電力系統(tǒng)分析第五章11

1、內(nèi)容提要n提出短路的基本概念、短路造成的危害以及短路計(jì)算的目的；n假設(shè)發(fā)電機(jī)容量為無(wú)限大、電壓及頻率為恒定的條件下，基于磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t對(duì)電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過(guò)程、短路電流及功率進(jìn)行分析；n發(fā)電機(jī)突然發(fā)生三相短路的暫態(tài)過(guò)程；5.1 短路的一般概念 一、短路的原因、類(lèi)型及后果 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n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n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n電力系統(tǒng)的短路故障也稱(chēng)為橫向故障，一相或兩相斷線的情況為斷路故障，也稱(chēng)為縱向故障。n短路

2、短路一切不正常的相與相之間或相與地一切不正常的相與相之間或相與地( (對(duì)于中性對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)點(diǎn)接地的系統(tǒng)) )發(fā)生通路的情況。發(fā)生通路的情況。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)不良所帶來(lái)的，設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所帶來(lái)的設(shè)設(shè)備缺陷備缺陷發(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，架空線路動(dòng)作，架空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。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)備檢修人為誤操作，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。后未拆除地線就加

3、上電壓引起短路。挖溝損傷電纜，鳥(niǎo)獸跨接在裸露的載流部分等。挖溝損傷電纜，鳥(niǎo)獸跨接在裸露的載流部分等。二、短路的主要原因二、短路的主要原因2005年華北聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行的年華北聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行的人工三相人工三相完全金完全金屬性接地短路試驗(yàn)屬性接地短路試驗(yàn) 電桿拉線被盜電桿拉線被盜 倒桿線路短路倒桿線路短路 短路種類(lèi) 示意圖 代表符號(hào)三 相 短 路 f(3) 5 兩 相 短 路 接 地 f(1,1) 20 兩 相 短 路 f(2) 10 單 相 短 路 f(1) 652.短路故障種類(lèi) n三相短路三相短路對(duì)稱(chēng)短路；其他類(lèi)型的短路對(duì)稱(chēng)短路；其他類(lèi)型的短路不對(duì)稱(chēng)短路不對(duì)稱(chēng)短路n在各種類(lèi)型的短路中，單相短路占大多

4、數(shù)（在各種類(lèi)型的短路中，單相短路占大多數(shù)（65%65%），兩相短），兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少3.短路的危險(xiǎn)后果出現(xiàn)大電流。n電源供電回路阻抗短路回路電流值n短路點(diǎn)的電弧有可能燒毀電氣設(shè)備；n短路電流通過(guò)電氣設(shè)備中的導(dǎo)體時(shí)，熱效應(yīng)引起導(dǎo)體或其絕緣的損壞；n導(dǎo)體受到很大的電動(dòng)力沖擊，致使導(dǎo)體變形，甚至損壞。圖圖 短路引發(fā)短路引發(fā)變壓器著火變壓器著火系統(tǒng)電壓大幅度下降。n電網(wǎng)電壓的降低使由各母線供電的用電設(shè)備不能正常工作。n異步電動(dòng)機(jī)，TemU2n，甚至停轉(zhuǎn)。圖圖 正常運(yùn)行和短路故障時(shí)各點(diǎn)的電壓正常運(yùn)行和短路故障時(shí)各點(diǎn)的電壓靠近短路點(diǎn)處的電壓下降最多，靠近短路點(diǎn)處的

5、電壓下降最多，可能使部分用戶供電受到破壞?？赡苁共糠钟脩艄╇娛艿狡茐?。1 1：正常運(yùn)行。：正常運(yùn)行。2 2：f f1 1點(diǎn)短路。點(diǎn)短路。3 3：f f2 2點(diǎn)短路。點(diǎn)短路。發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電最嚴(yán)重后果。nf1或f2點(diǎn)短路，發(fā)電機(jī)輸出的有功功率都要下降。發(fā)電機(jī)的輸入功率是由原動(dòng)機(jī)的進(jìn)汽量或進(jìn)水量決定的，不可能立即相應(yīng)變化。n發(fā)電機(jī)的輸入和輸出功率不平衡，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將變化，這就有可能引起并列遠(yuǎn)行的發(fā)電機(jī)失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，引起大片地區(qū)停電。發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，不平衡電流能產(chǎn)生足夠的磁通在鄰近的電路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)，這對(duì)于架設(shè)在高壓電力線路附近的通訊線路或鐵道訊

