第十六次課同發(fā)機(jī)的不對(duì)稱MicrosoftPowerPoint演示文稿(2)

1、第十四章第十四章 同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行稱運(yùn)行第一節(jié)第一節(jié) 同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路一、同步電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行一、同步電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行二、正序、負(fù)序、零序電流或電壓二、正序、負(fù)序、零序電流或電壓三、正序、負(fù)序、零序阻抗三、正序、負(fù)序、零序阻抗四、各序的等效電路四、各序的等效電路一 不對(duì)稱運(yùn)行 三相負(fù)載不對(duì)稱三相負(fù)載不對(duì)稱 分析方法分析方法對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 電樞反應(yīng)磁勢(shì)為橢圓形磁勢(shì)，產(chǎn)生橢圓形橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)第一節(jié)第一節(jié) 同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路一、同步電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行一、同步電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行（一）、不對(duì)稱運(yùn)行的概念

2、（一）、不對(duì)稱運(yùn)行的概念 發(fā)電機(jī)是根據(jù)三相電流平衡對(duì)稱的工況下長(zhǎng)期運(yùn)行的原則設(shè)計(jì)制造的，因而在使用時(shí)盡量讓同步電機(jī)在對(duì)稱情況下運(yùn)行。然而有時(shí)會(huì)遇到各種原因?qū)е峦桨l(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行。當(dāng)同步發(fā)電機(jī)接有容量較大的單相負(fù)載（如單相電爐，民用電中的照明與家用電器，工業(yè)中的電氣鐵軌采用單相電源為牽引電機(jī)供電）發(fā)生不對(duì)稱故障(如單相或兩相短路時(shí))發(fā)電機(jī)即處于不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行屬于異常運(yùn)行狀態(tài)，即介于正常和具有破壞性的事故運(yùn)行之間的一種運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 所謂對(duì)稱分量法是把一組不對(duì)稱的三相電壓（或電流）分解為三組對(duì)稱的正序、負(fù)序、零序電壓（或電流），先按各序?qū)ΨQ的三相系統(tǒng)單獨(dú)

3、作用的情況分別計(jì)算，再把結(jié)果疊加就得到原來(lái)那組不對(duì)稱三相電壓（或電流）。如下：設(shè)三相不對(duì)稱電流為 、 、 ，按對(duì)稱分量法可分解為正序、負(fù)序、零序三相對(duì)稱分量電流000aaaabbbbccccIIIIIIIIIIIIcIaIbI對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 把不對(duì)稱的三相系把不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為三個(gè)獨(dú)立統(tǒng)分解為三個(gè)獨(dú)立的對(duì)稱系統(tǒng)，的對(duì)稱系統(tǒng)，即正即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和和零序系統(tǒng)零序系統(tǒng)其中正序電流：其中正序電流：為大小相等、相位互差 、相序分別為a-b-c的三相電流；120aIbIcIsinsin(120 )sin(120 )ambmcmiItiItiIt2,bacaIa IIaI12

4、022403,1jjaeaeacIcIcI 負(fù)序電流：為大小相等、相位互差 、相序分別為a-c-b的三相電流；1202,bacaIaIIa IbIaIcIsinsin(120 )sin(120 )amcmbmiItiItiIt12022403,1jjaeaeabIaIcIbIaI 零序電流為：大小相等、相位相同的三相電流。 000abcIIIcIbIaI000aaaabbbbccccIIIIIIIIIIII22000,bacabacaabcIa IIaIIaIIa IIII12022403,1jjaeaea211aa02020aaaabaaacaaaIIIIIa IaIIIaIa II2201

5、()31()31()3aabcaabcaabcIIaIa IIIa IaIIIII 三、正序、負(fù)序、零序阻抗三、正序、負(fù)序、零序阻抗 電樞反應(yīng)電勢(shì)與電樞電流性質(zhì)有關(guān)，用不同的電抗表示1. 正序阻抗2. 負(fù)序阻抗3. 零序阻抗 正序電流（電壓）正序電流（電壓）-正序阻抗正序阻抗 負(fù)序電流（電壓）負(fù)序電流（電壓） -負(fù)序阻抗負(fù)序阻抗 零序電流（電壓）零序電流（電壓） -零序阻抗零序阻抗第一節(jié)第一節(jié) 同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路同步電機(jī)的各序阻抗與等效電路不對(duì)稱三相電流流過對(duì)稱三相繞組的基波磁勢(shì) 將不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為三個(gè)對(duì)稱的系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)。 每相電流分解為三個(gè)分量，每相磁

