第十七章 同步发电机的非正常运行.pptVIP

第1页，共37页，星期日，2025年，2月5日突然短路的物理概念条件：同步速，有励磁电流，定子绕组有感应电势类别:空载三相、单相、两相突然短路定子绕组内部短路（相间、匝间短路）空载三相突然短路与稳态短路的主要区别突然短路电流十倍以上，具有极大破坏性稳态短路电流1倍左右，属于正常试验项目第2页，共37页，星期日，2025年，2月5日一、从实例看R-L电路

过渡过程分析的一般原理

合闸后电流有两个分量强制分量自由分量后者是无源分量，流过电阻消耗能量后得不到补充，要衰减。衰减时间常数

E第3页，共37页，星期日，2025年，2月5日R-L电路过渡过程的特点

1）电流的有源（强制）分量按照稳态分析方法确定，从时刻t=0开始就存在。2)无电源支持的自由分量，其初始值与有源（强制）分量在t=0时刻大小相等方向相反，使线圈在合闸前后电流不发生突变。3）凡是没有电源支持的电流，即“无源感应电流”，简称无源电流，都会衰减。第4页，共37页，星期日，2025年，2月5日关于换路定律的进一步说明自由分量的出现，可用楞次定律解释：合闸后立即出现的有源分量，有导致电流及其产生的磁通急剧变化的趋势；磁通的变化在电感线圈中产生感应电势，感生电流阻碍磁通的变化。阻碍到电流与所产生的磁通不能突变的程度，亦即保持合闸前后电流相等，这就是R-L回路的换路定律。

第5页，共37页，星期日，2025年，2月5日R-L电路换路定律的推广

电感线圈电流不突变的实质是磁场能量不突变。磁场能量的等效表示方式如下：

从电流不能突变推广到磁场能量不突变后，可以适合于多线圈的情况。换路定律可以理解为磁场能量不能突变，或各线圈的磁链不突变，各截面上的磁通不突变，甚至可以理解为各处的磁密不突变。

第6页，共37页，星期日，2025年，2月5日两个耦合线圈过渡过程的特点

第7页，共37页，星期日，2025年，2月5日问题描述

在铁心上有两个线圈（设想为单相变压器），其中二次闭合，一次突然合闸到直流电源。1）分析一次电流有哪些分量，对比其磁路与衰减时间常数与单线圈的区别。2）分析二次电流变化趋势，它对一次电流的磁路有何影响。参见耦合线圈图第8页，共37页，星期日，2025年，2月5日分析方法：将单线圈的分析方法推广至耦合线圈第9页，共37页，星期日，2025年，2月5日线圈1中的电流分量

与单线圈相似，合闸后直流电压U作用于闭合回路，立即出现有源电流分量

为保证电流与磁通不突变，会立即出现无源感应分量，其初始值满足

第10页，共37页，星期日，2025年，2月5日

短路线圈2对线圈1中的电流的影响

1）对线圈1中电流所产生磁通的磁路的影响

线圈1中电流所产生的突然出现的磁通要穿过线圈2，磁通的变化导致感应电势和感应电流i2(1)的出现，阻碍线圈2中磁通的变化，使其在合闸瞬间维持不变，于是线圈1中合闸后立即出现的电流所产生的磁通在合闸后的一小段时间内只能走漏磁路。

第11页，共37页，星期日，2025年，2月5日磁路从漏磁路向主磁路的转移i2(1)是无电源支持的感应电流，必然要衰减。随着它的逐渐衰减，对磁通的阻碍作用减小，使得磁路逐渐从线圈2的漏磁路转变为主磁路。这样，线圈1中有源强制分量i1(1)产生的磁通对应磁路的磁阻减小，磁导增加，电感变大。第12页，共37页，星期日，2025年，2月5日闭合线圈对时间常数的影响

决定无源分量衰减时间常数的电阻与电感电阻：线圈1的电阻r1电感：从线圈1的出线端观察所呈现的等效电感。等效电抗的确定方法借助双绕组变压器副边短路的等效电路忽略激磁支路和副边的电阻。第13页，共37页，星期日，2025年，2月5日

计算等效电感的等效电路

线圈1无源分量衰减时间常数的等效电感

该电感显著小于线圈2开路时的等效电感。1R1L2LsmL1sL第14页，共37页，星期日，2025年，2月5日二、同步发电机三相突然短路分析

第15页，共37页，星期日，2025年，2月5日同步发电机空载三相短路的物理过程

图20-15a)为带阻尼绕组的同步发电机定、转子绕组结构示意图。其中转子上除了励磁绕组之外，还有阻尼绕组。阻尼绕组两端通过导电的短路环连接，使其始终构成闭合回路。

第16页，共37页，星期日，2025年，2月5日同步发电机空载三相短路后定子绕组中主要的的电流分量

同步发电机空载三相短路后的物理过程比较复杂。定子绕组中的电流分量较多。本节重点分析