZIZV aa 343344 ,/,III ZVI IZVV fbab fbf IZVE 5 令令 1 1 I 21444 332211 / / / cccIIc IIcIIcIIc IEZ f fff fff 或或 3 3 2 2 1 1 c Z Z c Z Z c Z Z f f f f f f 2021/3/1128 網(wǎng)絡(luò)還原法

14、網(wǎng)絡(luò)還原法 圖圖5-37 5-37 并聯(lián)支路的電流分布系數(shù)并聯(lián)支路的電流分布系數(shù) IZIZ eqii I Z Z I i eq i c Z Z c i eq i 兩端同時(shí)除以短路電流兩端同時(shí)除以短路電流 f I 2021/3/1129 對(duì)于兩條并聯(lián)支路且短路發(fā)生在總支路上時(shí)對(duì)于兩條并聯(lián)支路且短路發(fā)生在總支路上時(shí) （ ） 21 1 2 21 2 1 ZZ Z c ZZ Z c 1c c Z Z c i eq i 2021/3/1130 三、起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實(shí)用計(jì)三、起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實(shí)用計(jì) 算算 1. 1. 起始次暫態(tài)電流的計(jì)算起始次暫態(tài)電流的計(jì)算 11. 105. 1 E 實(shí)

15、用計(jì)算：實(shí)用計(jì)算： 1 E 不計(jì)負(fù)載影響：不計(jì)負(fù)載影響： 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)：用次暫態(tài)電勢(shì)：用次暫態(tài)電勢(shì) 和次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電抗 表示。表示。 E d X IXjEV d 2021/3/1131 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)： 000 sinIXVE 2 . 0 X 圖圖6-40 6-40 異步電機(jī)簡(jiǎn)化相量圖異步電機(jī)簡(jiǎn)化相量圖 2021/3/1132 綜合負(fù)荷綜合負(fù)荷： 8 . 0 E35. 0 X 輸電線路和變壓器輸電線路和變壓器：次暫態(tài)參數(shù)與其穩(wěn)：次暫態(tài)參數(shù)與其穩(wěn) 態(tài)參數(shù)相同態(tài)參數(shù)相同 。 f f mf m ff f Z E I Z E Z E Z E I 2 2 1 1 用次暫態(tài)參數(shù)表示的等值用次暫

16、態(tài)參數(shù)表示的等值 電路及次暫態(tài)電流計(jì)算電路及次暫態(tài)電流計(jì)算 2021/3/1133 2. 2. 沖擊電流的計(jì)算沖擊電流的計(jì)算 LDLDimLDim Iki 2 LDLDimimim IkIki 22 1 . LDim k 1.7.51 . LDim k 1.8.71 . LDim k 2021/3/1134 作用作用：求任意時(shí)刻：求任意時(shí)刻t t的短路電流周期分量。的短路電流周期分量。 計(jì)算曲線的概念計(jì)算曲線的概念 ),(tXfI ef 定義計(jì)算電抗定義計(jì)算電抗 js X edjs XXX ),(tXfI jsP 則則 在發(fā)電機(jī)的參數(shù)和運(yùn)行初態(tài)給定后，在發(fā)電機(jī)的參數(shù)和運(yùn)行初態(tài)給定后，短路電流短

17、路電流僅僅 是是電源到短路點(diǎn)的距離電源到短路點(diǎn)的距離 和和時(shí)間時(shí)間的函數(shù)。的函數(shù)。 2021/3/1135 2. 計(jì)算曲線的制作計(jì)算曲線的制作 汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)(18(18種種): 12MW): 12MW 200MW200MW 水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)(17(17種種): 12.5MW ): 12.5MW 225MW225MW 制作計(jì)算曲線的典型接線圖制作計(jì)算曲線的典型接線圖 當(dāng)當(dāng)X Xjs js3.45 3.45時(shí)時(shí) jsP XI/1 * 2021/3/1136 3. 計(jì)算曲線的應(yīng)用計(jì)算曲線的應(yīng)用 電源合并的原則電源合并的原則：把短路電流變化規(guī)律大體相同：把短路電流變化規(guī)律大體相同 的發(fā)電機(jī)

18、合并起來(lái)的發(fā)電機(jī)合并起來(lái) 。 （3)3)遠(yuǎn)離短路點(diǎn)的同類型發(fā)電廠合并；遠(yuǎn)離短路點(diǎn)的同類型發(fā)電廠合并； （4)4)無(wú)限大功率電源（如果有的話）合并成無(wú)限大功率電源（如果有的話）合并成 一組。一組。 （1)1)與短路點(diǎn)電氣距離相差不大的同類型發(fā)與短路點(diǎn)電氣距離相差不大的同類型發(fā) 電機(jī)合并；電機(jī)合并； （2)2)直接接于短路點(diǎn)的發(fā)電機(jī)（或發(fā)電廠）直接接于短路點(diǎn)的發(fā)電機(jī)（或發(fā)電廠） 單獨(dú)考慮；單獨(dú)考慮； 2021/3/1137 應(yīng)用計(jì)算曲線法的步驟應(yīng)用計(jì)算曲線法的步驟 （1 1）繪制等值網(wǎng)絡(luò)；）繪制等值網(wǎng)絡(luò)； （2 2）求轉(zhuǎn)移電抗：）求轉(zhuǎn)移電抗：X Xif if( (i i=1,2, =1,2,g)