6、號(hào)系統(tǒng)等會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。4.預(yù)防短路措施采取合理的防雷措施，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理；線路上安裝電抗器。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；架空線路采用自動(dòng)重合閘裝置；切除切除二、短路計(jì)算的目的二、短路計(jì)算的目的 短路計(jì)算是短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問(wèn)題解決一系列技術(shù)問(wèn)題所不可缺少的基本計(jì)算所不可缺少的基本計(jì)算 w選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，必須以短選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，必須以短路電流為依據(jù)；路電流為依據(jù)；w為了合理地配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參為了合理地配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù)；數(shù)；w在設(shè)計(jì)和選擇電氣主接線時(shí)，依據(jù)短

7、路計(jì)算結(jié)果確定是否在設(shè)計(jì)和選擇電氣主接線時(shí)，依據(jù)短路計(jì)算結(jié)果確定是否需要采取限制短路電流的措施等，造價(jià)評(píng)估，選擇最佳接需要采取限制短路電流的措施等，造價(jià)評(píng)估，選擇最佳接線方案；線方案；w進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對(duì)用戶工作的影響；進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對(duì)用戶工作的影響；w確定輸電線路發(fā)生短路故障對(duì)臨近通訊線路的干擾，必須確定輸電線路發(fā)生短路故障對(duì)臨近通訊線路的干擾，必須進(jìn)行短路計(jì)算。進(jìn)行短路計(jì)算。 恒定電勢(shì)源恒定電勢(shì)源（又稱(chēng)（又稱(chēng)無(wú)限大功率電源無(wú)限大功率電源），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。 電源

8、功率為無(wú)限大時(shí)，外電路發(fā)生短路引起的功率改變對(duì)于電源來(lái)電源功率為無(wú)限大時(shí)，外電路發(fā)生短路引起的功率改變對(duì)于電源來(lái)說(shuō)是微不足道的。說(shuō)是微不足道的。 可以看作由有限多個(gè)功率電源并聯(lián)而成，因而內(nèi)阻為可以看作由有限多個(gè)功率電源并聯(lián)而成，因而內(nèi)阻為0 0，電源電壓保，電源電壓保持恒定。持恒定。 真正的無(wú)限大功率電源是沒(méi)有的，而只能是一個(gè)相對(duì)的概念，往往真正的無(wú)限大功率電源是沒(méi)有的，而只能是一個(gè)相對(duì)的概念，往往是以供電電源的內(nèi)阻抗與短路回路總阻抗的相對(duì)大小來(lái)判斷電源能否是以供電電源的內(nèi)阻抗與短路回路總阻抗的相對(duì)大小來(lái)判斷電源能否作為元限大功率電源。作為元限大功率電源。 若供電電源的內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗

9、的若供電電源的內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗的10%10%時(shí)，則可認(rèn)為供電電時(shí)，則可認(rèn)為供電電源為克限大功率電源。在這種情況下，外電路發(fā)生短路對(duì)電源影響很源為克限大功率電源。在這種情況下，外電路發(fā)生短路對(duì)電源影響很小，近似地認(rèn)為電源電壓幅值和頻率保持恒定。小，近似地認(rèn)為電源電壓幅值和頻率保持恒定。第二節(jié) 恒定電勢(shì)源電路的三相短路一、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5-1 5-1 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( tIitEemm222)()(LLRREImm RRLLtg)(1)sin( tEd

10、tdiLRim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。 12/28/20211622)( LREImPmRLtg1)sin(tIiPmP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：Pi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 aTtptaPCeCei 0 pLR 特征方程特征方程 p的根。的根。LRpaT 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) RLpTa1短路的全電流可表示為短路的全電流可表示為： aTtPmaPPCetIiii/

11、)sin( CIIPmm)sin()sin()sin()sin(0PmmaPIIiCaTtPmmPmeIItIi/)sin()sin()sin()sin( tIim0)sin(iIm0)sin(PPmiI00iiP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

