第六章同步電機

轉子轉速與電網(wǎng)頻率之間具有固定不變的關系：第一節(jié)同步電機的基本結構和運行狀態(tài)第二節(jié)空載和負載時同步發(fā)電機的磁場第三節(jié)隱極同步發(fā)電機的電壓方程、相量圖和等效電路第四節(jié)凸極同步發(fā)電機的電壓方程和相量圖第五節(jié)同步發(fā)電機的功率方程和轉矩方程第六節(jié)同步電機參數(shù)的測定第七節(jié)同步發(fā)電機的運行特性第八節(jié)同步發(fā)電機與電網(wǎng)的并聯(lián)運行第九節(jié)同步電動機與同步補償機第十節(jié)同步發(fā)電機的不對稱運行第十一節(jié)同步發(fā)電機的三相突然短路第六章同步電機的穩(wěn)態(tài)分析異步電機和同步電機的區(qū)別：異步電機(感應電機)的工作原理是通過定子的旋轉磁場在轉子中產生感應電流,產生電磁轉矩,轉子中并不直接產生磁場.因此,轉子的轉速一定是小于同步速的(沒有這個差值,即轉差率,就沒有轉子感應電流),也因此叫做異步電機.

而同步電機轉子本身產生固定方向的磁場(用永磁鐵或直流電流產生),定子旋轉磁場"拖著"轉子磁場(轉子)轉動,因此轉子的轉速一定等于同步速,也因此叫做同步電機.作為電動機時,大部分是用異步機;發(fā)電機都是同步機。異步電機基本原理：(1)當三相異步電機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三相對稱電流產生的三相磁動勢（定子旋轉磁動勢）并產生旋轉磁場。(2)該旋轉磁場與轉子導體有相對切割運動,根據(jù)電磁感應原理,轉子導體產生感應電動勢并產生感應電流。（3）根據(jù)電磁力定律，載流的轉子導體在磁場中受到電磁力作用，形成電磁轉矩，驅動轉子旋轉，當電動機軸上帶機械負載時，便向外輸出機械能。同步電機分為同步發(fā)電機和同步電動機?，F(xiàn)代發(fā)電廠中的交流機以同步電機為主。最常用的是磁極式同步發(fā)電機,其定子鐵心的內圓均勻散布著定子槽，槽內嵌放著按規(guī)律排列的三相對稱繞組。這種同步電機的定子又稱為電樞，定子鐵心和繞組又稱為電樞鐵心和電樞繞組。同步發(fā)電機工作原理：◆主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。◆切割運動：原動機拖動轉子旋轉（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉并順次切割定子各相繞組（相當于繞組的導體反向切割勵磁磁場）?！艚蛔冸妱莸漠a生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。◆交變性與對稱性：由于旋轉磁場極性相間，使得感應電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應電勢的三相對稱性。

第一節(jié)同步電機的基本結構和運行狀態(tài)一、同步電機的基本結構旋轉電樞式同步電機隱極式同步電機凸極式隱極式旋轉磁極式旋轉電樞式同步電機凸極式同步電機主要部件由硅鋼片疊成。對稱三相繞組。①定子鐵心：②定子繞組：③機座和端蓋等。①轉子鐵心：由整塊鑄（鍛）鋼制成。②勵磁繞組：工作時施加直流勵磁。③阻尼繞組和轉軸等。阻尼繞組(2)轉子(1)定子（電樞）勵磁方式(1)直流勵磁機勵磁勵磁繞組由小型直流發(fā)電機供電。(2)靜止整流器勵磁交流勵磁機→整流→直流電(3)旋轉整流器勵磁交流勵磁機→整流→直流電→勵磁繞組。電刷集電環(huán)勵磁繞組。轉子結構由主磁極、磁軛、勵磁繞組、集電環(huán)和轉軸組成。定子結構由機座、鐵心和定子繞組構成。1）轉子：細而長的圓柱形，一般由高機械強度和導磁性較好的整塊合金鋼鍛成，和轉軸做成一個整體。勵磁繞組是扁銅線繞成的同心式線圈。一般用于高速汽輪發(fā)電機，以及少數(shù)兩極的高速同步電動機。1、隱極式同步電機汽輪發(fā)電機均為臥式結構。2）定子：由定子鐵心、定子繞組、機座、端蓋等組成。定子鐵心一般用0.5mm硅鋼片疊裝而成，軸向每疊厚度3～6cm，疊與疊間為0.8～1cm。2、凸極同步電機1）臥式同步電機結構一般用于低速水輪發(fā)電機，同步電動機、由內燃機拖動的同步發(fā)電機以及同步補償機。10000kW水輪機轉子2)阻尼繞組轉子磁極阻尼繞組左右視圖在同步電動機和補償機中為起動繞組用。在同步發(fā)電機中，起抑制轉子機械震蕩的作用。國產300MW汽輪發(fā)電機國產200MW汽輪發(fā)電機定子國產200MW汽輪發(fā)電機定子鐵心轉子主極磁場超前于定子合成磁場，δ>0。1、發(fā)電機運行狀態(tài)把定子合成磁場與轉子主極磁場之間的夾角稱為功率角δ二、同步電機的運行狀態(tài)發(fā)電機主極主極表征定子合成磁場的等效磁極轉子主極磁場與定子合成磁場的軸線重合，δ=0。2、補償機或空載運行補償機主極主極表征定子合成磁場的等效磁極轉子主極磁場滯后于定子合成磁場，δ<0。3、電動機運行狀態(tài)電動機主極主極表征定子合成磁場的等效磁極三、同步電機的勵磁方式（4）勵磁系統(tǒng)應能長期可靠地運行，維護要方便，且力求簡單、經(jīng)濟。（3）當同步電機內部發(fā)生短路故障時，應能快速滅磁；（2）當電力系統(tǒng)發(fā)生故障而使電網(wǎng)電壓下降時，勵磁系統(tǒng)應能快速強行勵磁；（1）能夠穩(wěn)定地提供同步電機從空載到滿載以及過載時所需的勵磁電流；勵磁系統(tǒng)應滿足的要求：