19、,g) 、X Xsf sf； （3 3）求計(jì)算電抗；）求計(jì)算電抗； B Ni ifjsi S S XX （4 4）查表：）查表： Ipt1*，Ipt2*，Iptg* 。 （5 5）無(wú)限大功率電源供給的短路周期電流）無(wú)限大功率電源供給的短路周期電流 Sf pS X I 1 2021/3/1138 第第i i臺(tái)等值發(fā)電機(jī)提供的短路電流為：臺(tái)等值發(fā)電機(jī)提供的短路電流為： av Ni iptNiiptipt V S IIII 3 無(wú)限大功率電源提供的短路電流為：無(wú)限大功率電源提供的短路電流為： av B pSBpSpS V S IIII 3 短路點(diǎn)周期電流的有名值為：短路點(diǎn)周期電流的有名值為： av

20、B pS av Ni g i iptpt V S I V S II 33 1 (6)(6)計(jì)算短路電流周期分量的有名值計(jì)算短路電流周期分量的有名值 2021/3/1139 五、短路電流周期分量的近似計(jì)算五、短路電流周期分量的近似計(jì)算 (1)(1)選定基準(zhǔn)功率選定基準(zhǔn)功率 和基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電壓 ，作出，作出 系統(tǒng)的標(biāo)幺值等值電路，其中電源電勢(shì)系統(tǒng)的標(biāo)幺值等值電路，其中電源電勢(shì) ，不，不 計(jì)負(fù)荷。計(jì)負(fù)荷。 (2)(2)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)求出電源對(duì)短路點(diǎn)的組合電抗網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)求出電源對(duì)短路點(diǎn)的組合電抗 (3) (3) 求短路電流周期分量的標(biāo)幺值求短路電流周期分量的標(biāo)幺值 B S avB VV 1 E * f X

21、f P X I 1 2021/3/1140 f B BPP X I III （4 4）電流有名值）電流有名值 （5 5）功率的有名值）功率的有名值 f B X S S 2021/3/1141 S B S B S S S I I X 近似計(jì)算的應(yīng)用近似計(jì)算的應(yīng)用 確定未知系統(tǒng)的電抗確定未知系統(tǒng)的電抗(已知短路電流或短路功率已知短路電流或短路功率)： 未知未知 系統(tǒng)系統(tǒng) 2021/3/1142 例例6-76-7 圖圖6-48 6-48 例例6-76-7的電力系統(tǒng)及其等值網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)及其等值網(wǎng)絡(luò) 2021/3/1143 例例6-86-8 恒定電勢(shì)源恒定電勢(shì)源（又稱（又稱無(wú)限大功率電源無(wú)限大功率電源

22、），是指端電壓幅值），是指端電壓幅值 和頻率都保持恒定的電源，其內(nèi)阻抗為零。和頻率都保持恒定的電源，其內(nèi)阻抗為零。 一、三相短路的暫態(tài)過(guò)程一、三相短路的暫態(tài)過(guò)程 第二節(jié) 恒定電勢(shì)源電路的三相短路 圖圖6-1 6-1 簡(jiǎn)單三相電路短路簡(jiǎn)單三相電路短路 短路前短路前電路處于電路處于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)： )sin( )sin( tIi tEe m m 222 )()(LLRR E I m m RR LL tg )( 1 )sin( tE dt di LRi m 其解就是短路的全電流，它由兩部分組成：其解就是短路的全電流，它由兩部分組成： 周期分量周期分量和和非周期分量非周期分量。 22 )( LR E I m

23、 Pm R L tg 1 )sin(tIi PmP 短路電流的強(qiáng)制分量短路電流的強(qiáng)制分量, , 并記為并記為 周期分量：周期分量： P i 非周期電流非周期電流 ： 短路電流的自由分量短路電流的自由分量, ,記為記為 a T t pt aP CeCei 0 pLR 特征方程 特征方程 p 的根。的根。 L R p a T 非周期分量電流衰減的時(shí)間常數(shù) 非周期分量電流衰減的時(shí)間常數(shù) R L p Ta 1 短路的全電流可表示為短路的全電流可表示為： a Tt PmaPP CetIiii / )sin( CII Pmm )sin()sin( )sin()sin( 0 PmmaP IIiC a Tt

24、PmmPm eIItIi / )sin()sin()sin( )sin( tIi m 0 )sin(iI m 0 )sin( PPm iI 00 iiP 指短路電流最大可能的瞬時(shí)值，用指短路電流最大可能的瞬時(shí)值，用 表示。表示。 其主要作用是校驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定度。其主要作用是校驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定度。 (1) (1) 相量差相量差 有最大可能值；有最大可能值； (2) (2) 相量差相量差 在在t t0 0時(shí)與時(shí)間軸平行。時(shí)與時(shí)間軸平行。 一般電力系統(tǒng)中，短路回路的感抗比電阻大得多，一般電力系統(tǒng)中，短路回路的感抗比電阻大得多， 即即 ，故可近似認(rèn)為，故可近似認(rèn)為 。因此，非周期電。因此

