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文檔簡介

1、一。不對稱問題分析方法與應用一。不對稱問題分析方法與應用l1。對稱分量法的基本原理1.1 三相對稱系統(tǒng)的概念、表達,不對稱問題引入1.2 不對稱與對稱系統(tǒng)的轉換對稱分量法1.3 物理解釋l2。對稱分量法應用2.1 橢圓形磁場分析2.2 單相感應電動機原理分析2.3 三相變壓器不對稱運行分析2.4 同步發(fā)電機不對稱運行分析1。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.1 三相對稱系統(tǒng)的概念、表達,不對稱問題引入三相對稱系統(tǒng)的概念、表達,不對稱問題引入三相對稱系統(tǒng)的瞬態(tài)表達式:)240cos(2)120cos(2)cos(2tuutuutuucba三相對稱系統(tǒng)的向量表達式1:)240sin(

2、)240cos()120sin()120cos()0sin()0cos(juujuujuucbaabc三相對稱系統(tǒng)的向量表達式2:24012002401200jcjbjaueuuueuuueuu大小相等、相差120度正序:abc 負序:acb 零序:a b c 同相 沒有相差以a相為參考向量只有一個獨立變量u,用一個用一個u即可表示整個對稱三相系統(tǒng)即可表示整個對稱三相系統(tǒng)正序、負序均是對稱系統(tǒng)1。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.1 三相對稱系統(tǒng)的概念、表達,不對稱問題引入三相對稱系統(tǒng)的概念、表達,不對稱問題引入uaueuuuaueuuuaueuujcjbja2402120002

3、401200則三相對稱系統(tǒng)的向量表達式引入復數(shù)算子a:120jea 復數(shù)算子a的一些特性120036031202402240120)120sin()120cos(1jjjjjjjejaeeaeeaeea只有一個獨立向量u,用一個向量用一個向量u即可表示整個對稱三相系統(tǒng)即可表示整個對稱三相系統(tǒng)!uabc1。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.1 三相對稱系統(tǒng)的概念、表達,不對稱問題引入三相對稱系統(tǒng)的概念、表達,不對稱問題引入不對稱三相系統(tǒng)的瞬態(tài)表達式:)cos(2)cos(2)cos(2tuutuutuuccbbaa不對稱三相系統(tǒng)的向量表達式:)sin()cos()sin()cos(

4、)0sin()0cos(juujuujuuccbbaajcccjbbbjaaaeuuueuuueuuu00以a相為參考向量有5個獨立變量大小不相同相差不是120度但角頻率還是相同的多種原因引起abc1。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.1 三相對稱系統(tǒng)的概念、表達,不對稱問題引入三相對稱系統(tǒng)的概念、表達,不對稱問題引入對稱三相系統(tǒng)的求解,已經(jīng)學習和掌握。用一相的等效電路求解不對稱三相系統(tǒng)的求解,該怎么辦?轉換對稱分量法abcabc等效電路是由對稱系統(tǒng)構建的1。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.2 不對稱與對稱系統(tǒng)的轉換對稱分量法不對稱與對稱系統(tǒng)的轉換對稱分量法要求解

5、不對稱三相系統(tǒng),就需要將不對稱轉換為對稱系統(tǒng)轉換的方法:對稱分量法對稱分量法;轉換的思想:把不對稱的三相系統(tǒng)分解為相序分別為正、負、零的三個獨把不對稱的三相系統(tǒng)分解為相序分別為正、負、零的三個獨立的對稱系統(tǒng)立的對稱系統(tǒng)轉換的思路:轉換的思路:a。假設假設有獨立對稱系統(tǒng)有獨立對稱系統(tǒng)u+,u,uo,其疊加,其疊加正好正好構成不對稱三相系統(tǒng);構成不對稱三相系統(tǒng);b。如果能夠如果能夠找到這三個對稱系統(tǒng)的表達式,找到這三個對稱系統(tǒng)的表達式,則假設成立則假設成立;c。相應的,不對稱的三相系統(tǒng)。相應的,不對稱的三相系統(tǒng)也就分解也就分解成了三個獨立的對稱系統(tǒng)成了三個獨立的對稱系統(tǒng)u+,u,uo,000ccc