供給同步電機勵磁電流的裝置，稱為勵磁系統(tǒng)。１、直流勵磁機勵磁帶副勵磁機的直流勵磁系統(tǒng)主勵磁機同步發(fā)電機副勵磁機２、靜止整流器勵磁1）他勵：勵磁機為交流發(fā)電機，容量可以做大，用于容量較大的汽輪發(fā)電機中他勵式靜止整流器勵磁系統(tǒng)自勵恒壓器～～～電壓調整器交流副勵磁機交流主勵磁機可控整流器不可控整流器主發(fā)電機電壓互感器電流互感器2）自勵：系統(tǒng)便于維護，簡單。用于中小型發(fā)電機中。自勵式靜止整流器勵磁系統(tǒng)～電壓調整器可控整流器主發(fā)電機電壓互感器電流互感器勵磁可靠，適合于防燃防爆的場合，但勵磁回路滅磁時間常數(shù)較大。多用于大、中容量的汽輪發(fā)電機、補償機及在特殊環(huán)境中工作的同步電動機。３、旋轉整流器勵磁旋轉式整流器勵磁系統(tǒng)自勵恒壓器～～～電壓調整器交流副勵磁機電樞旋轉式交流主勵磁機可控整流器不可控整流器主發(fā)電機電壓互感器電流互感器旋轉部分四、額定值同步電機的額定值有（1）額定容量SN（或額定功率PN）：指額定運行時電機的輸出功率。同步發(fā)電機的額定容量既可以用輸出的視在功率表示，也可以用有功功率表示。同步電動機的額定功率是指軸上的輸出功率。補償機則是指輸出的最大無功功率。（2）額定電壓UN：指額定運行時定子的線電壓。（3）額定電流IN：指額定運行時定子的線電流。（4）額定功率因數(shù)cosψN：指額定運行時電機的功率因數(shù)。（5）額定頻率fN

：指額定運行時電樞的頻率。我國標準工頻規(guī)定為50Hz。（6）額定轉速nN。指額定運行時電機的轉速。第二節(jié)空載和負載時同步發(fā)電機的磁場一、空載運行轉子以同步轉速旋轉，轉子勵磁繞組通入直流勵磁電流，電樞繞組開路或電樞電流為零。激磁電動勢E0：主磁極磁場在定子繞組內感應的電動勢。轉子以同步速旋轉，主磁極在氣隙中形成旋轉磁場，它切割對稱三相定子繞組，在定子繞組中感應頻率為f1的一組對稱三相電動勢?？蛰d運行,電樞電流為零,電機內只有轉子勵磁電流建立的主極磁場.主極磁通分為主磁通和漏磁通,主磁通與定子繞組鉸連,漏磁通只與轉子勵磁繞組鉸鏈。主磁路包括氣隙、電樞齒、電樞軛、磁極極身和轉子軛。同步電機的空載磁路改變激磁電流，可得到不同的主極磁通和相應的激磁電動勢，從而得到電機的空載特性：不計高次諧波，每相激磁電動勢有效值：同步電機空載特性空載特性氣隙線轉子以同步速旋轉，負載后，電樞流過三相對稱電流，電樞繞組產生電樞磁動勢和電樞磁場，電樞磁動勢基波與轉子同速旋轉，結果，負載后氣隙內磁場由電樞磁動勢和主極磁動勢共同作用產生。電樞反應：電樞磁動勢的基波在氣隙中所產生的磁場對主極磁場的影響。電樞反應使氣隙磁場發(fā)生畸變，從而產生機電能量的轉換。同時對主極磁場有去磁或增磁的作用。二、對稱負載時的電樞反應同步電機的空載磁路電樞反應性質：（對主極是去磁、增磁、還是交磁）取決于電樞磁動勢和主極磁場在空間的相對位置。電樞磁動勢和主磁場在空間的相對位置就是激磁電動勢和負載電流之間的相位差加。Ψ0---內功率因數(shù)角，激磁電動勢和負載電流之間的相位差。根據(jù)不同的Ψ0，分情況分析圖A瞬間各相相量如圖B所示:A相鉸鏈磁通為零，感應電動勢最大，電流最大。定子電樞反應合成磁動勢與A相軸線重合。Fa與Ff均以同步轉速旋轉，其他瞬間，F(xiàn)a的軸線恒與轉子交軸重合，可見，時，F(xiàn)a是一個交軸磁動勢。B、時間相量圖時間參考軸A、定子繞組內電動勢、電流和磁動勢的空間矢量圖A相軸線1、電樞電流與激磁電動勢同相位時交軸電樞磁動勢所產生的電樞反應稱為交軸電樞反應。B、時間相量圖時間參考軸交軸電樞反應作用：電樞反應磁場Ba與主磁場B0形成一定的空間相角差，從而產生一定的電磁轉矩，主磁場超前于氣隙合成磁場，電機為發(fā)電機狀態(tài)。A、定子繞組內電動勢、電流和磁動勢的空間矢量圖A相軸線空間矢量圖和時間相量圖都比較復雜，尋求用一個較簡單的時空統(tǒng)一矢相量圖來表示相位關系。B、時間相量圖時間參考軸A、定子繞組內電動勢、電流和磁動勢的空間矢量圖A相軸線空間適量圖與時間相量圖的特點：用電角度表示，主磁場B0與電樞磁動勢Fa之間的空間相位關系，恰好與鉸鏈A相的主磁通與A相電流之間的時間相位關系相一致，且空間相量與時間相量均以同步旋轉。把時間參考軸與A相繞組軸線取為重合，即得時--空統(tǒng)一矢相量圖。C、時-空統(tǒng)一矢量圖B、時間相量圖時間參考軸A、定子繞組內電動勢、電流和磁動勢的空間矢量圖A相軸線C、時-空統(tǒng)一矢量圖B、時間相量圖時間參考軸A、定子繞組內電動勢、電流和磁動勢的空間矢量圖A相軸線時空統(tǒng)一矢相量圖畫法：三相相量對稱，在統(tǒng)一矢量圖中只畫出A相相量，并省略下標A，寫成、、。Ff既代表主極基波磁動勢空間矢量，也表示時間相量的相位；既代表A相電流相量，又表示電樞磁動勢Fa的空間相位。A、電樞電流滯后激磁電動勢時空間矢量圖2、電樞電流與激磁電動勢不同相時A相時間相量圖時間參考軸圖中瞬間，t=0時A相繞組激磁電動勢達到最大值。但電樞電流滯后于激磁電動勢，則時A相電流達到最大值，即從圖中瞬間開始，秒后，F(xiàn)a的幅值才與A相繞組軸線重合，而圖中瞬間，電樞磁動勢矢量在距離A相軸線電角度處，即Fa滯后于Ff以電角度。Fa與Ff同向、同速旋轉，相對位置保持不變。交軸電樞反應作用：產生電磁轉矩。電樞電流超前激磁電動勢時的時-空統(tǒng)一矢量圖電樞電流滯后激磁電動勢時時-空統(tǒng)一矢量圖Ψ0≠0O時同步發(fā)電機的電樞反應隱極同步發(fā)電機負載時的磁場分布交軸直軸電樞電流滯后于激磁電動勢，直軸去磁；電樞電流超前于，則直軸反應是增磁的。直軸反應將使電樞激磁電動勢發(fā)生變化，影響功率因數(shù)或端電壓。直軸電樞反應：第三節(jié)隱極同步發(fā)電機的電壓方程、相量圖和等效電路一、不考慮磁飽和時電壓方程、相量圖、等效電路1、不考慮磁飽和時電壓方程電流、磁動勢和電動勢的關系(不計磁飽和)：負載時，氣隙磁通為主極磁動勢和電樞磁動勢合成激勵的合成磁通，氣隙磁通在一相繞組中感應的電動勢稱為氣隙合成電動勢：定子轉子電樞繞組端電壓：隱極同步電機同步電抗。整理：不計磁飽和電樞反應電動勢寫成負電抗壓降形式（不計定子鐵耗）為電樞反應電抗。同步電抗是表征對稱穩(wěn)態(tài)運行時電樞反應和電樞漏磁這兩個效應的綜合參數(shù)。電樞繞組端電壓：隱極同步發(fā)電機相量圖2、不考慮磁飽和時相量圖δδ功角δ意義的圖示A：NSFδδNSFfT1nTemn1功角δ意義的圖示B功角δ