25、，非周期電 流有最大值的條件為：短路前電路空載（流有最大值的條件為：短路前電路空載（I Im m=0),=0),并并 且短路發(fā)生時(shí)，電源電勢(shì)過(guò)零（且短路發(fā)生時(shí)，電源電勢(shì)過(guò)零（0 0）。）。 im i Pmm II Pmm II 90RL 非周期電流有最大初值的條件應(yīng)為：非周期電流有最大初值的條件應(yīng)為： 圖圖6-3 6-3 短路電流非周期分量有最大可能值的條件圖短路電流非周期分量有最大可能值的條件圖 非周期電流有最非周期電流有最 大值的條件為大值的條件為（1） 短路前電路空載短路前電路空載 （Im=0)； （2）短路發(fā)生時(shí)，）短路發(fā)生時(shí)， 電源電勢(shì)過(guò)零電源電勢(shì)過(guò)零 （0）。）。 將將 ， 和和

26、0 0代入式短路全電流表達(dá)式：代入式短路全電流表達(dá)式： 0 m I 90 a Tt PmPm eItIi / cos 短路電流的最大瞬時(shí)值在短路發(fā)生后約半個(gè)周期時(shí)出現(xiàn)短路電流的最大瞬時(shí)值在短路發(fā)生后約半個(gè)周期時(shí)出現(xiàn) （如圖（如圖6-46-4）。若。若 HzHz，這個(gè)時(shí)間約為，這個(gè)時(shí)間約為0.010.01秒，將其代秒，將其代 入式（入式（6-86-8），可得短路沖擊電流），可得短路沖擊電流 ： 50f a T PmPmim eIIi /01. 0 Pmimpm T IkIe a )1 ( /01. 0 a T im ek /01. 0 1 圖圖6-4 6-4 非周期分量有最大可能值時(shí)的短路電流波

27、形圖非周期分量有最大可能值時(shí)的短路電流波形圖 三、短路電流的有效值三、短路電流的有效值 在短路過(guò)程中，任意時(shí)刻在短路過(guò)程中，任意時(shí)刻t t的的短路電流有效值短路電流有效值， 是指以時(shí)刻是指以時(shí)刻t t為中心的一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均為中心的一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均 方根值，即方根值，即 dtii T dti T I Tt Tt aptpt Tt Tt tt 2 2/ 2/ 2/ 2/ 2 )( 1 1 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常假定假定：非周期電流非周期電流在以時(shí)間在以時(shí)間t t為為 中心的一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，因而它在時(shí)間中心的一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，因而它在時(shí)間t t的有效的有效 值就等于

28、它的瞬時(shí)值，即值就等于它的瞬時(shí)值，即 aptapt iI 對(duì)于對(duì)于周期電流周期電流，認(rèn)為它在所計(jì)算的周期內(nèi)是幅值恒，認(rèn)為它在所計(jì)算的周期內(nèi)是幅值恒 定的，其數(shù)值即等于由周期電流包絡(luò)線所確定的定的，其數(shù)值即等于由周期電流包絡(luò)線所確定的t t時(shí)時(shí) 刻的幅值。因此，刻的幅值。因此，t t時(shí)刻的周期電流有效值應(yīng)為時(shí)刻的周期電流有效值應(yīng)為 圖圖6-5 6-5 短路電流有效值的確定短路電流有效值的確定 2 Pmt Pt I I 根據(jù)上述假定條件，公式根據(jù)上述假定條件，公式(6-10)(6-10)就可以簡(jiǎn)化為就可以簡(jiǎn)化為 ： 22 aptptt III 短路電流的最大有效值：短路電流的最大有效值： 222

29、) 1( 212) 1( imppimpim kIIkII 短路電流的最大有效值常用于校驗(yàn)?zāi)承╇姎庠O(shè)備的短路電流的最大有效值常用于校驗(yàn)?zāi)承╇姎庠O(shè)備的斷流能力斷流能力 或耐力強(qiáng)度或耐力強(qiáng)度。 （6-11） Pmim T Pmap IkeII a )1( /01. 0 a T im ek /01. 0 1 短路容量短路容量也稱為短路功率，它等于短路電流有效也稱為短路功率，它等于短路電流有效 值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電 壓）的乘積，即壓）的乘積，即 tavt IVS3 用標(biāo)幺值表示時(shí)用標(biāo)幺值表示時(shí) t B t BB tav t I I I I

