电机学课程学习.pptx

《电机学课程学习.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机学课程学习.pptx（41页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1电机学电机学第一页，共41页。基本概念基本概念不对称运行状态(zhungti)的主要原因：外施电压不对称。三相电流也不对称。各相负载阻抗不对称。当初级外施电压对称，三相电流不对称。不对称的三相电流流经变压器，导致各相阻抗压降不相等，从而次级电压也不对称。外施电压和负载阻抗均不对称。第1页/共41页第二页，共41页。着重(zhuzhng)分析n n不对称运行的分析方法n n正序阻抗、负序阻抗及零序阻抗的物理概念(ginin)及测量方法n n危害性三相变压器在Y，yn连接时相电压中点浮动的原因及其危害第2页/共41页第三页，共41页。n n对对称称的的三三相相系系统统：三三相相中中的的电电

2、压压UaUa、UbUb、UcUc对对称称，只只有有一一个个独独立立(dl)(dl)变变量量。如如三三相相相相序序为为a a、b b、c c，由由UaUa得得出其余两相电压出其余两相电压n nUb=2 Ua,Uc=UaUb=2 Ua,Uc=Ua(41)(41)n n复数算子复数算子ej120ej120e-j240e-j240n n=cos120+j sin120 =cos120+j sin120 n n22ej240ej240e-j120e-j120n n33ej360ej360ej0ej01 1ABC第一节第一节 对称对称(duchn)分量法分量法第3页/共41页第四页，共41页。n n三三相

3、相不不对对称称系系统统：三三相相中中的的电电 压压 UaUa、UbUb、UcUc互互 不不 相相 关关(xinggun)(xinggun)大大小小不不一一定定相等，相位关系不固定相等，相位关系不固定n nUaUa、UbUb、UcUc为三个独立变量为三个独立变量第4页/共41页第五页，共41页。n n把不对称的三相系统分解把不对称的三相系统分解把不对称的三相系统分解把不对称的三相系统分解(fnji)(fnji)(fnji)(fnji)为三个独立的对为三个独立的对为三个独立的对为三个独立的对称系统，即正序系统、负称系统，即正序系统、负称系统，即正序系统、负称系统，即正序系统、负序系统和零序系统序系

4、统和零序系统序系统和零序系统序系统和零序系统第5页/共41页第六页，共41页。例：例：n nUa、Ub、Uc为不对称(duchn)三相电压n n下标“+”、“-”、“0”分别表示正序、负序和零序第6页/共41页第七页，共41页。第7页/共41页第八页，共41页。正序电压正序电压Ua+、Ub+、Uc+组成组成(z chn)正序正序系统系统约束条件Ub+=2 Ua+,Uc+=Ua+性质(xngzh)：每相大小相等，彼此相位差120，相序为a-b-c。A+B+C+第8页/共41页第九页，共41页。各相负序电压各相负序电压(diny)Ua-、Ub-、Uc-组成负序系统组成负序系统n n约束条件n nU

5、b-=Ua-,Uc-=2Ua-n n性质(xngzh)：每相大小相等，彼此相位差120，相序为a-c-b。A-C-B-逆时针第9页/共41页第十页，共41页。各相零序电压各相零序电压(diny)Ua0、Ub0、Uc0组成零序系统组成零序系统n n约束条件n nUb0=Ua0,Uc0=Ua0n n性质：每相大小相等且同相位(xingwi)。n n共同性质：三相大小相等，彼此之间相位(xingwi)差相等A0B0C0第10页/共41页第十一页，共41页。第11页/共41页第十二页，共41页。例题例题(lt)1.设有一不对称三相电压2.将其分解(fnji)为对称分量。显然(xinrn)，各相大小不等

6、，相位差也不相同，为不对称电压。表示为复数形式：分解为对称分量：第12页/共41页第十三页，共41页。（1）正序、负序和零序系统都是对称系统。当求得各个对称分量后，再把各相的三个分量叠加便得到不对称运行情形。（2）不同相序具有不同阻抗参数，电流流经电机和变压器具有 不 同 物 理 性 质(wl xngzh)。（3）对称分量法根据叠加原理，只适用于线性参数的电路中。结论(jiln)第13页/共41页第十四页，共41页。1.零序电流零序电流(dinli)在变在变压器绕组中的流通压器绕组中的流通n n零序电流能否流通与三相绕组的连接零序电流能否流通与三相绕组的连接(linji)(linji)方式有关