6、cbbbbaaaauuuuuuuuuuuu1。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.2 不對稱與對稱系統(tǒng)的轉換對稱分量法不對稱與對稱系統(tǒng)的轉換對稱分量法轉換的推導0000uuuuuuuuuuuucbacbacba構成對稱零序系統(tǒng),構成對稱負序系統(tǒng),構成對稱正序系統(tǒng),1。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.2 不對稱與對稱系統(tǒng)的轉換對稱分量法不對稱與對稱系統(tǒng)的轉換對稱分量法0000000022 uuuuuuuuuauuauuuuuuuuauuauuuuuuucbacbacbacbacbacba構成對稱零序系統(tǒng),構成對稱負序系統(tǒng),構成對稱正序系統(tǒng),02002000uuauau

7、uuuuuauauuuuuuuuuuuccccbbbbaaaa1。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.2 不對稱與對稱系統(tǒng)的轉換對稱分量法不對稱與對稱系統(tǒng)的轉換對稱分量法02211111uuuaaaauuucbacbauuuaaaauuu11111312200abcz)(31)(31)(31022cbacbacbauuuuuauauuuauauuabcz01。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.3 物理解釋物理解釋 02002000uuauauuuuuuauauuuuuuuuuuuccccbbbbaaaa1。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.3 物理解釋物

8、理解釋不對稱不對稱三相系統(tǒng)分解為三個獨立的對稱系統(tǒng):三相系統(tǒng)分解為三個獨立的對稱系統(tǒng):正序系統(tǒng)正序系統(tǒng)、負序系統(tǒng)負序系統(tǒng)和和零序系統(tǒng)零序系統(tǒng)1。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.3 物理解釋物理解釋 例例190cos50260cos80230cos1002tututucbavjjuvjjuvjjucba50090sin90cos5090503 .694060sin60cos806080506 .8630sin30cos10030100設有一不對稱三相電壓請將其分解為對稱分量。1。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.3 物理解釋物理解釋 例例1vjjjjuuuucba2

9、3.102 .42)500 () 3 .6940(506 .8631310設有一不對稱三相電壓請將其分解為對稱分量。vjjjjjjuuuucba33. 82 .12 )500() 3 .6940)(506 .86*3/ 1 *3/ 1232123212vjjjjjjuuuucba43.316 .56 )500()3 .6940)(506 .86*3/1 *3/12321232121。對稱分量法的基本原理。對稱分量法的基本原理 1.3 物理解釋物理解釋 例例200cos2cbaiitii000cbaiiii設有一不對稱三相電壓請將其分解為對稱分量。注意其物理含義?0iii1。對稱分量法的基本原理

10、。對稱分量法的基本原理 1.3 物理解釋及算例物理解釋及算例(1)正序、負序和零序系統(tǒng)都是對稱系統(tǒng)。當求得各個對稱分量后,再把各相的三個分量疊加疊加便得到不對稱運行情形。(2)不同相序具有不同阻抗參數(shù),分有正序阻抗、負序阻抗和零序阻抗,電流流經(jīng)電機和變壓器具有不同物理性質(zhì)。(3)對稱分量法根據(jù)疊加原理,只適用于線性參數(shù)的電路中。結論2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.1 橢圓形磁場分析橢圓形磁場分析引入引入我們知道:三相對稱繞組通以三相對稱電流產(chǎn)生空間正弦分布的圓形旋轉磁場我們知道:三相對稱繞組通以三相對稱電流產(chǎn)生空間正弦分布的圓形旋轉磁場而三相對稱繞組中通以不對稱三相電流則產(chǎn)生空間仍然是正

11、弦分布的橢圓而三相對稱繞組中通以不對稱三相電流則產(chǎn)生空間仍然是正弦分布的橢圓形旋轉磁場。形旋轉磁場。但橢圓形旋轉磁場是如何產(chǎn)生的呢?現(xiàn)在可以用對稱分量法加以解釋:但橢圓形旋轉磁場是如何產(chǎn)生的呢?現(xiàn)在可以用對稱分量法加以解釋:不對稱三相電流流過對稱三相繞組的基波磁勢不對稱三相電流流過對稱三相繞組的基波磁勢l將不對稱的三相系統(tǒng)分解為三個對稱的系統(tǒng),即正序系統(tǒng)、負序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)。l每相電流分解為三個分量,每相磁勢也可分解為三個分量。l當正序電流流過三相繞組時,產(chǎn)生正向圓形旋轉磁勢,亦稱正序圓形旋轉磁勢l當負序電流流過三相繞組時,產(chǎn)生負向圓形旋轉磁勢2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.1 橢圓形磁

