2020年南方电网校园招聘笔试真题电力系统分析考点：同步电机突然三相短路分析与计算

同步电机突然三相短路分析与计算
第一节同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流近似分析
 
2.1.1空载情况下三相短路电流波形
实测短路电流波形分析
●短路电流包络线中心偏离时间轴，说明短路电流中含有衰减的非周期分量；
●交流分量的幅值是衰减的，说明电势或阻抗是变化的。
●励磁回路电流也含有衰减的交流分量和非周期分量，说明定子短路过程中有一个复杂的电枢反应过程。
2.1.2 理想电机：
l电路: 三相对称定子绕组(ax、by、cz)，转子励磁绕组ff’，阻尼绕组DD,QQ: 转子铁心中的涡流（隐极机）或闭合短路环（凸极机）
l磁路: 定子铁芯,气隙,转子铁芯
l机械旋转磁场: 转子绕组中的直流电流产生; 电气旋转磁场：定子绕组中的三相对称交流电流产生
2.1.3短路后各绕组的磁链及电流分量
2．基本物理概念
●转子以ω0的转速旋转，主磁通Φ0交链定子abc绕组，即三相绕组的磁通如式（2-2）                 
●在t=0（短路时刻）瞬间，各绕组的磁链初值为：                 
●由于绕组中的磁链不突变，若忽略电阻，则磁链守恒，绕组中的磁链将保持以上值
（一）定子短路电流分析
1．t=0（短路后），主磁通ψ0继续交链定子绕组，则定子回路中须感应电流以产生磁链ψa I，使磁链守恒，
2．Ψa i 是定子绕组中感应电流所产生的磁链，其中心轴偏离时间轴，则定子电流中包含基频交流iω和直流分量iα。
3．三相绕组中的直流分量合成为一个空间静止的磁场
●当转子纵轴与重合时，气隙最小，则电感系数L大，需小；
●当转子纵轴与垂直时，气隙最大，则电感系数L小，需大；
●由于磁阻的变化周期是180°，所以非周期分量包含2倍频分量和直流分量：
（二） 励磁回路中的电流分量
1．励磁电压作用下的依然存在；
2． 定子三相交流产生去磁的旋转磁场ΨR= -ψ0, 其突然穿越励磁绕组，则励磁绕组要保持磁链不突变，需感生直流电流；
3．励磁绕组以同步转速切割空间静止的磁场，将产生基频交流。
        4．所以，
三）阻尼回路电流分量
1．磁链轴线在d轴方向的称为直轴阻尼绕组D，；
2．磁链轴线在q轴方向的称为交轴阻尼绕组Q，；
 
(四) 定、转子回路电流分量的对应关系和衰减
●自由电流分量：维持绕组本身磁链不突变而感生的电流，其衰减主要由该绕组的电阻所确定；
●强制电流分量：由电势产生的电流。
1．定、转子回路电流分量的对应关系为：
 
定子电流
iabc 周期分量电流Iω 自由分量直流电流iα
自由分量倍频交流i2ω
强制电流
I∞

if if|0| 自由分量直流 ifα 基频交流ifω
iD 自由分量直流 iDα 基频交流iDω
iQ 自由分量直流 iQα≈0 基频交流iQω