同步發(fā)電機的基本方程課件

第3章同步發(fā)電機的基本方程一．基本前提二．同步發(fā)電機的原始方程三．dq0坐標系的同步電機方程四．同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行第3章同步發(fā)電機的基本方程一．基本前提思考題什么是理想化同步電機？同步電機原始方程有什么特點？為什么？為什么采用dq0坐標系可以解決磁鏈方程的變系數(shù)問題？什么是派克變換？畫出凸極發(fā)動機穩(wěn)態(tài)運行的等值電路、電勢相量圖？掌握空載電勢、同步電抗？思考題什么是理想化同步電機？3.1基本前提磁路：忽略飽和、磁滯、渦流。

認為導磁系數(shù)為常數(shù)。疊加原理。定子結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)相同，空間相差120o。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)：縱軸和橫軸分別對稱。轉(zhuǎn)子和定子表面光滑，忽略導體槽和通風槽影響?？蛰d電動勢是正弦函數(shù)。1)理想同步電機OHB,

B

3.1基本前提磁路：忽略飽和、磁滯、渦流。1)理想同步電3.1基本前提

定子：a、b、c三相。

轉(zhuǎn)子：縱軸：勵磁繞組f、阻尼繞組D；橫軸：阻尼繞組g、阻尼繞組Q。2)繞組3.1基本前提定子：a、b、c三相。2)繞組3.1基本前提3)參考方向的選?。ㄗ与娏?/p>

abcLaaLbbLccRRRiaicibvavbvceaebec電流：由機端流出電動勢：與電流同向電壓：與電流反向+-發(fā)電機慣例3.1基本前提3)參考方向的選?。ㄗ与娏縜bcLaa3.1基本前提3)參考方向的選?。D(zhuǎn)子電量

vfRfLfifRDLDiDRQLQiQ電動勢：與電流同向外加勵磁電壓：與電流反向阻尼回路外加電壓為零。efeDeQ+-3.1基本前提3)參考方向的選取－轉(zhuǎn)子電量vfRfLf3.1基本前提3)參考方向的選取—軸線

aacbbcxyzifiDiQqd定子繞組磁鏈：軸線方向。有的文獻規(guī)定：轉(zhuǎn)子：橫軸超前90°定子繞組磁鏈：軸線反方向。α轉(zhuǎn)子繞組磁鏈：軸線方向。轉(zhuǎn)子：縱軸超前橫軸90°3.1基本前提3)參考方向的選取—軸線aacbbcxy3.2同步發(fā)電機的原始方程1)電勢方程3.2同步發(fā)電機的原始方程1)電勢方程3.2同步發(fā)電機的原始方程1)電勢方程3.2同步發(fā)電機的原始方程1)電勢方程3.2同步發(fā)電機的原始方程2)磁鏈方程3.2同步發(fā)電機的原始方程2)磁鏈方程3.2同步發(fā)電機的原始方程2)磁鏈方程3.2同步發(fā)電機的原始方程2)磁鏈方程3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子自感系數(shù)

aα

=0oα

=90oaxdaxda3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子自感系數(shù)a3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子自感系數(shù)

aα

=180oα

=270oaxdaxda3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子自感系數(shù)3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子自感系數(shù)

l0l20oLaa90o180o270o360o3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子自感系數(shù)3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子互感系數(shù)

α

=-30oaabbxydaabbxydα

=60o3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子互感系數(shù)3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子互感系數(shù)

α

=150oaabbxydaabbxydα

=240o3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子互感系數(shù)3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子互感系數(shù)

m0m2-30oLab60o150o240o330o3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子互感系數(shù)3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－轉(zhuǎn)子自感和互感系數(shù)

ifiDiQqd3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－轉(zhuǎn)子自感和互感系3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－轉(zhuǎn)子自感和互感系數(shù)

ifiDiQqd3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－轉(zhuǎn)子自感和互感系3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感系數(shù)

aα

=0oα

=90oaxdaxda3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感系數(shù)

aα

=180oα

=270oaxdaxda3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感系數(shù)