12、場分析橢圓形磁場分析tffffvuf2cos22222 當電流為不對稱三相電流時,可將其分解為當電流為不對稱三相電流時,可將其分解為正弦、負序和零序三個對稱分量,它們分別產(chǎn)正弦、負序和零序三個對稱分量,它們分別產(chǎn)生各自的磁場。它們幅值不相同。生各自的磁場。它們幅值不相同。 正序分量產(chǎn)生順時針圓形同步旋轉磁場正序分量產(chǎn)生順時針圓形同步旋轉磁場f+f+ 負序分量產(chǎn)生逆時針圓形同步旋轉磁場負序分量產(chǎn)生逆時針圓形同步旋轉磁場f f 三相對稱繞組中零序分量不產(chǎn)生磁場三相對稱繞組中零序分量不產(chǎn)生磁場任一瞬間的合成磁勢可看成由正向磁勢任一瞬間的合成磁勢可看成由正向磁勢f+f+和反和反向磁勢向磁勢f-f-兩個

13、分量疊加而成,其在空間仍按兩個分量疊加而成,其在空間仍按正正弦分布。弦分布。 用旋轉矢量表示為空間矢量和,不同時刻,用旋轉矢量表示為空間矢量和,不同時刻,有不同的振幅,其端點軌跡為一橢圓,有不同的振幅,其端點軌跡為一橢圓,所謂的雙所謂的雙旋轉理論旋轉理論2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.1 橢圓形磁場分析橢圓形磁場分析橢圓形旋轉磁場是一般化的、現(xiàn)實中普遍存在的一種磁場橢圓形旋轉磁場是一般化的、現(xiàn)實中普遍存在的一種磁場圓形旋轉磁場是其一個理想化的特例,只由正序電流產(chǎn)生圓形旋轉磁場是其一個理想化的特例,只由正序電流產(chǎn)生事實上,脈振磁場也是其另一個特例:事實上,脈振磁場也是其另一個特例: 脈振磁

14、場是由單相繞組中通以單相正弦電流產(chǎn)生的,我們也可將其脈振磁場是由單相繞組中通以單相正弦電流產(chǎn)生的,我們也可將其看出是三相對稱繞組中通以了三相不對稱電流(如看出是三相對稱繞組中通以了三相不對稱電流(如iaiai,ibi,ib0,ic0,ic0 0 ),故也可用對稱分量法對脈振磁場進行分析。),故也可用對稱分量法對脈振磁場進行分析。與橢圓形旋轉磁場可看成正向圓形旋轉磁勢與橢圓形旋轉磁場可看成正向圓形旋轉磁勢f+f+和反向圓形旋轉磁勢和反向圓形旋轉磁勢f-f-的合的合成類似成類似脈振磁場也可看成正向圓形旋轉磁勢脈振磁場也可看成正向圓形旋轉磁勢f+f+和反向圓形旋轉磁勢和反向圓形旋轉磁勢f-f-的合成

15、。的合成。區(qū)別在于:合成橢圓形旋轉磁場的區(qū)別在于:合成橢圓形旋轉磁場的f+f+、f-f-幅值不等,而合成脈振磁場的幅值不等,而合成脈振磁場的f+f+、f-f-幅值相同,圖見書幅值相同,圖見書pp184pp184,pp212pp2122。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.2 單相感應電動機原理分析單相感應電動機原理分析p183/p211一、一、結構:定子為單相繞組(有起動和工作繞組);轉子為鼠籠式。二、工作原理單相交流繞組通入單相交流電流產(chǎn)生脈動磁動勢,其可分解為f+、f-,建立起正轉和反轉磁場+、-,這兩個磁場切割轉子導體,產(chǎn)生感應電動勢和感應電流,從而形成正反向電磁轉矩t+、t-,疊加后即為

16、推動轉子轉動的合成轉矩t。定子兩相繞組定子兩相繞組:m 主繞組,工作繞組 a 輔助繞組,起動繞組轉子為鼠籠式繞組轉子為鼠籠式繞組 2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.2 單相感應電動機原理分析單相感應電動機原理分析l2、分析方法1 對稱分量法 輔助繞組開路時輔助繞組開路時 ia0 對稱分量法分解成對稱分量2 雙旋轉磁場理論00mmmmmmfffiiii正序旋轉磁場fm+負序旋轉磁場fm合成脈振旋轉磁場fm設電動機轉速為n,則對正轉磁場而言,轉差率為s+;為對反轉磁場而言,轉差率為s-snnnssssnnnsss2雙旋轉理論分雙旋轉理論分析析當作不對稱狀當作不對稱狀態(tài)的三相電機態(tài)的三相電機2。