12、，故可近似認(rèn)為，故可近似認(rèn)為 。因此，非周期電。因此，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）。）。imiPmmII PmmII 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：12/28/202121圖圖5-3 5-3 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

13、勢(shì)過(guò)零電源電勢(shì)過(guò)零（0）。）。圖圖5-4 5-4 非周期分量有最大可能值時(shí)的短路電流波形圖非周期分量有最大可能值時(shí)的短路電流波形圖 2TimiimipitpmI0pii將將 ， 和和 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： 0mI90aTtPmPmeItIi/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5-45-4）。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，將其代入式上式，可得短路沖擊電流入式上式，可得短路沖擊電流 ：50faTPmPmimeIIi/01. 0PmimpmT

14、IkIea)1 (/01. 0aTimek/01. 01 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 dtiiTdtiTITtTtaptptTtTttt22/ 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它的瞬時(shí)值，即值就等于它的

15、瞬時(shí)值，即aptaptiI 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，認(rèn)為它在所計(jì)算的周期內(nèi)是幅值幅值恒恒定的，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)刻的刻的幅值幅值。因此，。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5-5 5-5 短路電流有效值的確定短路電流有效值的確定 2PmtPtII 根據(jù)上述假定條件，公式根據(jù)上述假定條件，公式(5-9)(5-9)就可以簡(jiǎn)化為就可以簡(jiǎn)化為 ：22aptpttIII短路電流的最大有效值：短路電流的最大有效值： 222) 1( 212) 1( imppimpimkIIkII

16、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。 （5-10）PmimTPmapIkeIIa)1(/01.0 aTimek/01.01 0appmiI短路容量短路容量也稱(chēng)為短路功率，它等于短路電流有效也稱(chēng)為短路功率，它等于短路電流有效值同值同短路處短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電的正常工作電壓（一般用平均額定電壓）的乘積，即壓）的乘積，即tavtIVS3用標(biāo)幺值表示時(shí)用標(biāo)幺值表示時(shí) tBtBBtavtIIIIVIVS33短路容量短路容量主要用來(lái)主要用來(lái)校驗(yàn)開(kāi)關(guān)的切斷能力。校驗(yàn)開(kāi)關(guān)的切斷能力。 四、短路容量四、短

17、路容量5.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析 一、突然短路暫態(tài)過(guò)程的特點(diǎn) n大沖擊電流n電樞反應(yīng)磁通變化轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流影響定子電流定子和轉(zhuǎn)子繞組電流的互相影響（顯著特點(diǎn)）二、超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t n超導(dǎo)體超導(dǎo)體電阻為零的導(dǎo)體，超導(dǎo)體閉合回路維持所電阻為零的導(dǎo)體，超導(dǎo)體閉合回路維持所環(huán)鏈的磁鏈不變。環(huán)鏈的磁鏈不變。電壓觀點(diǎn)電壓觀點(diǎn) 若若躍變躍變d d/dt=/dt=無(wú)限大電源無(wú)限大電源( (不存在不存在) ) n楞茨定則楞茨定則任何閉合線圈在突然變化的任何閉合線圈在突然變化的瞬間瞬間，都能，都能維持磁鏈不變。維持磁鏈不變。rr0永遠(yuǎn)永遠(yuǎn)不變不變超導(dǎo)體磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t的數(shù)學(xué)描述u閉合回路、電

18、阻R、磁鏈、無(wú)外電源u回路由理想超導(dǎo)體構(gòu)成：R0常數(shù)常數(shù)0 Ridtd0dtd（1 1）超導(dǎo)體閉合回路）超導(dǎo)體閉合回路,0 00 0n移近一個(gè)磁鐵，移近一個(gè)磁鐵，0 01 1n回路將感應(yīng)產(chǎn)生電流回路將感應(yīng)產(chǎn)生電流i i（2 2）如果原始磁鏈值）如果原始磁鏈值, ,0 000n外界磁場(chǎng)對(duì)該回路產(chǎn)生磁鏈，外界磁場(chǎng)對(duì)該回路產(chǎn)生磁鏈，1 1n回路中將產(chǎn)生電流回路中將產(chǎn)生電流i i1 1, ,滿足滿足條件條件 L Li i1 10 0011Li實(shí)際電機(jī) R0nt=0 短路 如何變化？nt=(0-,0+) (0-)=(0) n短路瞬間 與定子繞組交鏈，同步電機(jī)工作磁鏈（空載磁鏈）； 隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，被定子