7、。方式有关。n nY Y接法中无法流通接法中无法流通n nYNYN接法可以流通接法可以流通n nD D接接法法线线电电流流不不能能流流通通零零序序电电流流，但但其其闭闭合合回回路路能能为为零零序序电电流流提提供供通通路路，如如果果另另一一方方有有零零序序电电流流，通通过过感感应应也也会会在在D D接接法法绕组中产生零序电流。绕组中产生零序电流。n nY Y，y y；Y Y，d d；D D，y y；D D，dd无零序电流无零序电流n nYNYN，d d和和D D，ynyn接接法法如如YNYN、ynyn中中有有零零序序电电流流，d d、D D中中也也感感应应零零序电流。序电流。n nYNYN，y

8、y和和Y Y，ynyn接接法法当当YNYN、ynyn中中有有零零序序电电流流，y y、Y Y中中也也不不会会有有零序电流。零序电流。第14页/共41页第十五页，共41页。2.零序磁通在铁芯中零序磁通在铁芯中流通流通(litng)路径路径n n由于三相的零序电流在时间上同相位，所产生的三相零序磁通及其感应的三相零序电势(dinsh)各相均同相位。n n零序磁通及其感应电势(dinsh)的大小与磁路系统有关。第15页/共41页第十六页，共41页。(1)三相三相(sn xin)磁路相关磁路相关n n零序磁通只匝链各自绕组，以 变 压 器 油 及 油 箱(yuxing)壁为回路，磁阻较大，零序激磁阻抗

9、较小n n Zm0 Zm Zm0*大约(dyu)为0.31Zm*大约(dyu)是20以上第16页/共41页第十七页，共41页。第三节第三节第三节第三节 三相三相三相三相(sn xin)(sn xin)变压器变压器变压器变压器Y Y，ynyn连接单相运行连接单相运行连接单相运行连接单相运行n n假设(jish)：外施电压为对称三相电压n n目的：分析Y，yn接法中的零序电流的影响零序电流由次级侧有中线电流引起由次级侧有中线电流引起初级侧无零序电流，但感应零序（相）电势，有较大零序阻抗。如果Z0较大，较小的中线电流会造成相电压较大的不对称。其不对不对称的程度还与变压器的磁路有关称的程度还与变压器的

10、磁路有关。第17页/共41页第十八页，共41页。外施对称(duchn)三相电压在a相接(xin ji)单相负载ZL负载电流I初级(chj)侧电流IA、IB、IC初级(chj)、次级侧相电压UA、UB、UC和Ua、Ub、Uc。第18页/共41页第十九页，共41页。步骤步骤(bzhu)1.列出端点方程列出端点方程第19页/共41页第二十页，共41页。步骤步骤(bzhu)2.分解为不对称分分解为不对称分量量初级侧星形连接，无零序电流通路，相电流只有正序与负序分量第20页/共41页第二十一页，共41页。n n条件条件条件条件:外施线电压为对称，没有负序分量电压和零序分量电压，各外施线电压为对称，没有负

11、序分量电压和零序分量电压，各外施线电压为对称，没有负序分量电压和零序分量电压，各外施线电压为对称，没有负序分量电压和零序分量电压，各绕组绕组绕组绕组(roz)(roz)(roz)(roz)上的正序电压上的正序电压上的正序电压上的正序电压UA+UA+UA+UA+、UB+UB+UB+UB+、UC+UC+UC+UC+即为电源相电压。即为电源相电压。即为电源相电压。即为电源相电压。n n次级侧产生负序分量电流和零序分量电流，产生相应的负序磁通和次级侧产生负序分量电流和零序分量电流，产生相应的负序磁通和次级侧产生负序分量电流和零序分量电流，产生相应的负序磁通和次级侧产生负序分量电流和零序分量电流，产生相

12、应的负序磁通和零序磁通，在初级、次级绕组零序磁通，在初级、次级绕组零序磁通，在初级、次级绕组零序磁通，在初级、次级绕组(roz)(roz)(roz)(roz)中感应负序分量电压和零序中感应负序分量电压和零序中感应负序分量电压和零序中感应负序分量电压和零序分量电压。分量电压。分量电压。分量电压。n n初级侧中感应的负序电压产生初级侧负序电流初级侧中感应的负序电压产生初级侧负序电流初级侧中感应的负序电压产生初级侧负序电流初级侧中感应的负序电压产生初级侧负序电流IA-IA-IA-IA-、IB-IB-IB-IB-、IC-IC-IC-IC-，以，以，以，以电源为回路，对负序电流初级、次级磁势平衡，不建立