6、勢(shì)也可分解為三個(gè)分量。 當(dāng)正序電流流過三相繞組時(shí)，產(chǎn)生正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，亦稱正序旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) 當(dāng)負(fù)序電流流過三相繞組時(shí)，產(chǎn)生負(fù)向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) 當(dāng)電流為一不對(duì)稱的三相電流，合成磁勢(shì)將有兩個(gè)分量，正序分量和負(fù)序分量，各以同步速向相反方向旋轉(zhuǎn)。在任一瞬間的合成磁勢(shì)仍按正弦分布，用旋轉(zhuǎn)矢量表示為空間矢量和，不同時(shí)刻，有不同的振幅，其端點(diǎn)軌跡為一橢圓tFFFFvuF2cos22222不對(duì)稱中的正序分量-正序阻抗 正序分量： 產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速即與轉(zhuǎn)子同速 不在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)，即同步電機(jī)的對(duì)稱運(yùn)行情況，正序電抗即同步電抗sxx 正序阻抗 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，正序磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，正序阻抗即同步電抗

7、 隱極機(jī) 凸極機(jī)短路時(shí)，正序電流為純感性電流，900,qdIIIsajxrjxrZdxx 不對(duì)稱中的負(fù)序分量-負(fù)序阻抗 負(fù)序分量： 產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速，與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反 相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為2n1，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)f2=2f1的交變電勢(shì)，產(chǎn)生交變電流，起削弱負(fù)序磁場(chǎng)的作用，使氣隙中的合成負(fù)序磁場(chǎng)減弱，相當(dāng)于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子短路情況相當(dāng)于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子短路情況，等效電抗很小。sxx 負(fù)序電流的副副作用1. 負(fù)序感應(yīng)電流，產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)子銅損耗2. 負(fù)序磁場(chǎng)引起轉(zhuǎn)子表面的渦流損耗，產(chǎn)生附加表面損耗3. 負(fù)序磁場(chǎng)與正序磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生2f1頻率的交變電磁轉(zhuǎn)矩，引起振動(dòng)規(guī)定：在額定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)，汽輪

8、發(fā)電機(jī)三相電流之差，不得超過額定值的10：水輪發(fā)電機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)的三相電流之差，不得超過額定疽的20，同時(shí)任一相的電流不得大于額定值。 負(fù)序阻抗 當(dāng)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組短路，電樞加上對(duì)稱的負(fù)序電壓時(shí)，負(fù)序電樞電流所遇到的阻抗（用作測(cè)量原理）（用作測(cè)量原理） 負(fù)序電流產(chǎn)生的反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)正向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速為兩倍同步轉(zhuǎn)速，從電磁關(guān)系來(lái)看，同步電機(jī)如一臺(tái)轉(zhuǎn)差率s=2的異步電動(dòng)機(jī) jxrZ負(fù)序阻抗的簡(jiǎn)單分析 假設(shè)負(fù)序磁場(chǎng)比轉(zhuǎn)子漏磁通大得多，則 假設(shè)電機(jī)阻尼作用強(qiáng)（如整塊實(shí)心轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機(jī)），則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流大，其去磁作用使負(fù)序磁場(chǎng)大大削弱2xxm21xxx反應(yīng)負(fù)序磁場(chǎng)的作用反應(yīng)負(fù)序磁場(chǎng)的作用

