第06章電力系統(tǒng)次同步振蕩和勵磁分析

1、 自激時，同步電機定子自激電流的振蕩周期決定于定子回路中的電抗及電容。因此，同步電機 定子中，也可能出現(xiàn)與額定頻率不同的自激電流（電機的轉速為同步轉速）。這種自激現(xiàn)象稱為異 步自激現(xiàn)象。在異步自激條件下，自激電流的氣隙旋轉磁場的轉速與電機轉子的轉速不同。令 f 為 這個氣隙磁場的轉速， s 為同步轉速，（即轉子的時際轉速）， s = 中將有 sf 頻率的電流。 如果電機轉子不對稱時， 則定子電流中將包括 其變化情況如圖 6-9 所示。 如果電機轉子對稱時，例如為異步電機時，則定子電流中只包括 (1 ± s f f s s 為轉差率，則轉子 兩種頻率的電流分量， (1 + s f 頻率

2、的一種分量，而且 圖6.9 s 的值必須為負。因為只有在這種條件下，電流才通過異步發(fā)電機作用產(chǎn)生出一定的有功功率，并供 給定子方面所存在的電阻損耗。 在前面的討論中，我們一直認為電機為具有同步轉速的發(fā)電機。如果電機為同步電動機，并以 同步轉速運行時，前面所得的結論都可加以利用。如果這個電機為起動過程中的同步時，即其轉速 低于同步轉速時，這個電動機同樣可能發(fā)生凸極同步自激電流或異步自激。但應注意，電機定子中 的凸極同步自激電流的頻率效應和電機轉子的轉速相對應。例如，電機在同步轉速發(fā)生這種自激時， 這個自激電流的頻率為 50 周/秒，起動到半同步轉速發(fā)生這種自激時，這個自激電流的頻率為 25 周/

3、 秒。同步電機在起動過程中發(fā)生異步自激時，其定子中的自激電流的頻率將更低，因為只有這樣才 能使異步自激電流產(chǎn)生的旋轉磁場的轉速低于電機轉子的轉速，并形成異步發(fā)電機作用，從而維持 異步自激。推斥同步自激時，定子中的自激電流的頻率也和電機轉子的轉速相對應；如前所述它具 有較高速度不斷增長的特點，而且只有在不斷增長時才能夠存在。這種自激現(xiàn)象是由于同步電機縱 軸和橫軸瞬變參數(shù)的不對稱而出現(xiàn)的；當對應異步自激的特性方程的一對復根變?yōu)橐粚χ馗鶗r，異 步自激即轉化為推同步自激,因而推同步自激和異步自激很難分開,且處于異步自激區(qū)內(nèi)。 異步自激是遇到最多的自激現(xiàn)象， 異步自激時， 自激電流產(chǎn)生的旋轉磁場的轉速低

4、于同步轉速， 它與工頻電流產(chǎn)生的同步轉速的旋轉磁場之間相互作用產(chǎn)生脈振轉矩，使電機產(chǎn)生振動和噪音。若 脈振轉矩的頻率和電機主軸扭振固有頻率相同或相近，有可能引起機械共振，導致軸扭烈受損。 習題 1. 根據(jù) 6.16 ua = ( qo sin t do cos t ( qo cos t + do sin t ( q cos t + d sin t = A sin m t = A m cos m t ud = q qo u q = d + do 推導出 ua 的最簡表達式,并對結果的物理意義進行討論。 2. 試驗證,表 6.1 中汽輪發(fā)電機組軸系自然扭振頻率為 15.7、20.2、25.5、32

5、.3、47.5Hz，且有 圖 6.1 的振型。 參考文獻 1 Walken D N, etal.Rasuets of subsynchsonous Resonance Test at Mohave. IEEE Tran. on PAS. 1975. 94(5:18781889; 2 IEEE SSR Working Group. Tesms Definitions and Symbols for Subsynchsonous Oscillstions. IEEE Trans. on PAS. 1985. 104(6 :13261334; 3 高景德，郭永基等。串聯(lián)電容引起的異步電動機自激。科學

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