13、负序主磁通，电源为回路，对负序电流初级、次级磁势平衡，不建立负序主磁通，电源为回路，对负序电流初级、次级磁势平衡，不建立负序主磁通，电源为回路，对负序电流初级、次级磁势平衡，不建立负序主磁通，负序压降即为负序阻抗压降（漏电抗压降），值不大。负序压降即为负序阻抗压降（漏电抗压降），值不大。负序压降即为负序阻抗压降（漏电抗压降），值不大。负序压降即为负序阻抗压降（漏电抗压降），值不大。电压电压(diny)分析分析.正序，负序，零序正序，负序，零序第21页/共41页第二十二页，共41页。n n在在Y Y，ynyn接法中，零序电流只能在次级侧流通，在初级侧电路中虽感接法中，零序电流只能在次级侧流通，在

14、初级侧电路中虽感应有零序电势，但无零序电流流通。应有零序电势，但无零序电流流通。n nIa0Ia0、IboIbo、Ic0Ic0为激磁性质电流，建立为激磁性质电流，建立(jinl)(jinl)起同时和原、副线圈交起同时和原、副线圈交链的零序主磁通，在原、副线圈中感应零序电势链的零序主磁通，在原、副线圈中感应零序电势E0E0。n n初级侧的零序电压即等于零序电势。初级侧的零序电压即等于零序电势。步骤步骤(bzhu)3.相序相序方程式方程式第22页/共41页第二十三页，共41页。由于原方外施电压是由于原方外施电压是三相对称的，无负序三相对称的，无负序分量，即分量，即UA-=0。但原方的负序电流以但原

15、方的负序电流以电源为路径，等效电电源为路径，等效电路中原方是短路的。路中原方是短路的。第23页/共41页第二十四页，共41页。a相电流为：负载(fzi)电流为：如略去Zk和Z2步骤步骤(bzhu)4.求解求解零序激磁阻抗相当于在负载零序激磁阻抗相当于在负载中增加了一个阻抗中增加了一个阻抗Zm0/3第24页/共41页第二十五页，共41页。中点浮动中点浮动(fdng)n n外施电压对称，当次级侧接有单相负载后，在每相绕组上都叠加有零序电势，造成相电压不对称，在相量图中表现(bioxin)为相电压中点O偏离了线电压三角形的几何中心O。n n中点浮动的程度主要取决于零序电势E0，E0的大小取决于零序电

16、流的大小和磁路结构。第25页/共41页第二十六页，共41页。第26页/共41页第二十七页，共41页。n n三芯柱结构，零序磁通的磁阻较三芯柱结构，零序磁通的磁阻较大大(即即zm0较小较小)。适当地限制中。适当地限制中线电流，则线电流，则E0不会太大。运行不会太大。运行(ynxng)规程规定三芯柱变压规程规定三芯柱变压器如按器如按Y，yn接法运行接法运行(ynxng)应限制中线电流不超应限制中线电流不超过过0.25 IN。n n中线电流中线电流I0Ia+Ib+Ic3Ia0n n 则：则：Ia0应小于应小于0.0833INn n设设zm0*=0.6，Ia0=0.0833INn n则则E0*Ia0*

17、zm0*0.05，相，相电压偏移不大。电压偏移不大。n n影响：零序磁通途经变压器油箱，影响：零序磁通途经变压器油箱，引起油箱壁局部发热。引起油箱壁局部发热。第27页/共41页第二十八页，共41页。n n三相变压器组，各相磁路三相变压器组，各相磁路(c l)独立，零序磁阻较小，独立，零序磁阻较小，Zm0Zm。很小的零序电流也会感应。很小的零序电流也会感应很大的零序电势，中点有较大的很大的零序电势，中点有较大的浮动，造成相电压严重不对称。浮动，造成相电压严重不对称。n n如一相发生短路，即如一相发生短路，即ZL0n n -I=3UA+/Zm=3I0 短路电流短路电流仅为正常激磁电流的仅为正常激磁