是轉子磁極軸線和定子合成磁極軸線的空間夾角。隱極發(fā)電機等效電路～3、不考慮磁飽和時等效電路二、考慮磁飽和時電壓方程相量圖電樞端電壓：1)先求出合成磁動勢，2)利用空載特性曲線求出氣隙磁通和氣隙電動勢。即：由磁動勢確定電動勢空載曲線1、考慮磁飽和時電壓方程氣隙合成電動勢的求解1)電樞反應磁動勢為正弦;2)而主極磁動勢以及空載特性曲線中磁動勢為梯形波磁動勢;因此求合成磁動勢時電樞磁動勢需乘以換算系數(shù)換算成梯形波。

——一安匝的基波電樞磁動勢相當于多少安匝的梯形波主極磁動勢。氣輪發(fā)電機主極磁動勢的分布一般汽輪發(fā)電機：電樞磁動勢乘以換算系數(shù)的原因：2、考慮磁飽和時統(tǒng)一矢相量圖（已知及電機的參數(shù)）1）先用相量圖求出一相氣隙電動勢由磁動勢確定電動勢空載曲線磁動勢的矢量圖和電動勢的相量圖2）利用空載特性求出合成磁動勢F2、考慮磁飽和時統(tǒng)一矢相量圖（已知及電機的參數(shù)）3）求出電樞反應磁動勢。4）求出勵磁磁動勢空間矢量。5）求出同步發(fā)電機空載電動勢。由磁動勢確定電動勢空載曲線磁動勢的矢量圖和電動勢的相量圖作電動勢-磁動勢圖時，理論上講，應當從負載時電機的磁化曲線上查出與氣隙電動勢E對應的合成磁動勢F。但為簡化計算，習慣上仍用空載時電機的磁化曲線(即空載曲線，)來查取F。為彌補由此引起的誤差，通常計算氣隙電動勢E時，通常用波梯電抗Xp來代替定子漏抗Xσ式中，Xp比Xσ略大，Xp=Xσ+XΔ；XΔ是考慮負載時轉子漏磁比空載時增大而作出的修正?？紤]飽和的另一種方法時，通過運行點將磁化曲線線性化，并找出相應的同步電抗飽和值Xs(飽和)，把問題化作線性問題來處理。第四節(jié)凸極同步發(fā)電機的電壓方程和相量圖一、雙反應理論電樞磁動勢分成直軸和交軸凸極同步電機的氣隙是不均勻的，極面下氣隙較小，兩極之間氣隙較大。直軸氣隙比磁導大于交軸比磁導。

(磁阻為Rm=l/μ0A，單位面積A＝1，氣隙長度l=δ,比磁導λ＝μ0/δ)根據(jù)磁導表達式，它與氣隙長度δ成反比。電樞表面不同位置處的氣隙比磁導直軸和交軸電樞反應交軸直軸直軸一個相同幅值的磁動勢作用在交軸和直軸時，激勵的磁場波形不相同，直軸磁密幅值大于交軸磁密幅值，且交軸磁密基波幅值與交軸磁密幅值相差較大，直軸磁密基波幅值與直軸磁密幅值相差較小。利用空載特性曲線求取電樞反應電動勢時需要對相應的磁動勢進行波形換算（換算到勵磁磁動勢），交軸換算系數(shù)：直軸換算系數(shù)：若電樞磁動勢在空間任意位置時：1）把電樞磁動勢分解成直軸和交軸兩個分量；2）再用對應的直軸磁導和交軸磁導分別算出直軸和交軸電樞反應；3）最后再把它們的效果疊加起來。這種考慮到凸極電機氣隙的不均勻性，把電樞反應分成直軸和交軸電樞反應來分別處理的方法，就稱為雙反應理論。二、不計磁飽和時凸極同步發(fā)電機的電壓方程和相量圖采用發(fā)電機慣例：凸極同步發(fā)電機相量圖電樞電流與激磁電動勢的相位差就是電樞電流與轉子交軸的相位差。1、不計磁飽和時凸極同步發(fā)電機的電壓方程：交軸電樞反應電抗。：直軸電樞反應電抗，不考慮磁飽和：采用發(fā)電機慣例：：交軸同步電抗，：直軸同步電抗。整理：凸極同步發(fā)電機相量圖2、凸極同步發(fā)電機電動勢相量圖已知發(fā)電機端電壓、電流、功率因數(shù)角以及電機參數(shù)電壓方程：電樞電流分解成直軸和交軸兩個分量：1）先確定角。兩邊同減，并設——虛擬電動勢相量與垂直,與同相位,和同相位.ψ0角的確定3）等效電路2）根據(jù)電壓方程畫出凸極電機相量圖～電壓方程：凸極同步發(fā)電機相量圖三、直軸和交軸同步電抗的意義直軸和交軸同步電抗分別代表著電樞反應磁動勢作用在具有不同氣隙寬度的轉子交、直軸時在電樞中產生的電樞反應電動勢的大小。凸極同步電機中，直軸和交軸下的氣隙不等，相應的代表著交、直軸反應的交軸同步電抗和直軸同步電抗不相等。電樞反應為交軸電樞反應為直軸隱極電機：凸極電機：直軸下的氣隙比交軸小N1：繞組每相串聯(lián)匝數(shù)；：電樞漏磁通所經(jīng)磁路的磁導；：直軸和交軸電樞反應所經(jīng)磁路的等效磁導；：穩(wěn)態(tài)運行時直軸和交軸的電樞等效磁導；凸極同步發(fā)電機的相量圖與同相位例6-1一臺凸極同步發(fā)電機，其直軸與交軸同步電抗的標幺值Xd*=1.0Xq*=0.6Ra*=0U*=1I*=1cosφ=0.8（滯后）求：E*0（不飽和值）解：E0*