17、對稱分量法應用。對稱分量法應用2.2 單相感應電動機原理分析單相感應電動機原理分析正序等效電路正序等效電路:正序電壓,產(chǎn)生正序電流,建立正向旋轉磁場,產(chǎn)生正向轉矩,拖動轉子同方向旋轉。正序轉差率正序轉差率 snnnsss2211|jxsrjxrjxrzmm2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.2 單相感應電動機原理分析單相感應電動機原理分析負序等效電路負序等效電路:負序電壓,產(chǎn)生負序電流,建立負向旋轉磁場,產(chǎn)生。阻力轉矩負序轉差率負序轉差率 snnnsss222112|jxsrjxrjxrzmm2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.2 單相感應電動機原理分析單相感應電動機原理分析零序電壓與零序

18、電流l三相異步電機一般不接中線,可不考慮零序電流。 zzz5 . 02。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.2 單相感應電動機原理分析單相感應電動機原理分析ziziuuummmmzzuiimm3、單相感應電動機等效電路、單相感應電動機等效電路輔助繞組開路時輔助繞組開路時 電壓分量電流分量2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.2 單相感應電動機原理分析單相感應電動機原理分析4、輔助繞組開路時的轉矩計算、輔助繞組開路時的轉矩計算2222222jxsrjxrjxriijxsrjxrjxriimmmmmmmmsememememememtpppsripsrip ,25 . 0,5 . 0222222sri

19、sritttsrritsritsss25 . 05 . 0125 . 01,5 . 01222222222222注意負號的含義2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.2 單相感應電動機原理分析單相感應電動機原理分析5、輔助繞組開路時的轉矩、輔助繞組開路時的轉矩1 1起動轉矩等于零起動轉矩等于零當sl時,t+t-,t0,單相電機僅一個繞組工作不能自行起動。2 2轉動后單相電機可以在一個繞組轉動后單相電機可以在一個繞組情況下運行情況下運行轉子轉動時,則z+z-,t+t-,to,由于有負序轉矩存在,所以其過載能力和效率均有所降低。3 3理想空載狀態(tài)也達不到同步轉速理想空載狀態(tài)也達不到同步轉速 因有負序

20、轉矩存在,即使轉軸上不帶任何負載,轉子電流也不可能約為零,單相電機達不到接近同步轉速。 2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.2 單相感應電動機原理分析單相感應電動機原理分析三、單相感應電動機的起動與運行1.分相起動/運行單相電動機電容起動電動機:轉向:由起動繞組轉向工作繞組;電容運行電動機:實質(zhì)為兩相異步電動機;電阻起動電動機:起動轉矩小,只適用于比較容易起動的場合。2.罩極電動機結構特點:凸極定子,工作繞組為集中繞組,極靴表面的某處開槽,小極部分罩短路環(huán)(即為罩極繞組);工作特點:電動機起動轉矩很小,只適用于小型風扇、電動模具及電唱機中,容量一般在3040瓦以下電容起動電動機 l合理選擇電

21、容器和主輔繞組匝數(shù),使起動時氣隙磁場接近圓形旋轉磁場。可以有較高的起動較高的起動轉矩轉矩。 l電動機起動后,在離心力作用下斷開常閉觸點,自動切斷輔助電路單相運行單相運行 電容運行電動機 l額定負載時有接近圓形旋轉磁場,性能性能較好l起動時橢圓度差,起動轉矩小l空載有負序磁勢,空載電流大,損耗大雙值電容電動機雙值電容電動機l在輔助繞組回路中串接兩個并聯(lián)的電容器l運行電容cr固定接入輔助繞組電路l起動電容cs在起動時接入,起動后靠離心開關q斷開l電機有較好的起動和運行性能6、單相異步電動機的起動、單相異步電動機的起動l電阻起動單相電動機電阻起動單相電動機只要兩個回路的阻抗不同,im、ia便不同相位