30、V IV S 3 3 短路容量短路容量主要用來(lái)主要用來(lái)校驗(yàn)開關(guān)的切斷能力。校驗(yàn)開關(guān)的切斷能力。 四、短路容量四、短路容量 第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本方程 同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)同步電機(jī)的結(jié)構(gòu) 有阻尼繞組的凸極式同步有阻尼繞組的凸極式同步 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 定子方面定子方面有靜止的三相繞有靜止的三相繞 組組a a、b b、c c； 轉(zhuǎn)子方面轉(zhuǎn)子方面有與轉(zhuǎn)子一起旋有與轉(zhuǎn)子一起旋 轉(zhuǎn)的一個(gè)轉(zhuǎn)的一個(gè)勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組f f、 縱軸等效阻尼繞組縱軸等效阻尼繞組D D和和橫橫 軸等效阻尼繞組軸等效阻尼繞組Q Q。 隱極式同步發(fā)電機(jī)，沒有隱極式同步發(fā)電機(jī)，沒有 兩個(gè)阻尼繞組。兩個(gè)阻尼繞組。 理想同步發(fā)電機(jī)理想同步發(fā)電機(jī) (

31、1)(1)電機(jī)導(dǎo)磁部分的導(dǎo)磁系數(shù)不變。即把同步發(fā)電機(jī)電機(jī)導(dǎo)磁部分的導(dǎo)磁系數(shù)不變。即把同步發(fā)電機(jī) 簡(jiǎn)化為一線性元件。簡(jiǎn)化為一線性元件。 (2)(2)電機(jī)轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)上對(duì)縱軸及橫軸分別對(duì)稱。電機(jī)轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)上對(duì)縱軸及橫軸分別對(duì)稱。 (3)(3)定子定子a a、b b、c c三相繞組在空間互差三相繞組在空間互差120120, ,是完全是完全 對(duì)稱而又相同的三個(gè)繞組。對(duì)稱而又相同的三個(gè)繞組。 (4)(4)定子繞組沿定子作均勻分布。這樣可使定子電流定子繞組沿定子作均勻分布。這樣可使定子電流 在空氣隙中產(chǎn)生正弦分布的磁勢(shì)，定子繞組與轉(zhuǎn)子繞在空氣隙中產(chǎn)生正弦分布的磁勢(shì)，定子繞組與轉(zhuǎn)子繞 組間的互感磁通在空氣隙中

32、也按正弦分布。組間的互感磁通在空氣隙中也按正弦分布。 圖圖6-6 6-6 同步發(fā)電機(jī)各繞組軸線正方向示意圖同步發(fā)電機(jī)各繞組軸線正方向示意圖 一、同步發(fā)電機(jī)的原始方程一、同步發(fā)電機(jī)的原始方程 正方向的規(guī)定：正方向的規(guī)定： (1) (1) 繞組軸線的正方繞組軸線的正方 向作為磁鏈的正方向向作為磁鏈的正方向. . (2)(2)定子繞組產(chǎn)生的磁定子繞組產(chǎn)生的磁 鏈方向與軸線方向鏈方向與軸線方向相相 反反時(shí)的電流為正值時(shí)的電流為正值. . (3)(3)轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的磁轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的磁 鏈方向與軸線方向鏈方向與軸線方向相相 同同時(shí)的電流為正值時(shí)的電流為正值. . （4 4）電壓的正方向）電壓的正方向 如圖

33、如圖6 67 7示。示。 圖圖6-7 6-7 同步發(fā)電機(jī)各回路電路同步發(fā)電機(jī)各回路電路 Q D f c b a Q D f Q D f c b a f c b a i i i i i i R R R R R R v v v v 00 000 00 00 000 00 0 0 dtd/ 式中：式中： 1. 電勢(shì)方程和磁鏈方程電勢(shì)方程和磁鏈方程 電勢(shì)方程：電勢(shì)方程： Q D f c b a QQQDQfQcQbQa DQDDDfDcDbDa fQfDfffcfbfa cQcDcfcccbca bQbDbfbcbbba aQaDafacabaa Q D f c b a i i i i i i LLL

34、LLL LLLLLL LLLLLL LLLLLL LLLLLL LLLLLL 磁鏈方程：磁鏈方程： 2021/3/1165南京理工大學(xué)65 fDQ abc R s fDQ abc fDQ abc R R i i 0 0 v v fDQ abc RRRS SRSS fDQ abc i i LL LL (1) 定子各相繞組的自感系數(shù)（定子各相繞組的自感系數(shù)（以以a a相為例相為例） 2.電感系數(shù)電感系數(shù) 圖圖6-8 6-8 定子繞組的自感定子繞組的自感 圖圖6-8 6-8 定子繞組的自感定子繞組的自感 圖圖6-8 6-8 自感自感Laa的變化規(guī)律的變化規(guī)律 由此可見，由此可見，a a相自感系數(shù)是相

35、自感系數(shù)是角的周期函數(shù)，其變角的周期函數(shù)，其變 化周期為化周期為。 2cos 20 llLaa )120(2cos )120(2cos 0 20 0 20 llL llL cc bb 以以a a相與相與b b相之間的互感系數(shù)相之間的互感系數(shù)L Lab ab為例 為例 (2) 定子繞組間的互感定子繞組間的互感 圖圖6-9 6-9 定子繞組間的互感定子繞組間的互感 圖圖6-9 定子繞組間的互感定子繞組間的互感 圖圖6-9 6-9 互感互感L Lab ab的變化規(guī)律 的變化規(guī)律 由此可見，定子互感系數(shù)也是由此可見，定子互感系數(shù)也是角的周期函數(shù)，其角的周期函數(shù)，其 周期為周期為。 )150(2cos