=U*cos+Id*xd*

=1×cos19.44+0.8321×1.0=1.755例：6-2，有一臺400kW、6300V（星形聯(lián)結）、（滯后）的三相凸極同步電機，若發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行，相值，試求該機的Xd和Xq（不計磁飽和與電樞電阻）解：已知凸極同步發(fā)電機相量圖凸極同步發(fā)電機相量圖【例題6-3】

某三相同步發(fā)電機，已知U1L=11kV，Y形聯(lián)結，I1=460A，

=0.8（電感性），Xd=16Ω，Xq=8Ω，Ra忽略不計。求Ψ、δ、E0

。解：U1=U1L3==6351V11×1031.732tanΨ=

U1sin

＋XqI1U1cos

6351×0.6＋8×4606351×0.8=

=1.474Ψ=arctan1.474=55.85o

=

arcos0.8=36.87oδ=Ψ－

=55.85o－36.87o=18.98o

E0=U1cosδ

＋XdId=(6351×cos18.98o＋16×460×sin55.85o)=12096.63V第五節(jié)同步發(fā)電機的功率方程和轉矩方程一、功率方程發(fā)電機轉矩方程：二、轉矩方程電樞端點輸出功率：電磁功率：：電磁轉矩。

:原動機驅動轉矩；:發(fā)電機空載轉矩；三、電磁功率從凸極電機相量圖有：對于隱極電機：凸極電機相量圖上式表明，要進行機電能量轉換，電樞電流中必須要有有功分量。凸極同步電機相量圖同步電機氣隙合成磁場A相軸線由于交軸電樞反應的存在，氣隙磁場發(fā)生畸變，電樞合成磁場與主極磁場之間出現(xiàn)相角差。在發(fā)電機中，交軸電樞反應使主極磁場超前于電樞合成磁場，主極上受到一個制動性質的電磁轉矩；在旋轉過程中，原動機克服電磁轉矩而做功，并通過在繞組內產生運動電動勢和向電網(wǎng)輸出有功功率，使機械能轉換為電能。凸極電機忽略電樞電阻壓降,。電樞電流交軸分量越大,交軸電樞反應越強,功率角越大,輸出功率越大。凸極同步電機相量圖第六節(jié)同步電機參數(shù)的測定一、用空載特性和短路特性確定Xd1、空載特性曲線的測定電樞開路（空載），發(fā)電機拖到同步轉速，改變，并記取相應的至到

左右，得到空載特性曲線：空載特性氣隙線空載特性曲線注意：在繪制空載特性曲線時，應把E0換算成相值。同步電機的電樞端點三相短路，拖到同步轉速，調節(jié)勵磁電流If，使電樞電流，得到短路特性曲線。2、短路特性曲線的測定一般,短路時磁路不飽和。結果：短路特性電樞勵磁3、Xd的確定1）不飽和Xd值用空載和短路特性來確定不飽和Xd氣隙線空載特性短路特性Xd飽和值和短路比的確定氣隙線空載特性短路特性2）飽和Xd值主磁路的飽和程度取決于實際運行時作用在主磁路上的合成磁動勢，因而取決于相應的氣隙電動勢，如果不計漏阻抗壓降，則可近似地認為取決于電樞的端電壓。通常就用對應于額定電壓時的為飽和值。[例6-3]

有一臺25000KW、10.5KV（星形聯(lián)結）、cos=0.8(滯后)的汽輪發(fā)電機，從其空載、短路實驗中得到下列數(shù)據(jù)：在勵磁電流Ifk=280A下，由短路特性查出，短路電流I=1718A；所以同步電抗為試求：同步電抗。從空載特性上查得：線電壓UL=10.5KV時，If0=155A從短路特性上查得：I=IN=1718A時，Ifk=280A；從氣隙線上查得：If=280A時，KV；解用標幺值計算時從空載和短路特性可知，If0=155A，Ifk=280A同步電抗的飽和值（標幺值）則為：飽和值小于不飽和值二、用轉差法測定Xd和Xq1）被試同步電機用原動機驅動到接近同步轉速，勵磁繞組開路；2）在定子繞組上施加約為（2～5）％UN的三相對稱低電壓，外施電壓的相序必須使定子旋轉磁場的轉向與轉子轉向一致；3）調節(jié)原動機的轉速，使被試電機的轉差率小于0.5％，但不被牽入同步，使定子旋轉磁場的軸線交替地與轉子直軸和交軸相重合；4）采用錄波器錄取試驗中的電機端電壓和電流波形。1、試驗方法因為沒有勵磁電流，因此E0=0定子電樞磁場同轉子轉動速度不同電樞磁場同轉子直軸重合因此定子電流最小，I=Imin電樞電抗最大，Xd電樞磁場同轉子直軸重合時：線路壓降最小，端電壓最大，U=Umax電樞磁場同轉子交軸重合因此定子電流最大，I=Imax電樞電抗最小，Xq電樞磁場同轉子交軸重合時：線路壓降最大，端電壓最小，U=Umin測出的Xd和Xq均是不飽和值。當定子旋轉磁場與交軸重合時：當定子旋轉磁場與直軸重合時：2、Xd和Xq計算轉差試驗時的端電壓和定子電流波形ｄ軸ｄ軸ｑ軸第七節(jié)同步發(fā)電機的運行特性一、同步發(fā)電機的運行特性1、外特性同步發(fā)電機外特性同步發(fā)電機外特性凸極同步發(fā)電機相量圖額定電壓調整率：額定勵磁電流下的端電壓變化率。對于凸極同步電機：對于隱極同步電機：從外特性求電壓調整率保持不變，相應端電壓為，2、調整特性(1)在感性負載和純電阻負載時，調整特性是上升的，原因：隨電樞電流的增大，電樞去磁和電樞漏抗壓降增大，為保證端電壓保持為額定值不變，必須提高勵磁電流(2)容性負載時，調節(jié)特性有可能下降從調整特性確定發(fā)電機的額定勵磁電流:同步發(fā)電機調整特性凸極同步發(fā)電機相量圖3、效率特性300MW雙水內冷水輪發(fā)電機的效率特性空氣冷卻時:大型水輪發(fā)電機:大型氣輪發(fā)電機:。氫氣冷卻時相應提高0.8％?？倱p耗確定后：雜散損耗包括：漏磁渦流損耗高次諧波表面損耗基本損耗包括：電樞基本鐵耗電樞基本銅耗勵磁損耗機械損耗同步電機的損耗分為基本損耗和雜散損耗。二、用電動勢、磁動勢圖求取額定勵磁電流和電壓調整率1）求出額定情況下發(fā)電機的氣隙電動勢。發(fā)電機空載特性，電樞電阻Ra、波梯電抗XP、額定電流時電樞等效磁動勢以及電機的額定數(shù)據(jù)（）已知。則測定額定勵磁電流和電壓調整率的方法：大型電機，不好帶負載，因此用考慮飽和時電動勢磁動勢矢相量圖求。用電動勢-磁動勢圖確定同步發(fā)電機的IfN和△U空載特性2）在空載曲線上查取合成磁動勢F。3）根據(jù)求出勵磁磁動勢FfN4）求額定勵磁電流IfN5）求額定勵磁下的空載電動勢E06）求出電壓調整率用電動勢-磁動勢圖確定同步發(fā)電機的IfN和△U空載特性從理論上講，這種用電動勢-磁動勢圖的方法求額定勵磁電流和電壓調整率僅適應于隱極同步發(fā)電機。對凸極同步發(fā)電機，若以kadFa代替kaFa，所得結果誤差很小，因此工程上亦用此法確定凸極同步發(fā)電機的IfN和u例6-15、有一臺25000kW、10kV（星形聯(lián)結）、cosψ=0.8（滯后）的汽輪發(fā)電機，其空載、短路試驗的數(shù)據(jù)如下：已知發(fā)電機的波梯電抗，基本鐵耗