22、,從而建立旋轉磁場,產(chǎn)生電磁轉矩 結構簡單,起動轉矩結構簡單,起動轉矩低低7、罩極電動機 l罩極繞組 短路環(huán) l穿過短路環(huán)與不穿過短路環(huán)的兩部分磁場有時間相位差兩個磁場在空間和時間上不同相 l合成磁場是橢圓形合成磁場是橢圓形旋轉磁場 ,旋轉方向從未罩極部分轉向罩極部分 12123kekik2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.3 三相變壓器不對稱運行分析三相變壓器不對稱運行分析2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.3 三相變壓器不對稱運行分析三相變壓器不對稱運行分析 參考許書參考許書 p205 11-2三相變壓器不對稱運行狀態(tài)的主要原因:外施電壓不對稱外施電壓不對稱。三相電流也不對稱。各相負載

23、阻抗不對稱各相負載阻抗不對稱。當初級外施電壓對稱,負載不對稱、三相電流不對稱。不對稱的三相電流流經(jīng)變壓器,導致各相阻抗壓降不相等,從而次級電壓也不對稱。外施電壓和負載阻抗均不對稱外施電壓和負載阻抗均不對稱。本節(jié)著重本節(jié)著重:以y,yn三相變壓器,不對稱運行(單相負載)的分析為例,說明分析方法。建立正序阻抗、負序阻抗及零序阻抗的物理概念相電壓中點浮動的原因及其危害2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.3 三相變壓器不對稱運行分析三相變壓器不對稱運行分析將三相不對稱電流、電壓分解為三組對稱分量后,不對稱問題的求解就轉化為了對三組正序、負序、零序等效電路的求解:正序等效電路,與以前電機學中的對稱系統(tǒng)

24、完全一樣,其正序電流所遇到的阻抗。用簡化等效電路:rk+xk+ua+-ua+.ia+=-ia+. .kkkkkzjxrjxrz2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.3 三相變壓器不對稱運行分析三相變壓器不對稱運行分析負序等效電路,雖然相序與正序相反但物理結構上完全相同,其正序電流所遇到的阻抗。用簡化等效電路:rk-xk-ua-ua-.ia-=-ia-. .kkkkkzjxrjxrz2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.3 三相變壓器不對稱運行分析三相變壓器不對稱運行分析零序電流所遇到的阻抗零序電流所遇到的阻抗1. 零序電流在三相變壓器繞組中的流通情況2.如能流通,則存在相應的零序等效電路3.零

25、序電流產(chǎn)生的磁通在三相變壓器鐵芯中流通路徑4.零序激磁阻抗測量方法(簡要)2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.3 三相變壓器不對稱運行分析三相變壓器不對稱運行分析1.零序電流在變壓器繞組中的流通零序電流在變壓器繞組中的流通l零序電流能否流通與三相繞組的連接方式有關。零序電流能否流通與三相繞組的連接方式有關。y接法中無法流通yn接法可以流通d接法線電流不能流通零序電流,但其閉合回路能為零序電流提供通路,即相電流中可能有零序電流。(如果一側有零序電流,通過感通過感應應也會在d接法每相繞組中產(chǎn)生零序電流。)y,y;y,d;d,y;d,d無零序電流無零序電流yn,d和d,yn接法如yn、yn中有零序

26、電流,d、d每相中也感應感應零序電流,線電流則沒有。(后面有分析)yn,y和y,yn接法即使yn、yn中有零序電流,y、y中也不會有零序電流。 (后面有分析)2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.3 三相變壓器不對稱運行分析三相變壓器不對稱運行分析2.零序等效電路零序等效電路(1)首先分析零序電流的來源;(2)確定初、次級側相、線中的零序電流情況;(3)零序電流的等效電路;(4)對運行的影響。(1)yn,d接法的零序等效電路零序電流由電源中零序電壓引起零序電流由電源中零序電壓引起初級、次級側均能流通零序電流,初級、次級側均能流通零序電流,但是不能流向次級側負載電路但是不能流向次級側負載電路d連

27、接是閉合繞組,等效電路連接是閉合繞組,等效電路的次級側為短路的次級側為短路yn,d接法的零序阻抗是一很小的阻抗。電源有較小的電源有較小的ua0,會引起較大的零序電流,會引起較大的零序電流,導致變壓器過熱。應有保護措施監(jiān)視中線電流。210000zzuzuiaaa零序電流由電源零序電壓產(chǎn)生由電源零序電壓產(chǎn)生(2)yn,y接法零序等效電路次級側無零序電流,感應有零序次級側無零序電流,感應有零序電勢,表現(xiàn)為較大零序阻抗電勢,表現(xiàn)為較大零序阻抗0010000mmaaaizzuzui對運行的影響對運行的影響零序電流小,不會引起過熱會引起次級側相電壓不對稱次級側線電壓不受零序影響,常在高壓輸電線路中采用。等