36、)90(2cos )30(2cos 0 20 0 20 0 20 mmLL mmLL mmLL acca cbbc baab 轉(zhuǎn)子各繞組的自感系數(shù)轉(zhuǎn)子各繞組的自感系數(shù)L Lff ff、 、L LDD DD和 和L LQQ QQ都是常數(shù)，分 都是常數(shù)，分 別改記為別改記為L(zhǎng) Lf f、L LD D和和L LQ Q。 轉(zhuǎn)子各繞組間的互感系數(shù)亦應(yīng)為常數(shù)。兩個(gè)縱軸轉(zhuǎn)子各繞組間的互感系數(shù)亦應(yīng)為常數(shù)。兩個(gè)縱軸 繞組（勵(lì)磁繞組繞組（勵(lì)磁繞組f f和阻尼繞組和阻尼繞組D D）之間的互感系數(shù)）之間的互感系數(shù) L LfD fD= =L LDfDf= =常數(shù)。由于轉(zhuǎn)子的縱軸繞組和橫軸繞組互 常數(shù)。由于轉(zhuǎn)子的縱軸繞組

37、和橫軸繞組互 相 垂 直 ， 它 們 之 間 的 互 感 系 數(shù) 為 零 ， 即相 垂 直 ， 它 們 之 間 的 互 感 系 數(shù) 為 零 ， 即 L LfQ fQ= =L LQfQf= =L LDQDQ= = L LQD QD= 0 = 0。 (3) 轉(zhuǎn)子上各繞組的自感系數(shù)和互感系數(shù)轉(zhuǎn)子上各繞組的自感系數(shù)和互感系數(shù) (4) 定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間的互感系數(shù)定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間的互感系數(shù) 以勵(lì)磁繞組與定子以勵(lì)磁繞組與定子a a相繞組間的互感相繞組間的互感L Laf af為例 為例 圖圖6-10 6-10 定子繞組與勵(lì)磁繞組間的互感定子繞組與勵(lì)磁繞組間的互感 圖圖6-10 6-10 定子繞組與勵(lì)磁

38、繞組間的互感定子繞組與勵(lì)磁繞組間的互感 圖6-10 互感Laf的變化規(guī)律 由此可見，定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間的互感系數(shù)是由此可見，定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間的互感系數(shù)是 角的周期函數(shù)，其周期為角的周期函數(shù)，其周期為22。 )120cos( )120cos( cos affccf affbbf affaaf mLL mLL mLL )120cos( )120cos( cos aDDccD aDDbbD aDDaaD mLL mLL mLL )120sin( )120sin( sin aQQccQ aQQbbQ aQQaaQ mLL mLL mLL 二同步發(fā)電機(jī)的基本方程 1. 派克變換派克變換 磁鏈方程式

39、中出現(xiàn)變系數(shù)的原因主要是：磁鏈方程式中出現(xiàn)變系數(shù)的原因主要是： (1) (1) 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)使定、轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，致使定、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)使定、轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，致使定、 轉(zhuǎn)子繞組間的轉(zhuǎn)子繞組間的互感系數(shù)互感系數(shù)發(fā)生相應(yīng)的周期性變化。發(fā)生相應(yīng)的周期性變化。 (2) (2) 轉(zhuǎn)子在磁路上只是分別對(duì)于轉(zhuǎn)子在磁路上只是分別對(duì)于d d軸和軸和q q軸對(duì)稱而不是任意對(duì)軸對(duì)稱而不是任意對(duì) 稱的，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)也導(dǎo)致定子各繞組的自感和互感的周期性稱的，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)也導(dǎo)致定子各繞組的自感和互感的周期性 變化。變化。 同步電機(jī)同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，電樞磁勢(shì)幅值不時(shí)，電樞磁勢(shì)幅值不 變，轉(zhuǎn)速恒定，對(duì)

40、于轉(zhuǎn)子相對(duì)靜止。它可以變，轉(zhuǎn)速恒定，對(duì)于轉(zhuǎn)子相對(duì)靜止。它可以 用一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的矢量用一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的矢量 來(lái)表示。來(lái)表示。 如果定子電流用一個(gè)同步旋轉(zhuǎn)的通用相量如果定子電流用一個(gè)同步旋轉(zhuǎn)的通用相量 表示，那么，相量表示，那么，相量 與與相相量量 在任何時(shí)刻都在任何時(shí)刻都 同相位，而且在數(shù)值上成比例，如圖同相位，而且在數(shù)值上成比例，如圖6-116-11所所 示。示。 a F I I a F 圖圖6-11 6-11 通用電流相量在兩種坐標(biāo)系統(tǒng)上的投影關(guān)系通用電流相量在兩種坐標(biāo)系統(tǒng)上的投影關(guān)系 )120cos( )120cos( cos Ii Ii Ii c b a )sin( )cos(

