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1、13-1 同步发电机的相序阻抗和相序等效电路 复习对称分量法 各相序阻抗和等效电路 13-2 同步发电机不对称运行实例分析 单相对中点稳态短路 两线间稳态短路 不同稳态短路的短路电流比较 不对称运行对电机的影响,第13章 同步发电机非正常运行,13-1 同步发电机相序阻抗和等效电路,不对称运行的原因：三相负载不对称；故障（雷击、单相对中点短路、两相短路等）。 不对称运行的分析方法：对称分量法。,，,对称分量法简介：对称分量法是一种线性变换方法，它将任意一组不对称的三相相量分解为等效、独立的三组对称相量，即正序、负序、零序分量。,一、复习对称分量法,即：,即：,图13-1 对称分量法示意,二、同
2、步发电机的相序阻抗和等效电路,同步发电机不对称运行时电压和电流的对称分量分别为 ，由于转子对各相序电流所产生磁场的反应不同，使各相序阻抗互不相同。 考虑到对称绕组中感应的励磁电动势只有正序分量，可画出各相序的等效电路。,对应的电压方程为：,图13-2 同步发电机各相序等效电路,1.正序阻抗和正序等效电路,电枢三相绕组流过对称的正序电流时，电枢磁势与转子同步旋转，同步电机所表现的阻抗为正序阻抗，用Z1表示。,x1 即同步发电机的稳态运行时的同步电抗。,Z1rajx1,对于隐极电机:正序电抗就是同步电抗，即:x1xt,对于凸极电机:,当电枢磁动势与直轴重合时，x1xd,当电枢磁动势与交轴重合时，x
3、1xq,在其他位置时，x1的值将在xd 和xq 之间,2. 负序阻抗和负序等效电路,发电机没有负序励磁电动势， 即： ，相当于励磁绕组短接。 电枢三相绕组流过一组对称的负序电流时，电枢磁势反转，在转子正向同步旋转、励磁绕组短接，同步电机所表现的阻抗成为负序阻抗，用Z2表示。此时同步电机相当于s=2 的感应电动机运行状态。,转差率：,（1）转子无阻尼绕组,带入 s=2 的感应电动机等效电路，并考虑到交轴及直轴的差别，分别讨论转子上有、无阻尼绕组两种情况，可得到负序阻抗。,图13-3 无阻尼绕组的负序等效电路,忽略电枢电阻：,abc 三相静止坐标与 dq两相旋转坐标,a,b,x,y,c,z,a相,
4、b相,c相,d,q,Dd,Dd,Dq,定子： a、b、c三相绕组,转子： 励磁绕组 f d 轴阻尼绕组Dd q 轴阻尼绕组Dq,f,Dq,图13-4 同步发电机各绕组结构示意图,（2）转子有阻尼绕组,图13-5 有阻尼绕组的负序等效电路,忽略电枢电阻：,由于负序电枢磁势交替掠过转子dq轴，近似取：,即：,注意：,阻尼回路的参数对负序电抗的影响较大。,结论：,同步电机的 ，因为负序磁场在励磁绕组和阻尼绕组中感应电流起去磁作用，使气隙中负序磁场大大削弱。,3. 零序阻抗和零序等效电路,发电机没有零序励磁电动势， 即： ，相当于励磁绕组短接。 电枢三相绕组流过零序电流时，同步电机所表现的阻抗称为零序
5、阻抗，用 Z0 表示。,当电枢三相对称绕组通入零序电流时，气隙基波合成磁动势将等于零，零序电抗 x0 属于漏电抗性质。,短距绕组在某些槽内上下层绕组电流方向相反，使零序槽漏抗变小。,一、同步发电机的单相对中性点稳态短路 设同步发电机的A相对中点短路，B、C相为空载。,13-2 同步发电机的不对称运行实例分析,图13-6 同步发电机的单相对中性点短路,发电机端点的约束条件为：,图13-7 同步发电机单相短路的复合序网,，单相稳态短路电流比三相稳态短路电流大。,单相短路电流：,三相短路电流：,二、同步发电机的线间短路,设B、C两相发生线间短路，A相为空载。,图13-8 同步发电机的两相短路,B、C
6、相线间短路、A相空载时，发电机端点的约束条件：,由于İ00，所以零序系统可以不予考虑。,图13-9 同步发电机两相短路的复合序网,正序和负序电流为：,A相稳态短路电流：,三、不同稳态短路电流的比较,两相稳态短路电流：,结论：三相稳态短路电流两相稳态短路电流单相稳态短路电流,忽略电枢电阻：,忽略电机负序电抗和零序电抗：,四、不对称运行对电机的影响,同步发电机不对称运行对电机带来影响表现在两个方面。,1、转子的附加损耗和发热,2、附加转矩和振动,同步发电机不对称运行会造成电网电压三相不对称，降低发电质量。,19,阻尼绕组在不对称运行时的作用：负序磁场作用下产生感应电动势和感应电流，从而对负序磁场起去磁作用，使发电机输出端电压负序分量较小，使电网端电压不对称程度减小。,中型以上的同步电机都装有阻尼绕组，位置是在励磁绕组外侧的极靴面上(阻抗很小)。,