，定子基本銅耗雜散損耗，機械損耗

，勵磁繞組電阻，試求發(fā)電機的額定勵磁電流、電壓調整率和額定效率?？蛰d曲線短路曲線UL/kV6.210.512.313.4614.1I/A17180.621.051.231.3461.41I*0.952If/A77.5155232310388If/A280解：畫出空載曲線和短路曲線額定氣隙電動勢：隱極電機空載曲線短路曲線從短路曲線知：對應的漏磁磁動勢勵磁電流為18A。漏磁磁動勢：空載曲線上取一點R，使空載曲線短路曲線取，在空載曲線上畫出，查出合成磁動勢F對應勵磁電流，從短路特性求得的額定短路電流時電樞等效勵磁磁動勢對應的勵磁電流包括主極勵磁電流和漏磁勵磁電流，因此額定電流時電樞等效磁動勢對應勵磁電流：空載曲線短路曲線額定效率：電壓調整率：額定激磁電動勢：額定主極勵磁磁動勢對應的額定勵磁電流：空載曲線短路曲線第八節(jié)同步發(fā)電機與電網(wǎng)的并聯(lián)運行一、同步發(fā)電機投入并聯(lián)的條件和方法調勵磁調大小，調轉子瞬時速度調相位。3）發(fā)電機激磁電動勢

應與電網(wǎng)電壓大小相等，相位相同；2）發(fā)電機頻率應與電網(wǎng)相同；1）發(fā)電機相序應與電網(wǎng)一致；1、投入并聯(lián)的條件發(fā)電機投入并聯(lián)時的情況電網(wǎng)～2、投入并聯(lián)的方法a、直接接法（燈光黑暗法）1）準確整步法:把發(fā)電機調整到完全合乎投入并聯(lián)的條件后投入電網(wǎng)。整步方法：準確整步法（準確同步法）和自整步法（自同步法）2）自整步法（自同步法）b、交叉接法（燈光旋轉法）準確同步法的優(yōu)點：投入瞬間沒有電網(wǎng)和電機之間的電流沖擊。缺點：同步手續(xù)比較繁雜，不適合快速并網(wǎng)。優(yōu)點：投入迅速，不需要增添復雜裝置。缺點：投入時定子沖擊電流稍大。直接接法的接線和相量圖a、直接接法（燈光黑暗法）電網(wǎng)待投入的發(fā)電機三個同步指示燈分別跨接在電網(wǎng)和發(fā)電機的對應相之間。若頻率，三個燈將同時亮暗．若頻率，三個燈將不再閃爍．若相序不同，三個燈將輪流暗亮．調發(fā)電機相序和轉速、電壓、相位到三個燈同時熄滅，且電壓表指示為０時，發(fā)電機滿足投入并聯(lián)條件。b、交叉接法（燈光旋轉法）交叉接法的接線和相量圖電網(wǎng)待投入的發(fā)電機燈１接在Ａ和Ａ‘之間，燈２接在Ｂ和Ｃ’之間，燈３接在Ｃ和Ｂ‘之間．若頻率，三個同步指示燈交替暗亮，形成燈光旋轉．調發(fā)電機轉速、電壓、相位到燈１滅，燈２燈３亮度相同，且電壓表指示為０時，發(fā)電機滿足投入并聯(lián)條件．優(yōu)點：能看到電機頻率比電網(wǎng)頻率的高低。2、自整步法（自同步法）3）把發(fā)電機投入電網(wǎng)，后立即加上直流勵磁。依靠定轉子間形成的電磁轉矩把轉子自動牽入同步。2）按規(guī)定方向把發(fā)電機拖到接近于同步轉速，勵磁繞組經(jīng)限流電阻短接。1）檢驗發(fā)電機相序自同步法步驟：自整步法的接線示意圖待投入的發(fā)電機待投入的發(fā)電機勵磁電源二、與電網(wǎng)并聯(lián)時同步發(fā)電機的功角特性1、功角特性激磁電動勢和端電壓之間夾角δ叫功率角，當E0和U保持不變時，發(fā)電機發(fā)出的電磁功率與功率角之間的關系為功角特性。通過功角特性可以分析同步電機接在電網(wǎng)上運行時發(fā)出的有功功率、機組的穩(wěn)定性，還可以說明發(fā)電機與電動機之間的聯(lián)系和轉化。電磁功率：輸出電功率從而有：而:1）凸極同步電機不計電樞電阻時凸極同步發(fā)電機相量圖同步電機的功角特性：同步電機的功角特性電動機發(fā)電機同步電機的功角特性電動機發(fā)電機令：得：2）隱極電機同步電機的功角特性電動機發(fā)電機2、功率角δ的含意凸極同步發(fā)電機時-空統(tǒng)一矢量圖功率角是時間相量與之間的相角差。激磁電動勢由主磁場感應產生;電樞端電壓（電網(wǎng)電壓）可認為由電樞合成磁場（包括主磁場、電樞反應磁場和電樞漏磁場）感應產生；在時-空統(tǒng)一矢量圖中，和分別超前于和以電角度；于是可近似認為功率角δ是主極磁場與電樞合成磁場之間的空間相角差。功率角δ的含意發(fā)電機功率角的近似空間表達主極主極表征定子合成磁場的等效磁極凸極同步發(fā)電機時-空統(tǒng)一矢量圖三、有功功率的調節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定開始投入并聯(lián)時：1、有功功率的調節(jié)（以隱極電機為例）同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)時有功功率的調節(jié)～a）b）把容量極大的恒頻恒壓的交流電網(wǎng)叫作無窮大電網(wǎng)。同步發(fā)電機并聯(lián)到無窮大電網(wǎng)后，其頻率和端電壓將受到電網(wǎng)的約束而與電網(wǎng)相一致。增加原動機輸入功率，轉子磁場瞬間加速，轉子磁場將超前，從而c）d）可見，要增加發(fā)電機輸出有功功率，必須增加原動機的輸出功率，使功率角δ增大，電磁功率和輸出功率相應增加；直到時，電磁功率達到極限值。2、靜態(tài)穩(wěn)定（以隱極電機為例）