41、 Ii Ii q d )120sin()120sin(sin 3 2 )120cos()120cos(cos 3 2 cbaq cbad iiii iiii 通過(guò)這種變換，將通過(guò)這種變換，將三相電流三相電流i ia a、i ib b、i ic c變換成了變換成了 等效的等效的兩相電流兩相電流i id d和和i iq q。 可以可以設(shè)想設(shè)想：這兩個(gè)電流是定子的兩個(gè)等效繞組：這兩個(gè)電流是定子的兩個(gè)等效繞組dddd 和和qqqq中的電流。這組等效的定子繞組中的電流。這組等效的定子繞組dddd和和qqqq不像實(shí)不像實(shí) 際的際的a a、b b、c c三相繞組那樣在空間靜止不動(dòng)，而是三相繞組那樣在空間靜止

42、不動(dòng)，而是 隨著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。等效繞組中的電流產(chǎn)生的磁勢(shì)隨著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。等效繞組中的電流產(chǎn)生的磁勢(shì) 對(duì)轉(zhuǎn)子相對(duì)靜止，它所遇到的磁路磁阻恒定不變，對(duì)轉(zhuǎn)子相對(duì)靜止，它所遇到的磁路磁阻恒定不變， 相應(yīng)的電感系數(shù)也就變?yōu)槌?shù)相應(yīng)的電感系數(shù)也就變?yōu)槌?shù)了。了。 當(dāng)定子繞組內(nèi)存在幅值恒定的三相對(duì)稱電流時(shí)，當(dāng)定子繞組內(nèi)存在幅值恒定的三相對(duì)稱電流時(shí)， 由式由式(6-27)(6-27)確定的確定的i id d和和i iq q都是常數(shù)。即：等效的都是常數(shù)。即：等效的dddd、 qqqq繞組的電流是直流。繞組的電流是直流。 如果定繞組中存在三相不對(duì)稱的電流，只要是一如果定繞組中存在三相不對(duì)稱的電流，只要是一 個(gè)平

43、衡的三相系統(tǒng)，即滿足個(gè)平衡的三相系統(tǒng)，即滿足 i ia a + + i ib b+ + i ic c=0=0 仍然可以用一個(gè)通用相量來(lái)代表三相電流，不過(guò)這仍然可以用一個(gè)通用相量來(lái)代表三相電流，不過(guò)這 時(shí)通用相量的幅值和轉(zhuǎn)速都不是恒定的，因而它在時(shí)通用相量的幅值和轉(zhuǎn)速都不是恒定的，因而它在 d d軸和軸和q q軸上的投影也是幅值變化的。軸上的投影也是幅值變化的。 當(dāng)定子三相電流構(gòu)成不平衡系統(tǒng)時(shí)，三相電流是當(dāng)定子三相電流構(gòu)成不平衡系統(tǒng)時(shí)，三相電流是 三個(gè)獨(dú)立的變量，僅用兩個(gè)新變量三個(gè)獨(dú)立的變量，僅用兩個(gè)新變量(d(d軸分量和軸分量和q q軸分軸分 量量) )不足以代表原來(lái)的三個(gè)變量。為此，需要增選

44、第不足以代表原來(lái)的三個(gè)變量。為此，需要增選第 三個(gè)新變量三個(gè)新變量i i0 0，其值為，其值為 )( 3 1 0cba iiii i i0 0為定子電流的零軸分量。為定子電流的零軸分量。 從而構(gòu)成了一個(gè)從從而構(gòu)成了一個(gè)從a a、b b、c c坐標(biāo)系統(tǒng)到坐標(biāo)系統(tǒng)到d d、q q、0 0坐坐 標(biāo)系統(tǒng)的變換，可寫成矩陣形式標(biāo)系統(tǒng)的變換，可寫成矩陣形式 c b a q d i i i i i i 2 1 2 1 2 1 )120sin()120sin(sin )120cos()120cos(cos 3 2 0 idq0=Piabc 0 1 dqabc iPi 0 1)120sin()120cos( 1

45、)120sin()120cos( 1sincos i i i i i i q d c b a 由此可見，當(dāng)三相電流不平衡時(shí)，每相電流中都由此可見，當(dāng)三相電流不平衡時(shí)，每相電流中都 含有相同的零軸分量含有相同的零軸分量i i0 0。由于定子三相繞組完全對(duì)。由于定子三相繞組完全對(duì) 稱，在空間互相位移稱，在空間互相位移120120電角度，三相零軸電流電角度，三相零軸電流 在氣隙中的合成磁勢(shì)為零，故不產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子繞組相在氣隙中的合成磁勢(shì)為零，故不產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子繞組相 交鏈的磁通。它只產(chǎn)生與定子繞組交鏈的磁通，其交鏈的磁通。它只產(chǎn)生與定子繞組交鏈的磁通，其 值與轉(zhuǎn)子的位置無(wú)關(guān)。值與轉(zhuǎn)子的位置無(wú)關(guān)。 上述變換稱