0oLaf90o180o270o360omaf3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感系數(shù)

aα

=0oα

=90oaxdaxdaqq3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感系數(shù)

aα

=180oα

=270oaxdaxdaqq3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感系數(shù)

maQ0oLaf90o180o270o360o3.2同步發(fā)電機的原始方程3)電感系數(shù)－定子與轉(zhuǎn)子間互感3.2同步發(fā)電機的原始方程4)

原始方程的特點

除轉(zhuǎn)子的自感和互感系數(shù)外，其他電感系數(shù)都隨轉(zhuǎn)子角α的而周期變化，是時間的函數(shù)；磁鏈方程代入電勢方程，微分方程；求解困難—坐標變換(派克變換)。3.2同步發(fā)電機的原始方程4)原始方程的特點除轉(zhuǎn)子的自3.2同步發(fā)電機的原始方程5)

原始方程的電感系數(shù)變化的原因

定子、轉(zhuǎn)子繞組間的相對運動，使它們之間的互感系數(shù)發(fā)生周期變化；轉(zhuǎn)子在磁路上只是分別對于d軸和q軸對稱而不是隨意對稱的；定子各繞組電感系數(shù)作周期性變化。3.2同步發(fā)電機的原始方程5)原始方程的電感系數(shù)變化的原3.2dq0坐標系的同步電機方程同步電機穩(wěn)態(tài)運行時，電樞磁勢幅值不變，轉(zhuǎn)速恒定，對于轉(zhuǎn)子相對靜止。1)

坐標變換和dq0系統(tǒng)—電樞磁勢

雙反應(yīng)理論電樞磁勢對轉(zhuǎn)子磁場的作用分解為縱軸分量和橫軸分量3.2dq0坐標系的同步電機方程同步電機穩(wěn)態(tài)運行時，電樞磁3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)—電流通用向量

idacbqdiqiaicib電流通用向量電樞磁勢矢量3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)—電流通用向量

idacbqdiq3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)—電流通用向量

acbqdiaicib3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)—派克變換

acbqdiaic3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)—派克變換

派克變換3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)—派克變換

3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)—幾種特殊的電流變換

idacbqdiq3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)—幾種特殊的電流變換

3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)—直流

3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)—基頻交流

3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)—倍頻交流

3.3dq0坐標系的同步電機方程1)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程2)dq0系統(tǒng)的電勢方程

3.3dq0坐標系的同步電機方程2)dq0系統(tǒng)的電勢方程3.3dq0坐標系的同步電機方程2)dq0系統(tǒng)的電勢方程

3.3dq0坐標系的同步電機方程2)dq0系統(tǒng)的電勢方程3.3dq0坐標系的同步電機方程2)dq0系統(tǒng)的電勢方程

變壓器電勢發(fā)電機電勢3.3dq0坐標系的同步電機方程2)dq0系統(tǒng)的電勢方程3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程

3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程

3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程

矩陣不對稱3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程－同步電抗

縱軸同步電抗縱軸同步電感橫軸同步電抗橫軸同步電感零軸電抗零軸電感3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程－同步電抗的測量低轉(zhuǎn)差法

在勵磁繞組短接的狀態(tài)下，將電機旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)差率s<1%，定子加三相對稱交流電壓至0.02~0.15VN，然后打開勵磁繞組，錄取電樞電壓、電流波形。其波形包絡(luò)線為波浪式。3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程－零軸電抗的測量

在勵磁繞組斷開的狀態(tài)下，定子加三相通以零軸電流(相同的電流)。因其合成磁勢為零，轉(zhuǎn)子繞組無交鏈的磁鏈，轉(zhuǎn)子繞組電流都為零，只有電樞電壓、電流。3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程－物理意義