:整步功率系數(shù)。與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時同步發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定性穩(wěn)定不穩(wěn)定發(fā)電機運行在A點（）能抗干擾，運行穩(wěn)定。運行在B點（），受擾動影響時運行不穩(wěn)定。對于凸極發(fā)電機：對于隱極發(fā)電機：3、過載能力發(fā)電機最大電磁功率與額定功率之比氣輪發(fā)電機：隱極電機：從兩個公式看出

發(fā)電機最大功率和整步系數(shù)正比于，反比于，所以增大勵磁、減小同步電抗可提高功率極限和靜態(tài)穩(wěn)定性。水輪發(fā)電機：功角特性整步功率系數(shù)四、無功功率的調節(jié)1、發(fā)電機在理想狀態(tài)下并聯(lián)合閘到電網(wǎng)。以隱極電機來說明并聯(lián)在電網(wǎng)上的同步發(fā)電機無功功率的調節(jié)。忽略電樞電阻和磁飽和的影響。發(fā)電機處于純無功補償運行保持原動機功率不變:1）正常勵磁時忽略電樞電阻和飽和影響,根據(jù)功率平衡U和Xs為定值:2、發(fā)電機帶有功負載時無功功率的調節(jié)過做水平線AB，過作垂線CD。以端電壓為水平參考相量作相量圖，相量垂直于。改變勵磁電流大小，激磁電動勢將變化，但相量端點只能落在水平線AB上，相量端點只能落在垂線CD上。3）欠勵磁:2）過勵磁:五、功率因數(shù)變化時發(fā)電機的輸出能力輸出能力曲線：當發(fā)電機的端電壓保持為額定值，輸出的有功功率為P時，允許輸出的最大無功功率Q與有功功率P之間的關系Q=f（P），就稱為發(fā)電機的輸出能力曲線。1、輸出能力曲線N點是額定點。在NA段，受電樞繞組溫升限制，電樞電流保持為額定值IN，發(fā)電機的功率因數(shù)從cosφN逐步上升到1，從N點到A點，電樞反應的去磁作用逐步減少，所需的勵磁電流亦逐步減少，發(fā)電機輸出能力主要受電樞電流（或者說電樞繞組溫升）的限制。在NB段，由于功率因數(shù)降低，則電樞反應的去磁作用增大，為保持瑞電壓為額定電壓，在功率因數(shù)降低時，應當同時減少電樞電流和輸出的視在功率值。因此從N點到B點，電樞電流逐步減少，發(fā)電機的輸出能力主要受勵磁電流（或者說勵磁繞組溫升）的限制。勵磁電流保持為IfN，功率因數(shù)從COSφN逐步下降到0。輸出能力曲線對發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的調度人員十分有用，按照此曲線運行，一方面能使發(fā)電機充分發(fā)揮其能力，另一方面又保證了發(fā)電機的安全、可靠運行。2、輸出能力曲線的求取為簡單計，設發(fā)電機為隱極機，且不計電樞電阻和磁飽和的影響。1）先確定額定點：從原點起作直線ON，使ON與橫坐標間的夾角等于額定功率因數(shù)角cosφN，ON的長度等于發(fā)電機的額定容量SN，即可得到N點。2）NA段NA段受制于電樞繞組的溫升；NA段上各運行點的電樞電流始終保持為額定電流IN。于是在NA段上，P和Q的關系為NA段的P－Q曲線是一條以原點0為圓心、ON為半徑的圓弧。3）NB段NB段主要受制于勵磁繞組的溫升；NB上各運行點的勵磁電流保持為IfN（不計磁飽和時，就是使激磁電動勢保持為E0N）。從而有上式兩端分別乘以得NB段的P－Q曲線為：以O’點（坐標為）為圓心，為半徑的圓弧。第九節(jié)同步電動機與同步補償機一、同步電動機的電壓方程和相量圖沿用發(fā)電機慣例時隱極同步電動機的相量圖1、沿用發(fā)電機慣例，以輸出電樞電流為正方向2、用電動機慣例，以輸入電樞電流為正方向1）隱極電機：發(fā)電機慣例電動機慣例電動機慣例隱極同步電動機相量圖和等效電路～當超前時，取正值，當滯后時，取負值，當超前時，取正值，當滯后時，取負值，2）凸極同步電動機電樞反應超前為去磁，滯后為增磁采用電動機慣例后電動機慣例凸極同步電動機的相量圖二、同步電動機的功角特性、功率方程和轉矩方程輸出轉矩

空載轉矩

電磁轉矩轉矩方程：從電網(wǎng)輸入電功率：采用電動機慣例，把滯后的功率角規(guī)定為正值，表示。三、同步電動機的工作特性3）效率特性2）電樞電流特性1）轉矩特性1、工作特性同步電動機工作特性忽略電樞電阻，電樞電流與輸出功率成正比。4）功率因數(shù)特性5）過載能力曲線3：曲線2：曲線1：不同勵磁時的功率因數(shù)特性超前滯后2、有功功率、端電壓不變電樞電流與勵磁電流關系電樞電阻和磁飽和忽略不計，調勵磁前后輸出功率不變,則有：若時勵磁為正常勵磁，則增大勵磁，電樞電流增大且超前，電機輸入超前的無功功率，發(fā)出滯后的無功功率。減小勵磁，電樞電流增大且滯后，電機輸入滯后的無功功率。恒功率、變勵磁時隱極同步電動機的相量圖穩(wěn)定極限：調節(jié)勵磁電流可調節(jié)電動機的無功電流和功率因數(shù)。同步電動機的V形曲線正常激勵欠勵過勵滯后超前穩(wěn)定極限V形曲線最低點為正常勵磁、的工作點；其右側為過勵狀態(tài)，功率因數(shù)超前；左側為欠勵狀態(tài)，功率因數(shù)滯后。3、V形曲線：不同有功功率時電樞電流和勵磁電流的關系曲線。四、同步電動機的起動