19、繞組所切割，在定子繞組中感應(yīng)空載電勢(shì)三、無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路的物理分析 fadfdixfffi只與只與ffff交鏈，勵(lì)磁繞組漏磁鏈交鏈，勵(lì)磁繞組漏磁鏈ffd假定假定短路前短路前無(wú)阻尼電機(jī)無(wú)阻尼電機(jī)處于處于空載空載狀態(tài)狀態(tài)1 1、短路前、短路前fffqdrviii/, 00000fadfddix定子繞組總磁鏈定子繞組總磁鏈0q定子側(cè)的物理分析定子側(cè)的物理分析轉(zhuǎn)子側(cè)的物理分析轉(zhuǎn)子側(cè)的物理分析電流電流轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子各相繞組磁鏈:t t0 0短路前瞬間，短路前瞬間，= =0 0，定子各相繞組磁鏈：定子各相繞組磁鏈：)120cos()120cos()cos(00000000tttcba)1

20、20cos()120cos(cos000000000cba0t0時(shí)時(shí)t0維持磁鏈初值不變維持磁鏈初值不變定子繞組中出現(xiàn)電流定子繞組中出現(xiàn)電流產(chǎn)生磁鏈產(chǎn)生磁鏈發(fā)生短路 t=0時(shí)2、三相、三相短路后短路后)120cos()120cos(cos000000000cba發(fā)生短路后，同步電機(jī)仍以旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生0)120cos()120cos()cos(00000000tttcba000,cbacba,cba,合成后等于合成后等于000aaabbbccc恒定分量恒定分量交變分量交變分量)120cos()120cos()120cos()120cos()cos(cos000000000000tttcba)120c

21、os()120cos()120cos()120cos()cos(cos000000tIIitIIitIIimmcmmbmma恒定直流恒定直流iap基頻交流基頻交流i000aaabbbccc)120cos()120cos()cos(00000000tttcba3 3、短路后定子繞組中的電流分量、短路后定子繞組中的電流分量基頻電流 ii交變磁鏈 為了抵消勵(lì)磁磁鏈對(duì)各相定子繞組產(chǎn)生的交變磁鏈 )120cos()120cos()120cos()120cos()cos(cos000000tIIitIIitIIimmcmmbmma0cba,cba,cba,cba,大小相等、方向相反大小相等、方向相反直流分

22、量iap：維持磁鏈初始值；)120cos()120cos()120cos()120cos()cos(cos000000tIIitIIitIIimmcmmbmmai iap ap 維持短路前瞬間初始磁鏈維持短路前瞬間初始磁鏈00不變不變 ap0大小相等、方向相大小相等、方向相同同)(0短路后瞬間磁鏈圖ap0iapi0apabwwcapaptcc 倍頻分量 i2 n縱橫軸磁阻不同，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過(guò)180，磁阻經(jīng)歷一個(gè)周期n磁鏈要恒定(=F/r=F)恒定，故，F(xiàn)要隨r變化定子要產(chǎn)生一個(gè)倍頻磁鏈2n直流直流iap倍頻交流i2磁鏈不變i iapap靜止恒定磁勢(shì)靜止恒定磁勢(shì)F0FFF= F/r = F定子繞組中

23、的電流2iiiiap基頻交流基頻交流恒定直流恒定直流倍頻交流倍頻交流4 4、短路后短路后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子中的電流分量中的電流分量n 定子三相繞組基頻電流定子三相繞組基頻電流ii同步旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)同步旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)( (和轉(zhuǎn)子相和轉(zhuǎn)子相對(duì)靜止對(duì)靜止) )；與；與0 0方向相反方向相反0 0正方向是正方向是d d軸正向，同軸正向，同步旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)產(chǎn)生的磁鏈在步旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)產(chǎn)生的磁鏈在d d軸反方向，對(duì)勵(lì)磁磁勢(shì)起純軸反方向，對(duì)勵(lì)磁磁勢(shì)起純?nèi)ゴ烹姌蟹磻?yīng)。去磁電樞反應(yīng)。cba,ii產(chǎn)生產(chǎn)生抵消抵消直流電流直流電流i ifafacba,ap0i0u勵(lì)磁繞組交鏈磁鏈保持短路前磁鏈值不變勵(lì)磁繞組產(chǎn)生直流電流ifa（方向和if0相同，使勵(lì)