對稱系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行無勵磁3.3dq0坐標系的同步電機方程3)dq0系統(tǒng)的磁勢方程3.3dq0坐標系的同步電機方程4)dq0系統(tǒng)的功率公式功率公式不一致！3.3dq0坐標系的同步電機方程4)dq0系統(tǒng)的功率公式3.3dq0坐標系的同步電機方程5)坐標變換和dq0系統(tǒng)－派克變換的特點

實際的a、b、c三相定子繞組等效為兩個定子繞組dd和qq，隨著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。磁阻不變。常數(shù)電感系數(shù)。平衡系統(tǒng)(ia+ib+ic=0)i0=0。對稱系統(tǒng)id

和iq

是常數(shù)。每相都包含零軸分量，零軸電流的合成磁勢為零。磁鏈方程的系數(shù)矩陣不對稱。變換前后功率公式不一致正交派克變換3.3dq0坐標系的同步電機方程5)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程6)坐標變換和dq0系統(tǒng)—正交派克變換

3.3dq0坐標系的同步電機方程6)坐標變換和dq0系統(tǒng)3.3dq0坐標系的同步電機方程7)坐標變換和dq0系統(tǒng)－正交派克變換的特點

磁鏈方程的系數(shù)矩陣對稱。變換前后功率公式一致。電機方程常出現(xiàn):零軸分量的定義與習慣不同：廠家實用數(shù)據(jù)都是經(jīng)典派克變換數(shù)據(jù)。3.3dq0坐標系的同步電機方程7)坐標變換和dq0系統(tǒng)1)電勢方程

3.4同步電機的基本方程(標幺值)1)電勢方程3.4同步電機的基本方程(標幺值)3.4同步電機的基本方程(標幺值)2)磁勢方程

3.4同步電機的基本方程(標幺值)2)磁勢方程3)功率公式

3.4同步電機的基本方程(標幺值)3)功率公式3.4同步電機的基本方程(標幺值)3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行轉(zhuǎn)速不變并等于額定轉(zhuǎn)速。電機縱軸向三各繞組只有一個公共磁通，而不存在只同兩個繞組交鏈的漏磁通。略去變壓器電勢。除計算非周期分量外，忽略定子電阻。1)基本方程的實用化—基本假設(shè)

適合于短路計算和電力系統(tǒng)的對稱運行分析3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行轉(zhuǎn)速不變并等于額定轉(zhuǎn)速。1)3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行1)基本方程的實用化—變量方向

Eqd軸q軸vqiqiQψqψQifiDψdψfψDidvdEd3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行1)基本方程的實用化—變量方3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行1)基本方程的實用化—變量方向

Eqd軸q軸vqiqiQψqψQifiDψdψfψDidvdEd3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行1)基本方程的實用化—變量方1)基本方程的實用化—電勢方程

3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行1)基本方程的實用化—電勢方程3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)1)基本方程的實用化—磁勢方程

3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行1)基本方程的實用化—磁勢方程3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行2)電勢方程定子電流對稱，其通用大小不變，轉(zhuǎn)速恒定與轉(zhuǎn)子保持同步。常數(shù)3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行2)電勢方程定子電流對稱，穩(wěn)態(tài)運行3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行2)電勢方程對稱系統(tǒng)忽略R穩(wěn)態(tài)運行3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行2)電勢方程對稱系3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行2)電勢方程勵磁電流對定子繞組的互感磁鏈感應(yīng)電勢(空載電勢)3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行2)電勢方程勵磁電流對定子3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行2)電勢方程－向量形式與向量圖

3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行2)電勢方程－向量形式與向量dq2)電勢方程－向量圖

3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行dq2)電勢方程－向量圖3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行2)電勢方程－向量形式與向量圖

3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行2)電勢方程－向量形式與向量dq2)電勢方程－向量圖

3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行假想電勢dq2)電勢方程－向量圖3.5同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運