28、效電路等效電路l零序電流由次級側有中線電流引起由次級側有中線電流引起l初級側無零序電流,但有感應零序(相)電勢,零序阻抗可能較大。l如果z0較大,較小的中線電流會造成相電壓較大的不對稱。其不對稱的程不對稱的程度還與變壓器的磁路有關度還與變壓器的磁路有關。(3)y,yn接法的零序等效電路020000maaazziziul零序電流由于次級側有中線電流引起的零序電流由于次級側有中線電流引起的,不流入電源不流入電源l零序阻抗不大,如中線電流不大,不會造成相電壓嚴重不對稱ld,yn連接的變壓器具有較好的負擔單相負載能力。 kaaziu00(4)d,yn接法的零序等效電路3.零序磁通在鐵芯中流通路徑零序磁

29、通在鐵芯中流通路徑l由于三相的零序電流在時間上同相位,所產(chǎn)生的三相零序磁通及其感應的三相零序電勢各相均同相位。l零序磁通及其感應電勢的大小與磁路系統(tǒng)有關。(1)三相磁路獨立三相磁路獨立l零序磁通路徑與正序、負序磁路相同,磁阻較小,激磁阻抗較大zm0=zm=rm+jxm (2)三相磁路相關三相磁路相關 三相心式三相心式 p48l零序磁通在主磁路中不能夠流通,只匝鏈各自繞組,以變壓器油及油箱壁為回路,磁阻較大,零序激磁阻抗較小 zm0 zm zm0*大約為0.31zm*大約是20以上4.零序激磁阻抗測量方法零序激磁阻抗測量方法lyn,d或(d,yn)接法:z0zk 不計零序激磁阻抗ly,yn或yn

30、,y接法: z0zm0 模擬施加三相零序電壓把次級三個相繞組按首尾次序串聯(lián),接到單相電源,初級方開路。測量電壓u、電流i和輸入功率p,計算出零序激磁阻抗 z0=u/3i;r0=p/3i2;x0=2020rz 三相三相y,yn連接單相運行分析連接單相運行分析l假設:外施電壓為對稱三相電壓l目的:分析目的:分析y y,ynyn接法中的零序電流的影響接法中的零序電流的影響零序電流由次級側有中線電流引起由次級側有中線電流引起初級側無零序電流,但感應零序(相)電勢,有較大零序阻抗。如果z0較大,較小的中線電流會造成相電壓較大的不對稱。其不對不對稱的程度還與變壓器的磁路有關稱的程度還與變壓器的磁路有關。0

31、20000maaazziziu2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.3 三相變壓器不對稱運行分析三相變壓器不對稱運行分析外施對稱三相電壓在a相接單相負載zl二次側電流iai ibic=0;二次側相電壓ua、ub、uc不對稱。一次側電流ia、ib、ic不對稱;一次側相電壓ua、ub、uc(施加對稱電壓)步驟步驟1. 列出不對稱端點方程列出不對稱端點方程lacbaziuiiii0電流分析電流分析. 正序,負序,零序正序,負序,零序步驟步驟2. 分解為對稱分量分解為對稱分量iiiiiiiiiiiiiiicbaacbaacbaa3131031231312310cbaiiii初級側星形連接,無零序電流通

32、路,相電流只有正序與負序分量iiiiiiiiiiiiiiiiiiaacccaabbbaaaaa31231232以前的例題!二次側轉換一次側零序為0反轉換l條件條件: :一次側一次側外施線電壓本身為對稱外施線電壓本身為對稱,沒有負序分量電壓和零序分沒有負序分量電壓和零序分量電壓量電壓,各繞組上的正序電壓,各繞組上的正序電壓u ua+a+、u ub+b+、u uc+c+即為電源相電壓即為電源相電壓。l次級側的負序電流分量和零序電流分量,產(chǎn)生相應的負序磁通和零序磁通,在初級、次級繞組中感應負序電勢分量和零序電勢分量。l初級側中感應的負序電勢產(chǎn)生負序電流ia-、ib-、ic-,以電源為回路短路, 不能

