《电力工程第2版鞠平电子课件4第4章节同步发电机》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力工程第2版鞠平电子课件4第4章节同步发电机（95页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1篇 电力设备 Part I Electric Apparatus 输电设备 电力负荷 同步发电机组 开关类设备 高压绝缘与保护控制,第 4 章,同步发电机 Synchronous Machines,同步发电机的基本方程,同步发电机的稳态方程,同步发电机的暂态参数,一、abc坐标系下的方程,4-1 同步发电机的基本方程,二、派克-戈列夫变换,三、派克-戈列夫方程,1、基本假定理想电机,转子、定子绕组对称 磁势、磁通正弦分布 不计饱和,一、abc坐标系下的方程,转子运动变化慢，机械暂态与电气暂态解耦,2、正方向的选取,abc与iabc相反 q轴不同书上相反 Stator Rotor Windi
2、ng,3、同步电机回路图,uabc与iabc相反 Eabc与uabc相同,4、电压方程 (Voltage Equation),5、磁链方程 (Flux Linkages Equation),6、电感 (Inductance),？隐极机l2？,定子绕组自感,定子绕组间互感,转子绕组的自感,转子绕组间互感,转子绕组自感及互感,定子与转子绕组间互感,电感总结：,恒定 一定变 可变可不变,变的原因：,转子旋转 主因 动为机，静为器 转子凸极 辅因,1.变换概述,2.空间综合相量,3.派克变换的导出,二、派克-戈列夫变换 Parks Transformation dqo Transformation,可
3、理解为数学变换： 但应了解物理本质。,坐标变换，使易分析、易处理,1.变换概述,时变系数 ，方程难分析、难计算,abc坐标系方程,华人学者作出贡献： 顾毓秀、高景德。,2.空间综合相量,旋转磁场原理,单相绕组通以正弦电流时，产生空间正弦分布的脉动磁势，可分解为两个旋转的磁势分量之合成，每个旋转磁势振幅为脉冲磁势振幅的一半。,方向：超前电流相 滞后相，即 转速： 幅值：每相脉动振幅的,三相对称绕组中通以对称电流时，其合成磁势为一正向旋转的磁势。,双反应原理： 三相定子绕组合成的旋转磁势 可以用直轴分量 和 交轴分量 代替。,3.派克变换的导出,电气角,空间角,但可令：,使：,所以：,综合得Par
4、k变换：,逆变换为, 注：（1）可理解为线性数学变换,（2）可用于其他各量，如 等；,（3）可用于其他函数，如不对称、 直流等。,设,例4-1,求,按Park变换得：,？ 恒定的条件是什么？,恒定的条件是：,对称 电速度 机速度,求,习题,1. 磁链方程,三、dq0坐标系下的方程 The equations in dqo components,2电压方程,3. 物理解释,4. 标幺值方程,5. 方程求解,磁链方程 ？fDQ 变量是否要变换？,经计算整理得： ? 观察变化,此处，l, m 均为各电感系数中常数。,式中：,（1）电感变成常数 （2） 之间无互感 （3）0分量独立 （4） 轴之间无互
5、感 （5）定转子不可逆,思考题：分析原因,变化：,对定子电压方程变换，对转子电压方程无需变换,2.电压方程,因为：,又因为：,所以：,观察变化？,变化,思考题：为什么？,（1） 适当的选取定、转子侧的基值，使: 互感系数对称可逆，无3/2问题； d轴互感 相等； 电感与电抗标幺值相等； 以下为简便，标幺值下标 * 略去。,3.标幺值方程,（2）磁链方程,（3） 电压方程,（1） 共16个变量，仅有12个方程； + 已知 + 3个外部条件（如三相短路）,4.方程求解,（2） 若忽略阻尼绕组，则去掉有关变量及方程,（1）Park 变换： 数学上：状态量的转变 物理上：观察点的转移 静止的 以速度