24、磁繞組的磁場(chǎng)得到加強(qiáng)）。 ifafaufafa平衡平衡直流電流直流電流i ifafai ifafafafa定子同步旋定子同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的去磁磁鏈的去磁磁鏈ifa也會(huì)影響定子繞組，使得定子電流激增。u定子直流分量空間靜止磁場(chǎng)（ap）對(duì)勵(lì)磁繞組是同步速切割勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生同步頻率交變電流轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生同步頻率交變磁鏈f u交變磁鏈f抵消定子繞組產(chǎn)生的直流磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中形成的磁鏈apf f 平衡平衡 apap交變電流交變電流i if fapapf fn定子電流倍頻分量i2兩倍同步轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)2相對(duì)轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生基頻磁鏈轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生同步頻率交變電流、磁鏈(抵消定子繞組產(chǎn)生的i

25、2的磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中形成的磁鏈2)。f f平衡平衡 2 2 ffaffiiIi0直流電源產(chǎn)生的直流電源產(chǎn)生的強(qiáng)制分量強(qiáng)制分量抵消抵消i磁鏈磁鏈自由分量自由分量抵消抵消iap、i2磁鏈磁鏈自由分量自由分量n轉(zhuǎn)子繞組中的這項(xiàng)基頻電流也要施反作用于定子。n基頻電流在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生一個(gè)以同步頻率脈振的磁場(chǎng)，分解為兩個(gè)依相反方向?qū)τ谵D(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。u反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)于定子繞組相對(duì)靜止影響定子直流分量u正轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)于定子繞組2旋轉(zhuǎn)影響定子倍頻電流分量 ifai i api 2i fii i穩(wěn)態(tài)值，強(qiáng)制分量穩(wěn)態(tài)值，強(qiáng)制分量2iiiiapiii ii i自由分量自由分量2iiiiiap自由分量自由分量記及電

26、阻，衰減到零記及電阻，衰減到零為維持磁鏈初值為維持磁鏈初值不變而出現(xiàn)不變而出現(xiàn)為抵消轉(zhuǎn)為抵消轉(zhuǎn)子子0 0ffaffiiIi0恒定的恒定的自由分量自由分量記及電阻，衰減到零記及電阻，衰減到零apiwi2fai fwi iiii 0 fi一、暫態(tài)電勢(shì)和暫態(tài)電抗一、暫態(tài)電勢(shì)和暫態(tài)電抗 無(wú)阻尼繞組無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的磁鏈平衡方程同步電機(jī)的磁鏈平衡方程faddddiXiX)(dfaddaiiXiXqqqiXffdadfiXiXffdfadiXiiX)(QQqaqQDDfaddadDDadffdadfQaqqqqDadfaddddiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXaqQQaqaqadDD

27、adffadadXXXXXXXXXXXXXXX5.4 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算圖6-18 無(wú)阻尼繞組發(fā)電機(jī)的磁鏈平衡等值電路 (a) 縱軸向 (b) 橫軸向 (a) (b)(dfaddadiiXiX ffdfadfiXiiX )(qqqiX fi2()adaddfddffXXXiXXddqdiXE)(dfaddadiiXiX ffdfadfiXiiX )(暫態(tài)電勢(shì)，不突變暫態(tài)電勢(shì)，不突變adqffXEX 2()daddfXXXX 當(dāng)變壓器電勢(shì) 時(shí)，忽略電阻則有： 0qddqqdvv qqdddqqiXviXEv qdqqdqddRivRiv ddqdiXEqqqiX縱軸向縱軸向圖圖6