33、建立負序主磁通,(負序電流初級、次級磁勢平衡),負序壓降即為負序阻抗壓降(漏電抗壓降),值不大。l在y,yn接法中,零序電流只能在次級側流通,在初級側電路中雖感應有零序電勢,但無零序電流流通。lia0、ibo、ic0為激磁性質(zhì)電流,建立起同時和原、副線圈交鏈的零序主磁通,在原、副線圈中感應零序電勢e0。l初級側的零序電壓即等于零序電勢。電壓分析電壓分析. 正序,負序,零序正序,負序,零序步驟步驟3. 相序電路和方程式相序電路和方程式0002000aaaaaakaakaaaiiieuzieuziuziuuua-rk-xk-ua-.ia-=-ia-. .zm0的大小與心式或組式有關rk+xk+ua

34、+-ua+.ia+=-ia+. .由于原方外施電壓是三相對稱由于原方外施電壓是三相對稱的,無負序分量,即的,無負序分量,即ua-=0。但原方的負序電流以電源為路但原方的負序電流以電源為路徑,等效電路中原方是短路的徑,等效電路中原方是短路的0002000aaaaaakaakaaaiiieuzieuziuziuua相電流為:負載電流為:如略去zk和z2lmkaaaazzzzuiii32020lmkaaaazzzzuiiii323020lmazzui330步驟步驟4. 求解求解yyn單相負載下相當于在負載單相負載下相當于在負載中增加了一個阻抗中增加了一個阻抗zm0/3步驟步驟5. yyn不對稱運行結

35、論不對稱運行結論參考許書參考許書 p205 11-2lyyn單相負載對電流影響很大,相當于在負載中增加了一個阻抗單相負載對電流影響很大,相當于在負載中增加了一個阻抗zm0/3lyyn是三相變壓器組時,是三相變壓器組時,zm0zm很大,是限制負載電流的主要原很大,是限制負載電流的主要原因,此時即使單相負載阻抗很?。ǘ搪罚?,其負載電流也因因,此時即使單相負載阻抗很?。ǘ搪罚?,其負載電流也因zm0很很大而不大。(對負載而言相當于電源內(nèi)阻大而不大。(對負載而言相當于電源內(nèi)阻zm0很大,不利于帶負很大,不利于帶負載),因此載),因此yyn連接的三相變壓器組不利于承擔單相負載。連接的三相變壓器組不利于承擔

36、單相負載。0033izuimaklyyn是三相心式變壓器時,零序磁通走漏磁路,是三相心式變壓器時,零序磁通走漏磁路, zm0很小,限制負很小,限制負載電流的主要原因是載電流的主要原因是zl,(對負載而言相當于電源內(nèi)阻(對負載而言相當于電源內(nèi)阻zm0很小,這很小,這有利于帶負載),因此有利于帶負載),因此yyn連接的三相心式變壓器可用于承擔單相連接的三相心式變壓器可用于承擔單相負載。負載。中點浮動中點浮動l外施電壓對稱,當次級側接有單相負載后,在初級每相繞組上都疊加有零序電勢,造成相電壓不對稱,在相量圖中表現(xiàn)為相電壓中點o偏離了線電壓三角形的幾何中心o。l中點浮動的程度主要取決于零序電勢e0,e

37、0的大小取決于零序電流的大小和磁路結構。2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.3 三相變壓器不對稱運行分析三相變壓器不對稱運行分析中點浮動問題中點浮動問題外施電壓對稱,當次級側接有單相負載后,在初級每相繞組上都疊加有零序電勢,造成相電壓不對稱,在相量圖中表現(xiàn)為相電壓中點o偏離了線電壓三角形的幾何中心o。中點浮動的程度主要取決于零序電勢e0,e0的大小取決于零序電流的大小和磁路結構。2。對稱分量法應用。對稱分量法應用2.3 三相變壓器不對稱運行分析三相變壓器不對稱運行分析結論結論1:不對稱運行的分析常采用對稱分量法把不對稱的三相電壓或電流用對稱分量法分解為對稱的正序分量系統(tǒng)、負序分量系統(tǒng)和零序分