6、旋转的 abc坐标系 dq0坐标系,课堂讨论 Park变换与方程,（2）电感为常数 ？为什么,（3）d、q 轴之间无互感 ？是否就无联系,（4）0分量独立 ？0分量与0序分量是否相同,（5） 电感 为绕组 的自感，大小关系：,（6）原先 与 不可逆，标幺化后可逆,（7）速度电势,一、条件,二、稳态方程,三、空载电势,4-2 同步发电机的稳态方程 Steady-state equations,四、相量方程,五、相量图,六、等值电路,一、条件,，,？是否为0,二、稳态方程,三、空载电势,定义：,因为空载时：,四、相量方程,令（相量）（ 分量） （ 分量）,即 轴为实轴， 轴为虚轴,则,五、相量图,
7、已知： 、 、 ，求出： 、 轴及 、 各分量,设,由 得 及 、 轴,将 、 投到 、 轴,1、隐极机,由 知： 它是空载电势、也即 轴与端电压之间的 夹角。,关于功角,功角 是电力系统中的重要角度,2、凸极机,？ 能否构造一个既位于 轴，又隐极化的电势？,、 、 、 、 各分量、,位于 轴，与 同向，相差,则,或, 由 得 轴及 轴方向，则可得 及, 或,六、等值电路,隐极机,凸极机,一、次暂态参数与方程,二、暂态参数与方程,4-3 同步发电机的暂态参数,三、几种电抗和电势之间的关系,稳态方程只适用于稳态，暂态时不连续 找一组变量能连续、不突变 稳态时算出 暂态时采用,一、次暂态参数与方程
8、,1次暂态电势与次暂态电抗 （Sub-transient Voltage & Sub-tr. Reactance）,2电压方程,1直轴,具有电压性质,也具有电压性质,求从 端 看进去的戴维南等值电路,为直轴次暂态电抗,为直轴次暂态电势,直轴次暂态电抗,即 、 短接时沿 看进去的电抗。,直轴(d轴）次暂态电势,、 ，不突变,2交轴,因电压方程中,求从 端 看进去的戴维南等值电路,交轴次暂态电抗,即 短接时沿 看进去的电抗。,交轴次暂态电势,不突变,3电压方程,令Park电压方程中：,则：,预习：含义？,写成相量形式，令,则：,近似地隐极化，令 ，,次暂态参数定义时无条件， 次暂态电压方程有条件。
9、,或,则：,次暂态电势，Voltage behind sub-tr. reactance,二、暂态参数与方程,暂态电势与暂态电抗 （Transient Voltage & Transient Reactance）,暂态电抗后电势,电压方程,1直轴,将原图中 绕组开路,不突变,2交轴,无 轴暂态电势和电抗,或令 ，,3电压方程,令 ,令 相量 分量 分量,无法隐极化,类似于稳态时，先求,则, 位于 轴,求解,先求 得 轴、 、,投影得 、 、 、,求,4暂态电抗后电势 Voltage behind tr. reactance,？ 是否位于 轴,令,由电压方程得：, 不位于 轴，其在 轴 上投影为
10、 ；, 与 的夹角为 ，与 有一定差异，其差异的大小 与 成正比， 时 ；, 在早期经典模型中，常用 模型，以简化计算。即 ， 。但在现代电力系统运行计算中已很少使用。,可由电压方程（在稳态时）直接计算；,注意：,例,， ， ， ， 。,(1) 对于凸极机，先求,试求稳态时各电势，忽略电阻。,已知发电机有如下参数：,稳态运行条件为： ， ， 。,由,解：,得,例,(2)计算电压，电流分量：,(3) 计算,(4) 计算 和,例,(5) 求 ， ，,例,例,若按 得：,有一定误差,将例题中功率因素改取为0.8， 重新求各电势。,习题,课堂讨论： 几种电抗和电势之间的关系,1. 电势与电抗是成对使用
11、的关系,2. 电路图从次暂态 暂态 稳态， 具有退化关系,暂态,稳态,次暂态,3.电抗的大小关系,4.对单机无穷大系统，线路等外部电抗 应加到 中,也就是加到各电抗中。电压方程中的电压为无穷大母线的电压。,5. 电势的大小关系,稳态时,正常时,6. 电势定义无条件,各电势不管有无阻尼绕组，不管稳态、暂态均存在，但不一定都能直接测到，大都是假想电势。,7电压方程有条件,条件由上往下逐步加强，各方程在稳态时均成立,8关于 的含义,认为dq分量恒定，即不计其中的交流量。,相当于abc中为对称交流，即不计其中的直流分量。,由 知： 它是空载电势、也即 轴与端电压之间的 夹角。,9. 关于功角,功角 是电力系统中的重要角度,功角 与其它角的关系,本章结束！,