28、-19 6-19 用暫態(tài)參數(shù)表示的同步發(fā)電機(jī)等值電路用暫態(tài)參數(shù)表示的同步發(fā)電機(jī)等值電路qqdddqqiXviXEv 橫軸向橫軸向相量形式及其等值隱極機(jī)法相量形式及其等值隱極機(jī)法 qqdddqqIjXVIXjEVddqqqIXjIjXEVqqdddqqiXviXEv()qqddqEj XXIjX I()qqdqdEj XXIjXIEQEqdjX IdqjXI IXjEVdqdqqIXXjEE)(ddqqqIXjIjXEVIjXEVqQ解：例解：例3-23-2中已算出中已算出 和和例例5-1 5-1 就例就例3-23-2的同步電機(jī)及所給運(yùn)行條件，再給出的同步電機(jī)及所給運(yùn)行條件，再給出 ，計(jì)算電勢(shì)計(jì)

29、算電勢(shì) 和和 。0.3dx qEE1.41QE 0.8dI ()1.41(0.30.6) 0.81.17qQdqdEExx I根據(jù)相量圖根據(jù)相量圖5-125-12，可知，可知2222(sin )(cos )(10.3 0.53)(0.3 0.85)1.187ddEVx Ix I電勢(shì)電勢(shì) 同機(jī)端電壓同機(jī)端電壓 的相位差為：的相位差為： EVcos0.3 0.85arctanarctan12.4sin10.3 0.53ddx IVx I5-5 有阻尼繞組同步電機(jī)的突然三相短路有阻尼繞組同步電機(jī)的突然三相短路 次暫態(tài)電勢(shì)和次暫態(tài)電抗次暫態(tài)電勢(shì)和次暫態(tài)電抗 圖6-23 有阻尼繞組電機(jī)的磁鏈平衡等值電路

30、(a) 縱軸向 (b) 橫軸向QQqaqQDDfaddadDDadffdadfQaqqqqDadfaddddiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXaqQQaqaqadDDadffadadXXXXXXXXXXXXXXXDfadDDffqXXXXXE111 DfadadXXXXX1111 橫軸方向橫軸方向aqQQQdXXXE11 aqQaqXXXX111 q qqdqddqdiXEiXE當(dāng)電機(jī)處于穩(wěn)態(tài)或忽略變壓器電勢(shì)時(shí)當(dāng)電機(jī)處于穩(wěn)態(tài)或忽略變壓器電勢(shì)時(shí)( (忽略電阻忽略電阻) )：便得定子電勢(shì)方程：便得定子電勢(shì)方程： dqqdvv , qqddddqqiXEviXEv用交流相量的形式寫(xiě)

31、成：用交流相量的形式寫(xiě)成： qqddddqqIXjEVIXjEV兩式相加：兩式相加：qqdddqIXjIXjEEV )(qqddIXjIXjE qdqdIXXjIXjEV)( 略去第三項(xiàng)略去第三項(xiàng) ：IXjEVd qqddddqqiXEviXEvdqjXI圖6-26 同步電機(jī)相量圖 qqdddqIXjIXjEEV )(qqddIXjIXjE qdqdIXXjIXjEV)( 例例5-3 同步發(fā)電機(jī)有如下的參數(shù)：同步發(fā)電機(jī)有如下的參數(shù)： 試計(jì)算額定滿載下的試計(jì)算額定滿載下的本例電機(jī)參數(shù)除次暫態(tài)電抗外，都與例本例電機(jī)參數(shù)除次暫態(tài)電抗外，都與例5-1的電機(jī)的相同，得：的電機(jī)的相同，得：1.0dx 0.

32、6qx 0.3dx 0.21dx 0.31qx cos0.85qEqEdEEqE1.73qE 1.17qE 21.10.93qV 0.36dV 0.6qI 0.8dI 可以繼續(xù)算出可以繼續(xù)算出0.930.21 0.81.098qqddEVx I0.360.31 0.60.174ddqqEVx I22()()1.112qdEEEarctan21.1912.1dqEE d按近似公式按近似公式(5-56)(5-56)計(jì)算，由相量圖知計(jì)算，由相量圖知2222(sin )(cos )(1 0.21 0.53)(0.21 0.85)1.126ddEVx Ix Icos0.1785arctanarctan9.13sin1.111ddx IVx I 12.11.112作業(yè)；作業(yè)；1 1，4 4（不算時(shí)間常數(shù)）（不算時(shí)間常數(shù)）5.6 強(qiáng)行勵(lì)磁對(duì)短路暫態(tài)過(guò)程的影響n在前面的討論中，我們?cè)俣▌?lì)磁電壓不變。實(shí)際上，在