38、量系統(tǒng)。分別對各對稱分量系統(tǒng)作用下的運行情況進行分析,然后把各分量系統(tǒng)的分析結果疊加起來,便得到不對稱運行時總的分析結果。結論2:零序分量電流三相同相,其流經(jīng)變壓器的情況與變壓器的連接方法有關:y,y;y,d;d,y;d,d連接 無零序電流。yn,d;d,yn連接 零序電流在雙側相繞組內(nèi)均可流通。yn,y;y,yn連接 零序電流只能在yn、yn側流通。在零序電流可以流通的連接組中,其零序阻抗的大小還與變壓器的磁路結構有關。結論結論3:對稱運行的分析步驟對稱運行的分析步驟列出端點方程式把不對稱的三相電壓和電流分解為對稱分量列出相序方程式,畫出等效電路圖求解電流和電壓,或作出相量圖用于定性分析2。

39、對稱分量法應用。對稱分量法應用2.3 三相變壓器不對稱運行分析三相變壓器不對稱運行分析2。對稱分量法應用。對稱分量法應用 2.4 同步發(fā)電機不對稱運行分析(同步發(fā)電機不對稱運行分析(湯書湯書p238,p278)本節(jié)主要內(nèi)容:l同步發(fā)電機不對稱運行下各序阻抗與等效電路l同步發(fā)電機幾種短路情況的分析與比較短路時的電樞反應(簡單分析)同步發(fā)電機不對稱系統(tǒng)中的正序分量:同步發(fā)電機不對稱系統(tǒng)中的正序分量:產(chǎn)生正序旋轉磁場同步速;轉子也是同步速,故不在轉子繞組中感應電勢,即同步電機的對稱運行情況.正序電抗:轉子同步旋轉,勵磁繞組接通,電樞三相繞組流過正序電流時同步電機所表現(xiàn)出來的阻抗,即同步電抗。t6-5

40、6sxx 同步發(fā)電機不對稱系統(tǒng)中的零序分量:同步發(fā)電機不對稱系統(tǒng)中的零序分量:三相零序基波磁勢合成為零,在氣隙中不產(chǎn)生零序磁場。各相電樞繞組中的零序電流分量在各相繞組周圍產(chǎn)生零序漏磁通零序電抗:轉子正向同步旋轉,勵磁繞組短接,電樞三相繞組流過零序電流時,同步電機所表現(xiàn)出來的阻抗,即漏電抗。t6-592。對稱分量法應用。對稱分量法應用 2.4 同步發(fā)電機不對稱運行分析同步發(fā)電機不對稱運行分析同步發(fā)電機不對稱系統(tǒng)中的負序分量:同步發(fā)電機不對稱系統(tǒng)中的負序分量:產(chǎn)生負序旋轉磁場同步速,但反向;轉子同步速,故負序磁場相對運動速度為2n1,在轉子繞組中感應f2=2f1的交變電勢,產(chǎn)生交變電流,起削弱負序

41、磁場的作用,使氣隙中的合成負序磁場減弱,相相當于異步電機的轉子短路情況當于異步電機的轉子短路情況,等效電抗很小。負序電抗:轉子正向同步旋轉,勵磁繞組短接,電樞三相繞組流過負序電流時,同步電機所表現(xiàn)出來的阻抗。sxx 負序電流的負序電流的副作用作用定子負序電流在轉子上感應電流,產(chǎn)生附加的轉子銅損耗;定子負序磁場引起轉子表面的渦流損耗,產(chǎn)生附加表面損耗;定子負序磁場與正序磁場相互作用,產(chǎn)生2f1頻率的交變電磁轉矩,引起振動規(guī)定:規(guī)定:在額定負載連續(xù)運行時,汽輪發(fā)電機三相電流之差,不得超過額定值的10:水輪發(fā)電機和同步補償機的三相電流之差,不得超過額定值的20,同時任一相的電流不得大于額定值。2。對

42、稱分量法應用。對稱分量法應用 2.4 同步發(fā)電機不對稱運行分析同步發(fā)電機不對稱運行分析sajxrjxrz ee0二、同步電機的各序等效電路二、同步電機的各序等效電路勵磁電勢由于電機電樞繞組結構的對稱性是對稱正序電勢 電樞反應電勢與電樞電流相序有關,用不同的電抗表示正序阻抗:正序阻抗:穩(wěn)態(tài)運行時,正序磁場與轉子無相對運動,正序阻抗即同步電抗隱極機:凸極機:不對稱短路時:正序電流為純感性電流,900,qdiiidqxxxdxx 2。對稱分量法應用。對稱分量法應用 2.4 同步發(fā)電機不對稱運行分析同步發(fā)電機不對稱運行分析負序阻抗:負序阻抗:當轉子正向同步旋轉,勵磁繞組短路(e0-=0),電樞加上對稱的負序電壓時,

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