同步发电机的基本方程ppt课件.pptx
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1、1/79第第3 3章章 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程一一基本前提基本前提二二同步发电机的同步发电机的原始原始方程方程三三dq0dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程四四同步电机的同步电机的对称稳态对称稳态运行运行2/79思考题思考题 1. 什么是理想化同步电机?什么是理想化同步电机?2. 同步电机原始方程有什么特点?为什么?同步电机原始方程有什么特点?为什么?3. 为什么采用为什么采用 dq0坐标系可以解决磁链方程的变系坐标系可以解决磁链方程的变系数问题?数问题?4. 什么是派克变换?什么是派克变换?5. 画出凸极发动机稳态运行的等值电路、电势相画出凸极发动机稳态运行的等值
2、电路、电势相量图?量图?6. 掌握空载电势、同步电抗?掌握空载电势、同步电抗?3/793.1 3.1 基本前提基本前提n磁路:忽略磁路:忽略饱和饱和、磁滞磁滞、涡流涡流。 认为导磁系数为常数。认为导磁系数为常数。叠加叠加原理。原理。n定子结构:结构相同,空间相差定子结构:结构相同,空间相差120。n转子结构:纵轴和横轴分别转子结构:纵轴和横轴分别对称对称。n转子和定子转子和定子表面光滑表面光滑,忽略导体槽和通风槽影响。,忽略导体槽和通风槽影响。n空载电动势是空载电动势是正弦正弦函数。函数。1) 1) 理想同步电机理想同步电机 4/793.1 3.1 基本前提基本前提n 定子:定子:a、b、c三
3、相。三相。n 转子:纵轴:励磁绕组转子:纵轴:励磁绕组f、阻尼绕组、阻尼绕组D; 横轴:横轴:阻尼绕组阻尼绕组g、阻尼绕组、阻尼绕组Q。2) 2) 绕组绕组 5/793.1 3.1 基本前提基本前提3) 3) 参考方向的选取参考方向的选取定子电量定子电量 abcLaaLbbLccRRRiaicibvavbvceaebec电流:电流:由机由机端流出端流出电动势:与电流电动势:与电流同向同向电压:与电压:与电流反向电流反向+- -aaaiRvaaaiRevaae发电机惯例发电机惯例6/793.1 3.1 基本前提基本前提3) 3) 参考方向的选取参考方向的选取转子电量转子电量 vfRfLfifRD
4、LDiDRQLQiQ电动势:与电流电动势:与电流同向同向外加励磁电压:与外加励磁电压:与电流反向电流反向阻尼回路外加电压为零。阻尼回路外加电压为零。efeDeQ+- -ffffiRvffffiRevffe7/793.1 3.1 基本前提基本前提3) 3) 参考方向的选取参考方向的选取轴线轴线 aacbbcxyzifiDiQqd定子绕组磁链:轴线方向。定子绕组磁链:轴线方向。有的文献规定:有的文献规定:转子:转子:横轴横轴超前超前90 定子绕组定子绕组磁链:轴线磁链:轴线反反方向。方向。转转子绕组磁链:轴线方向。子绕组磁链:轴线方向。转子:纵轴超前横轴转子:纵轴超前横轴908/793.2 3.2
5、 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程1) 1) 电势方程电势方程 QDfcbaQDfQDfcbafcba0000000000000000iiiiiiRRRRRRvvvv9/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程1) 1) 电势方程电势方程 fDQabcRSfDQabcfDQabc00iiRRvv10/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程2) 2) 磁链方程磁链方程 QDfcbaDQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiii
6、LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL11/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程2) 2) 磁链方程磁链方程 fDQabcRRRSSRSSfDQabciiLLLL12/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数定子自感系数定子自感系数 a = 0 = 90axdaxda13/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数定子自感系数定子自感系数 a = 180 = 270axdaxda14/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程
7、3) 3) 电感系数电感系数定子自感系数定子自感系数 4cos2cos420aalllLl0l22cos20aallL0Laa90180270360)120(2cos)120(2cos20cc20bbllLllL15/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数定子互感系数定子互感系数 = -30aabbxydaabbxyd = 6016/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数定子互感系数定子互感系数 = 150aabbxydaabbxyd = 24017/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步
8、发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数定子互感系数定子互感系数 m0m2-30Lab60150240330)150(2cos)90(2cos)30(2cos20acca20cbbc20baabmmLLmmLLmmLL22lm 18/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数转子自感和互感系数转子自感和互感系数 ifiDiQqdconstDffD LLDDDfffLLLL19/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数转子自感和互感系数转子自感和互感系数 ifiDiQqd00QDDQQffQLLLL
9、QQQLL20/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数定子定子与转子间与转子间互感系数互感系数 a = 0 = 90axdaxda21/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数定子与转子间互感系数定子与转子间互感系数 a = 180 = 270axdaxda22/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数定子与转子间互感系数定子与转子间互感系数 0Laf90180270 360maf)120cos()120cos(cosaffccfaffbbfaffa