9、1xx 凸極電機(jī)負(fù)序阻抗簡(jiǎn)單分析Dqxxaradx2frfx2DdrDdxdZxaraqx2DqrqZ勵(lì)磁 阻尼負(fù)序磁場(chǎng)軸線與直軸重合負(fù)序磁場(chǎng)軸線與交軸重合不對(duì)稱中的零序分量-零序電抗 零序分量： 三相零序基波磁勢(shì)合成為零，在氣隙中不產(chǎn)生零序磁場(chǎng)。 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 零序電抗為漏電抗零序阻抗 當(dāng)轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組短接，電樞通過零序電流時(shí)所遇到的阻抗 三相繞組中零序電流產(chǎn)生的三個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)基波分量合成為零，即不產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 三及其倍數(shù)次空間諧波合成諧波脈動(dòng)磁勢(shì)，對(duì)零序阻抗產(chǎn)生影響，且隨轉(zhuǎn)子位置（直軸、交軸）的變化而產(chǎn)生脈動(dòng)，性質(zhì)為漏抗性質(zhì)（諧波

10、漏抗） 每相繞組周圍產(chǎn)生漏磁通，影響零序阻抗。034cos32coscossin01,01xxxtFftx各序等效電路00000ZIUZIUZIEUAAAAAAA注意注意：勵(lì)磁磁場(chǎng)只在電樞繞組中勵(lì)磁磁場(chǎng)只在電樞繞組中感應(yīng)產(chǎn)生有正序電勢(shì)感應(yīng)產(chǎn)生有正序電勢(shì)大連理工大學(xué)電氣工程系三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、主要部件一、主要部件1. 定子（電樞）定子（電樞）2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊成。由硅鋼片疊成。對(duì)稱三相繞組。對(duì)稱三相繞組。(1)定子鐵心：定子鐵心：(2)定子繞組：定子繞組：(3)機(jī)座和端蓋等。機(jī)座和端蓋等。(1)轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心： 由整塊鑄（鍛）鋼制成。由整塊鑄（鍛）鋼制成。

11、(2)勵(lì)磁繞組：勵(lì)磁繞組： 工作時(shí)施加直流勵(lì)磁。工作時(shí)施加直流勵(lì)磁。(3)阻尼繞組和轉(zhuǎn)軸等。阻尼繞組和轉(zhuǎn)軸等。阻尼繞組阻尼繞組阻尼繞組的作用阻尼繞組的作用 一般大中型同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上，除裝有勵(lì)磁繞組外，還裝有阻尼繞組。阻尼繞組與籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的籠型繞組結(jié)構(gòu)相似，整個(gè)阻尼繞組由插人極靴孔內(nèi)的銅條和端接短路銅環(huán)焊接組成。 阻尼繞組主要有以下兩個(gè)作用: (1)在同步電動(dòng)機(jī)異步啟動(dòng)時(shí)像籠型異步電動(dòng)機(jī)那樣利用阻在同步電動(dòng)機(jī)異步啟動(dòng)時(shí)像籠型異步電動(dòng)機(jī)那樣利用阻尼繞組中的感應(yīng)電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生異步尼繞組中的感應(yīng)電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生異步啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩使同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)起來(lái)。所以又稱阻尼繞組

12、為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩使同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)起來(lái)。所以又稱阻尼繞組為啟動(dòng)繞組。啟動(dòng)繞組。 (2)在同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中發(fā)生振蕩時(shí)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間有相在同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中發(fā)生振蕩時(shí)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，阻尼繞組中便產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁對(duì)運(yùn)動(dòng)，阻尼繞組中便產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用場(chǎng)相互作用.產(chǎn)生阻止轉(zhuǎn)子相對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)矩從而產(chǎn)生阻止轉(zhuǎn)子相對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)矩從而減弱同步電動(dòng)機(jī)的震蕩，這就是減弱同步電動(dòng)機(jī)的震蕩，這就是阻尼阻尼的含義。的含義。 阻尼繞組的作用阻尼繞組的作用 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)有交,直軸阻尼繞組。阻尼繞組在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組外疊加的一個(gè)短路鼠籠環(huán),其作用也相當(dāng)于一個(gè)隨轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)的“鼠籠異步電機(jī)”,對(duì)發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定起調(diào)節(jié)作用。 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí),由于定轉(zhuǎn)