46、為上述變換稱為派克派克(Park)(Park)變換變換. . 例6-1 d、q、0系統(tǒng)的電勢(shì)方程系統(tǒng)的電勢(shì)方程 abcSabcabc iRv 左乘左乘P P 00dqSabcdq iRPv 由于由于 dq0 dq0= =P Pabc abc 所以所以 abcabcdq PP 0 SPPPP 00 1 00dqdqdqabcdqabc 0 1 000 )120cos()120cos(cos )120sin()120sin(sin 3 2 dq dt d dt d dt d dt d dt d dt d P P 0000 00 00 000 00 2 3 0 2 3 0 3 2 0 0 d q q

47、 d q d dt d dt d 0 1 dq PPS 于是得到于是得到d d、q q、0 0軸分量表示的電勢(shì)方程式軸分量表示的電勢(shì)方程式 000 )( dqSdqdq iRSv 000 Riv Riv Riv qdqq dqdd 3d、q、0系統(tǒng)的磁鏈方程和電感系數(shù)系統(tǒng)的磁鏈方程和電感系數(shù) fDQSRabcSSabc iLiL fDQRRabcRSfDQ iLiL 左乘以左乘以P P fDQSRdqSSdq iPLiPPL 0 1 0 fDQRRdqRSfDQ iLiPL 0 1 Q D f q d QaQ DDfaD fDfaf aQq aDafd Q D f q d i i i i i

48、i Lm LLm LLm L mL mmL 0 0 0 000 2 3 0 000 2 3 000 2 3 00000 0000 000 經(jīng)過(guò)運(yùn)算可得經(jīng)過(guò)運(yùn)算可得 用標(biāo)幺值表示時(shí)同步發(fā)電機(jī)的基本方程：用標(biāo)幺值表示時(shí)同步發(fā)電機(jī)的基本方程： QQQ DDD ffff qdqq dqdd iR iR iRv Riv Riv Riv 0 0 000 QQqaQQ DDffDdaDD DfDffdaff QaQqqq DaDfafddd iLim iLiLim iLiLim iL imiL imimiL 000 4. 功率公式功率公式 )( 2 3 3 11 11 qqddoo dqo TT dqo d

49、qo T dqo abc T abc iviviv iPPv iPvP iv P （1 1）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不變并等于額定轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不變并等于額定轉(zhuǎn)速 ； （2 2）電機(jī)縱軸向三個(gè)繞組只有一個(gè)公共磁通，）電機(jī)縱軸向三個(gè)繞組只有一個(gè)公共磁通， 而不存在只同兩個(gè)繞組交鏈的漏磁通。而不存在只同兩個(gè)繞組交鏈的漏磁通。 aqQQ aqaq adDD adff adad XXX XXX XXX XXX XXX 三、同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電勢(shì)方程三、同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電勢(shì)方程 1. 基本方程的實(shí)用化基本方程的實(shí)用化 (3) (3) 略去定子電勢(shì)方程中的變壓器電勢(shì)，即認(rèn)為略去定子電勢(shì)方程中的變壓器電勢(shì)，即認(rèn)為 o

50、 qd ，這條假設(shè)適用于不計(jì)定子回，這條假設(shè)適用于不計(jì)定子回 路電磁暫態(tài)過(guò)程或者對(duì)定子電流中的非周期分量另路電磁暫態(tài)過(guò)程或者對(duì)定子電流中的非周期分量另 行考慮的場(chǎng)合；行考慮的場(chǎng)合； (4) (4) 定子回路的電阻只在計(jì)算定子電流非周期分量定子回路的電阻只在計(jì)算定子電流非周期分量 衰減時(shí)予以計(jì)及，而在其它計(jì)算中則略去不計(jì)。衰減時(shí)予以計(jì)及，而在其它計(jì)算中則略去不計(jì)。 在在(1)(1)、(2)(2)兩項(xiàng)假設(shè)條件的基礎(chǔ)上，可將基本兩項(xiàng)假設(shè)條件的基礎(chǔ)上，可將基本 方程改寫如下：方程改寫如下： QQqaqQ DDfaddadD Dadffdadf Qaqqqq Dadfadddd iXiX iXiXiX

51、iXiXiX iXiX iXiXiX QQQ DDD ffff qdqq dqdd iR iR iRv Riv Riv 0 0 QQQ DDD ffff qdqq dqdd iR iR iRv Riv Riv Riv 0 0 000 QQqaQQ DDffDdaDD DfDffdaff QaQqqq DaDfafddd iLim iLiLim iLiLim iL imiL imimiL 000 和和E Eq q分別代表勵(lì)磁電流對(duì)定子繞組產(chǎn)生的分別代表勵(lì)磁電流對(duì)定子繞組產(chǎn)生的 互感磁鏈（即空載磁鏈）和相應(yīng)的感應(yīng)電勢(shì)，互感磁鏈（即空載磁鏈）和相應(yīng)的感應(yīng)電勢(shì)，E Eq q 即通常所指的即通常所指的空