同步電動機在轉子上裝有類似異步電動機籠型繞組的起動繞組。先將同步機異步起動,待轉速到接近同步速時投入勵磁,電機牽入同步.3、異步起動

選用和同步電機極數(shù)相同的異步電機（5％～15％P2N）來拖動同步電動機，當轉速接近同步轉速時用自整步法牽入同步。2、輔助電動機起動1、變頻起動用變頻器從零頻率開始變頻起動,當電動機轉速達到同步頻率轉速時,將電動機投入工頻網(wǎng)異步起動的過程：3）將勵磁繞組與直流勵磁電源接通，旋轉磁場將轉子牽入同步。1）用電阻短接轉子上勵磁繞組。2）定子繞組接通電源，異步起動轉速至。同步電動機異步起動時的轉矩曲線合成轉矩異步轉矩單軸轉矩異步轉矩單軸轉矩異步起動時，當勵磁繞組上流過感應電流時，勵磁繞組電流與定子旋轉磁場作用，產生轉差率為0.5的單軸轉矩。1）勵磁繞組短接電阻大，勵磁繞組電壓高，會損壞絕緣。2）短接電阻小，單軸轉矩影響大，造成電機爬行在0.5ns附近，無法起動到同步速。一般短接電阻為勵磁繞組電阻的5～10倍。五、同步補償機結構特點：沒有軸伸端，機械結構要求較低。允許同步電抗稍大，氣隙較小，電機用銅較少，造價低。轉子裝有起動繞組。額定容量：按過勵時所能補償?shù)臒o功功率來確定，容量主要受定、轉子溫升的限制。2、同步補償機的額定容量和結構特點1、原理視為空載運行的同步電動機，過勵時，補償機從電網(wǎng)吸收超前無功電流，欠勵時，從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率。用于改善電網(wǎng)功率因數(shù)、不帶任何機械負載的同步電動機。在電網(wǎng)受電端裝設補償機后電網(wǎng)電流相量圖在電網(wǎng)受電端裝設補償機～感補同步發(fā)電機輸電線例6-28、有一臺同步電動機接到無窮大電網(wǎng)，電動機在額定電壓下運行，已知電動機的同步電抗，定子電流為額定電流時功率角，試求：（1）此時的和；（2）該勵磁下電動機的過載能力；（3）在此負載轉矩下電動機能保持同步運行的最低；（4）轉子失去勵磁時電動機的最大電磁功率（標么值）。1）解：電樞電阻忽略不計電動機慣例凸極同步電動機的相量圖激磁電動勢：電樞電流直軸和交軸分量：試探法求得：電壓、電流、功率角均為額定值電動機慣例凸極同步電動機的相量圖2）電動機過載能力：即：3）最小激磁電動勢令4）轉子失去勵磁，只有附加轉矩第十節(jié)同步發(fā)電機的不對稱運行一、對稱分量法對三相不對稱電壓進行分解（以A相為基準）：任何一組不對稱的三相電壓或電流，總可分解為正序、負序和零序三組對稱電壓或電流，分解后的對稱電壓或電流稱為原來不對稱量的對稱分量。電機為對稱、磁路為線性，若電機端電壓不對稱，就把不對稱的三相電壓分解為正序、負序和零序三組電壓，然后應用疊加原理，分別求出正序、負序和零序三組電壓單獨作用時電機內的各序電流和轉矩，再把它們疊加，得到總的電流和轉矩，這就是對稱分量法。零序分量：負序分量：正序分量：二、同步發(fā)電機的各相序阻抗和等效電路同步發(fā)電機正序線路示意圖同步發(fā)電機正序等效電路凸極電機：隱極電機：正序阻抗：轉子正向同步旋轉，勵磁繞組接通，電樞三相繞組流過對稱的正序電流，同步電機所表現(xiàn)的阻抗為正序阻抗。1、正序阻抗和正序等效電路電樞磁動勢與交軸重合：電樞磁動勢與直軸重合：正序激磁電動勢：正序電壓方程：2、負序阻抗和負序等效電路同步機負序電路接線示意圖轉子正向同步旋轉，勵磁繞組短接，電樞三相繞組流過一組對稱的負序電流時，同步電機所表現(xiàn)的阻抗為負序阻抗。電樞流過對稱負序電流時，電樞產生反向同步旋轉磁場，與轉子的相對速度為2ns，相當于感應電機s=2的情況。直軸負序阻抗：1）轉子無阻尼繞組勵磁繞組電阻和漏電抗折算值。轉子上僅有勵磁繞組時負序阻抗直軸等效電路直軸瞬態(tài)電抗：當時轉子上僅有勵磁繞組時負序阻抗交軸等效電路平均負序阻抗：交軸負序電抗：2）轉子直軸和交軸有阻尼繞組轉子上有阻尼繞組時負序阻抗直軸等效電路阻尼繞組直軸漏電抗和電阻折算值。直軸負序阻抗：轉子上有阻尼繞組時負序阻抗交軸等效電路直軸負序電抗（直軸超瞬態(tài)電抗）：交軸負序阻抗：阻尼繞組交軸漏電抗和電阻折算值。平均負序阻抗：平均負序電抗：交軸負序電抗（交軸超瞬態(tài)電抗）：同步發(fā)電機負序等效電路負序電壓方程：3）負序電壓方程和等效電路電樞繞組激磁電動勢為對稱正序，無負序，因此激磁電動勢負序分量：3、零序阻抗和零序等效電路電壓方程：繞組為整距：繞組為短距：轉子正向同步旋轉，勵磁繞組短接，電樞三相繞組流過一組零序電流時，同步電機所表現(xiàn)的阻抗為零序阻抗。零序電流三相同相位、同大小，空間互差1200，零序基波合成磁動勢為0，所以零序電抗屬于漏電抗，零序電阻為電樞電阻。同步發(fā)電機零序線路示意圖、等效電路零序等效電路：電壓方程：三、同步發(fā)電機的單相短路同步發(fā)電機單相短路有：對稱分量法給出各相序電流：B、C相開路：A相短路：設同步發(fā)電機A相對中心點短路，B、C相為空栽，求A相穩(wěn)態(tài)短路電流和B、C相開路電壓。單相短路時正序、負序、零序電路的連接相序電流：相電流：單相短路時正序、負序、零序電路的連接激磁電動勢：端電壓分為對稱分量：各相序電壓：各相端電壓為：四、同步發(fā)電機線間短路設B、C兩相發(fā)生線間短路，A相為空載，求穩(wěn)態(tài)短路電流和A相開路電壓。B、C相線間短路：A相開路：發(fā)電機端點約束條件：B、C相線間短路：式中：利用對稱分量法，找出各相序電流：利用對稱分量法，找出各相序電壓：各相序基本方程式：由方程解出：把各相序等效電路聯(lián)系起來線間短路時正序電路和負序電路的連接實際的各相電壓、電流值：負序和零序參數(shù)的測定測定方法：在定子的電樞繞組上施加降低了電壓的負序電源，轉子繞組短路并由原動機拖動以同步速正向旋轉．這時測量每相的電樞電壓U、電流I及輸入功率P。1、負序參數(shù)的測定測定方法：同步電機的轉子由原動機帶至同步速度，轉子繞組短路，電樞繞組上施加降低了電壓的單相電源，量測電源電壓U、電流I及輸入功率P。2、零序阻抗的測定5不對稱運行對發(fā)電機的影響a、負序電流所產生的反向旋轉磁場，在勵磁繞組、阻尼繞組和汽輪發(fā)電機的實心轉子內感生1OOHz的感應電流，引起雜散銅耗和鐵耗，使運行效率降低、轉子過熱，從而影響發(fā)電機的出力，嚴重的甚至會造成事故；b、負序由流還會引起轉矩脈振和定子振動；c、負序諧波則會引起定子繞組的過電壓現(xiàn)象。因此就發(fā)電機而言，希望避免不對稱運行；但是從保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電的可靠性來看，則希望發(fā)電機能忍受較長時間和較大的不對稱負載。在同步電機的技術標準中，對負序電流的容許值通常有明確的規(guī)定，以使發(fā)電機能夠長期、安全地運行。6.11同步發(fā)電機的三相突然短路同步發(fā)電機三相突然短路時：定于繞組中會出現(xiàn)很大的沖擊電流，其峰值可達額定電流的十倍以上，因而將在電機內產生很大的電磁力和電磁轉矩。若果設計和制造時未加充分考慮，就可能損壞定子繞組的端部，或使轉軸發(fā)生有害變形，還可能破壞電網(wǎng)的穩(wěn)定和正常運行。同步電機突然短路時，定子電流和相應的電樞磁場發(fā)生突變，從而產生電磁感應過程。為簡化分析，假設：（l）在整個瞬態(tài)過程中，轉子始終保持為同步轉速；（2）不計磁飽和，因而可以利用疊加原理來分析；