10、afmLLmLLmLL)120cos()120cos(cosaDDccDaDDbbDaDDaaDmLLmLLmLL23/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数定子定子与转子间与转子间互感系数互感系数 a = 0 = 90axdaxdaqq24/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数定子与转子间互感系数定子与转子间互感系数 a = 180 = 270axdaxdaqq25/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程3) 3) 电感系数电感系数定子与转子间互感系数定子与转子间互感系
11、数 maQ)120sin()120sin(sinaQQccQaQQbbQaQQaaQmLLmLLmLL0Laf9018027036026/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程4)4) 原始方程的特点原始方程的特点 n除转子的自感和互感系数外,其他电感系数都除转子的自感和互感系数外,其他电感系数都随转子角随转子角的而周期变化,是时间的函数;的而周期变化,是时间的函数;n磁链方程代入电势方程,微分方程;磁链方程代入电势方程,微分方程;n求解困难求解困难坐标变换坐标变换(派克变换派克变换)。27/793.2 3.2 同步发电机的原始方程同步发电机的原始方程5)5) 原始方程的
12、电感系数变化的原因原始方程的电感系数变化的原因 n定子、转子绕组间的相对运动,使它们之间的定子、转子绕组间的相对运动,使它们之间的互感系数发生周期变化;互感系数发生周期变化;n转子在磁路上只是分别对于转子在磁路上只是分别对于d轴和轴和q轴对称而轴对称而不是随意对称的;定子各绕组电感系数作周期不是随意对称的;定子各绕组电感系数作周期性变化。性变化。28/793.2 dq03.2 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程n同步电机稳态运行时,电枢磁势幅值不变,转同步电机稳态运行时,电枢磁势幅值不变,转速恒定,对于转子相对静止。速恒定,对于转子相对静止。1)1) 坐标变换和坐标变换和dq0dq
13、0系统系统电枢磁势电枢磁势 双反应理论电枢磁势对转子磁场的作用分电枢磁势对转子磁场的作用分解为纵轴分量和横轴分量解为纵轴分量和横轴分量29/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程1) 坐标变换和坐标变换和dq0系统系统电流电流通用向量通用向量 idacbqdiqiaicibaFkI电流电流通用向量通用向量电枢磁势矢量电枢磁势矢量aFI30/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程1) 坐标变换和坐标变换和dq0系统系统电流电流通用向量通用向量 idacbqdiq)cos( IidaFI)sin( Iiq31/793.3 dq03
14、.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程1) 坐标变换和坐标变换和dq0系统系统电流电流通用向量通用向量 acbqdiaicibaFIcosIia)120cos(Iib)120cos(Iic)cos( Iid)sin( Iiq32/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程1) 坐标变换和坐标变换和dq0系统系统派克变换派克变换 )120cos()120cos(cos32cbadiiii)120sin()120sin(sin32cbaqiiii310cbaiiiiacbqdiaic33/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电
15、机方程1) 坐标变换和坐标变换和dq0系统系统派克变换派克变换 cbaqdiiiiii212121)120sin()120sin(sin)120cos()120cos(cos320abcqdiPi0派克变换派克变换34/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程1) 坐标变换和坐标变换和dq0系统系统派克变换派克变换 01)120sin()120cos(1)120sin()120cos(1sincosiiiiiiqdcba01qdabciPi35/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程1) 坐标变换和坐标变换和dq0系统系统几种特
16、殊的电流变换几种特殊的电流变换 idacbqdiq)cos( IidaFI)sin( Iiq36/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程1) 坐标变换和坐标变换和dq0系统系统几种特殊的电流变换几种特殊的电流变换 cosIia)120cos(Iib)120cos(Iic) ()cos()cos(00tIIidt 0t0) ()sin()sin(00tIIiq37/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程1) 坐标变换和坐标变换和dq0系统系统直流直流 )120cos()120cos(cos000IiIiIicba0)sin()c
17、os(00000itIitIiqd38/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程1) 坐标变换和坐标变换和dq0系统系统基频交流基频交流 )120cos()120cos()cos(000tIitIitIicba0)sin()cos(00000iIiIiqd39/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程)1202cos()1202cos()2cos(000tIitIitIicba1) 坐标变换和坐标变换和dq0系统系统倍频交流倍频交流 0)sin()cos(00000itIitIiqd40/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同
18、步电机方程坐标系的同步电机方程2) dq0系统的电势方程系统的电势方程 fDQabcRSfDQabcfDQabc00iiRRvvabcSabcabciRv41/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程2) dq0系统的电势方程系统的电势方程 abcSabcabciRvabcSabcabciPRPPvabcdq0Pabcabcdq0PPdq01dq0abcdq0abcPPPPdq0Sabcdq0iRPvdq0Sdq01dq0dq0iRPPv00000001PP42/793.3 dq03.3 dq0坐标系的同步电机方程坐标系的同步电机方程2) dq0系统的电势方程系
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