52、載電勢(shì)空載電勢(shì)。 穩(wěn)態(tài)時(shí)，穩(wěn)態(tài)時(shí)， ，等效阻尼繞組中電流為零，等效阻尼繞組中電流為零， 勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流 是常數(shù)。略去定子電阻是常數(shù)。略去定子電阻R R，定子定子 電勢(shì)方程電勢(shì)方程將為將為 2. 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電勢(shì)方程、相量圖和等值電路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電勢(shì)方程、相量圖和等值電路 0 qd qqqd ddqddfd ddfaddq iXv iXEiX iXiXv fadfdq iXE fff Rvi/ fd 式中，式中， Qaqqqq Dadfadddd iXiX iXiXiX qdqq dqdd Riv Riv qqd ddqq IjXV IjXEV 相量形式相量形式: : 選選q q軸作為虛軸，比軸作

53、為虛軸，比q q軸落后軸落后9090的方向?yàn)閷?shí)軸，則有：的方向?yàn)閷?shí)軸，則有： , dd vV dd iI 相應(yīng)的交流等值電路如圖相應(yīng)的交流等值電路如圖6-126-12所示。所示。 qqqqqq jEEjiIjvV , , qqd ddqq iXv iXEv 圖圖6-12 凸極機(jī)的等值電路凸極機(jī)的等值電路 （a）縱軸向（）縱軸向（b）橫軸向）橫軸向 qqd ddqq IjXV IjXEV ddqqq IjXIjXEV qd III qd VVV 令令 , 可將式可將式(6-49)(6-49)合寫成：合寫成： IjXIXXjE qdqdq )( 為了能用一個(gè)等值電路來(lái)代表凸極同步電機(jī)，引為了能用一

54、個(gè)等值電路來(lái)代表凸極同步電機(jī)，引 入一虛擬電勢(shì)入一虛擬電勢(shì) 。 Q E dqdqQ IXXjEE )( qqd ddqq IjXV IjXEV 方程式方程式(6-50)(6-50)便簡(jiǎn)化為：便簡(jiǎn)化為： IjXEV qQ 圖圖6-14 等值隱極機(jī)電路等值隱極機(jī)電路 同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行相量圖如圖同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行相量圖如圖6-136-13所示。所示。 IjXIXXjEV qdqdq )( dqdqQ IXXjEE )( 圖圖6-13 6-13 同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行相量圖同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行相量圖 ddqqq IjXIjXEV IjXIXXjE qdqdq )( dqdqQ IXXjEE )( IjXEV qQ

55、 例例6-2 圖圖6-15 電勢(shì)相量圖電勢(shì)相量圖 (1 1)先計(jì)算先計(jì)算EQ； ； (2 2) 確定確定 的相位；的相位； Q E (3) 計(jì)算電流和電壓的兩個(gè)軸向分量；計(jì)算電流和電壓的兩個(gè)軸向分量； (4 4) 計(jì)算空載電勢(shì)計(jì)算空載電勢(shì)Eq。 。 對(duì)稱穩(wěn)態(tài)對(duì)稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電樞磁勢(shì)的大小不隨時(shí)間而變運(yùn)行時(shí)，電樞磁勢(shì)的大小不隨時(shí)間而變 化，在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)，它同轉(zhuǎn)子沒有相對(duì)運(yùn)化，在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)，它同轉(zhuǎn)子沒有相對(duì)運(yùn) 動(dòng)，因此不會(huì)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流。動(dòng)，因此不會(huì)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流。 突然短路突然短路時(shí)，定子電流在數(shù)值上發(fā)生急劇變化，時(shí)，定子電流在數(shù)值上發(fā)生急劇變化， 電樞反應(yīng)磁通也隨著

56、變化，并在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電電樞反應(yīng)磁通也隨著變化，并在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電 流，這種電流又反過(guò)來(lái)影響定子電流的變化。這種流，這種電流又反過(guò)來(lái)影響定子電流的變化。這種 定子和轉(zhuǎn)子繞組電流的互相影響定子和轉(zhuǎn)子繞組電流的互相影響就是突然短路暫態(tài)就是突然短路暫態(tài) 過(guò)程的特點(diǎn)。過(guò)程的特點(diǎn)。 第四節(jié) 同步電機(jī)的三相短路 一 、突然短路暫態(tài)過(guò)程的特點(diǎn) 二、無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路的物理分析二、無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路的物理分析 圖圖6-16 6-16 無(wú)阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)無(wú)阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 時(shí)時(shí)磁鏈分解磁鏈分解示意圖示意圖 (a) (b) 1 1、 超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t （1 1）超導(dǎo)體超導(dǎo)體：電阻為零的導(dǎo)體。：電阻為零的導(dǎo)體。 （2 2）超導(dǎo)體磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t超導(dǎo)體磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t：超導(dǎo)體回路：超導(dǎo)體回路 能永久維持磁鏈不變。能永久維持磁鏈不變。 （3 3）超導(dǎo)體磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t的）超導(dǎo)體磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t的數(shù)學(xué)描述數(shù)學(xué)描述： 若回路為超導(dǎo)體，則若回路為超導(dǎo)體，則R=0R=0，便有，便有 （4 4）