（3）突然短路前，發(fā)電機定空載運行。根據(jù)磁通連續(xù)性原理，三相短路電流自由分量幅值將相互制約。1、三相突然短路電流的瞬態(tài)電磁過程三相同步發(fā)電機三相突然短路后將出現(xiàn)三相短路電流，在短路瞬間，每相短路電流中除周期性分量外還包含非周期衰減自由分量。周期性分量初始值為，穩(wěn)態(tài)值為。設空載運行時勵磁電流為。三相短路時，定子統(tǒng)組內將產生一組對稱的三相短路電流，并形成電樞旋轉磁動勢和相應的電樞反應。定子繞組的電抗遠大于電阻，所以短路時電樞反應基本為純直軸的去磁性電樞反應。突然短路時，直軸去磁性電樞反應將在勵磁繞組內產生感應電流，根據(jù)磁通不變原理，勵磁繞組磁鏈應與進入勵磁繞組的直軸去磁性電樞反應磁鏈相抵消；或式中；Lff為勵磁繞組的自感；Mfa為定子相繞組與勵磁繞組間互感幅值；短路電流中的周期分量的出現(xiàn)，使勵磁電流增大為；不考慮磁飽和，主磁通和激磁電動勢按同樣倍數(shù)增加，從而引起短路電流周期分量初始幅值大幅度增大。短路電流初始幅值與穩(wěn)態(tài)值的差值稱為短路電流周期分量中的瞬態(tài)分量：短路時勵磁電流瞬時值：：衰減的時間常數(shù)，稱為直軸瞬態(tài)時間常數(shù)。隨著的逐步衰減，定子短路電流中的周期性瞬態(tài)分量將一起衰減。到衰減為零、勵磁電流恢復到If0時，短路過程就進入穩(wěn)態(tài)短路。穩(wěn)態(tài)分量瞬態(tài)分量突然短路時定子電流瞬時值：：定子短路電流周期穩(wěn)態(tài)分量幅值；：定子短路電流周期分量初始幅值；：各相的初相角；對A相，；對B相，；對C相，。瞬態(tài)電樞磁場和瞬態(tài)電抗圖示為突然短路時和轉子轉過900后勵磁電流和短路電流周期分量產生的磁場分布圖短路以后，短路電流的周期分量產生兩束去磁的電樞反應磁通和一束電樞漏磁通；勵磁繞組中的感應電流則使主磁通增加一束，勵磁繞組漏磁通亦增加一束。由于所產生的磁鏈恰好與去磁的電樞反應磁鏈相等，所以在短路初瞬，勵磁繞組的磁鏈保持不變；同樣在短路初瞬，A相磁鏈亦保持不變。B相和C相繞組，其磁鏈亦保持不變。把圖6-68中電樞反應兩束去磁性磁通中的一束，與主磁通的增量（亦是一束）互相抵消；電樞反應磁通中的另外一束，與勵磁繞組漏磁通的增量（亦是一束）加以歸并，可得圖6-69。圖6-69特點：

勵磁繞組中感應電流產生的磁通，不是用于主磁通的增強，而是用于改變瞬態(tài)時電樞反應磁通所經(jīng)過的磁路。即突然短路初瞬主磁通和勵磁繞組的漏磁通均未發(fā)生變化，但由于所產生磁動勢的抵制，瞬態(tài)電樞反映磁通在通過主氣隙以后，將繞道勵磁繞組的漏磁路而閉合。穩(wěn)態(tài)時直軸主氣隙的磁阻為：瞬態(tài)時直軸電樞反應磁通的磁阻為：瞬態(tài)電樞反應磁導：考慮了與電樞反應磁路相并聯(lián)的電樞反應漏磁路后，瞬態(tài)電樞反映直軸等效磁導：從而直軸瞬態(tài)電抗：為勵磁繞組