18、电流的3倍倍n nUa0，则，则E0UA+，零序，零序电势大，中点浮动到电势大，中点浮动到A顶点顶点n n叠加于叠加于BC相，相，B、C相电压相电压均等于原额定线电压倍。均等于原额定线电压倍。n n结论：三相变压器组不能接成结论：三相变压器组不能接成Y，yn运行。运行。第28页/共41页第二十九页，共41页。小小 结（结（1）n n不对称运行的分析常采用对称分量法把不对称的三相电压或电流用对称分量法分解为对称的正序分量系统、负序分量系统和零序分量系统。分别对各对称分量系统作用下的运行情况(qngkung)进行分析，然后把各分量系统的分析结果叠加起来，便得到不对称运行时总的分析结果。第29页/共

19、41页第三十页，共41页。小小 结（结（2）n n零序分量电流三相同相，其流经变压器的情况零序分量电流三相同相，其流经变压器的情况与变压器的连接方法与变压器的连接方法(fngf)(fngf)有关：有关：n nY Y，y y；Y Y，d d；D D，y y；D D，d d连接无零序连接无零序电流。电流。n nYNYN，d d；D D，ynyn连接零序电流在双侧绕连接零序电流在双侧绕组内均可流通。组内均可流通。n nYNYN，y y；Y Y，ynyn连接零序电流只能在连接零序电流只能在YNYN、ynyn侧流通。侧流通。n n在零序电流可以流通的连接组中，其零序阻抗在零序电流可以流通的连接组中，其零

20、序阻抗的大小还与变压器的磁路结构有关。的大小还与变压器的磁路结构有关。第30页/共41页第三十一页，共41页。小小 结（结（3）不对称运行的分析不对称运行的分析(fnx)步骤步骤n n列出端点方程式列出端点方程式n n把不对称的三相电压和电流分解把不对称的三相电压和电流分解(fnji)(fnji)为对称分量为对称分量n n列出相序方程式，画出等效电路图列出相序方程式，画出等效电路图n n求解电流和电压，或作出相量图用于定性分析求解电流和电压，或作出相量图用于定性分析第31页/共41页第三十二页，共41页。例题例题(lt)2.三个相同的单相变压器接成三相变压器组Dyn11，有：uk=5%，uka

21、=2%，pFe=1%PN，I0=5%IN，副方接单相电阻负载(fzi)r*=1。求：负载(fzi)电流，零序电压等效电路参数(cnsh)计算：建立端点方程式：分解为对称分量：第32页/共41页第三十三页，共41页。各相序等效电路：相序方程式：（标幺值表示(biosh)）联立求解(qi ji)：零序电压(diny)：由于初级对零序电势相当于由于初级对零序电势相当于有短路作用，削弱了零序磁有短路作用，削弱了零序磁通，零序电压很小。通，零序电压很小。第33页/共41页第三十四页，共41页。思考题思考题4-2 决定(judng)零序阻抗的因素有哪些？4-4 Y,yn0不可以用于三相变压器组的原因4-5

22、 如何测量零序激磁电抗？零序电流三相同相，它在绕组中的流通情况及其产生的零序磁通在铁芯中的流通情况与正序及负序不一致，因此遇到的零序阻抗也不同于正序阻抗。其大小决定于变压器绕组的连接方式(fngsh)和铁心结构。Y，y；Y，d；D，y；D，d连接无零序电流。YN，d；D，yn连接零序电流在双侧绕组内均可流通。YN，y；Y，yn连接零序电流只能在YN、yn侧流通。A 对三相组式，各相磁路独立，零序磁通在铁心中闭合，磁阻小，激磁阻抗大。B 对三相芯式变压器，各相磁路关联，零序磁通不能在铁心中闭合，磁阻大，激磁阻抗大。副方(yn)接单相或不对称负载时，将产生零序电流，产生零序磁通，在各绕组中感应有零

23、序电势，叠加于各绕组正序电压(diny)上，使各绕组的电压(diny)不对称“中点浮动”。中点浮动的程度取决于零序电势，又取决于零序电流的大小和磁路结构。三相组式变压器，零序磁阻小，零序阻抗等同正序阻抗，较小的零序电流产生较大的零序电势，中点浮动大，相电压(diny)严重不对称。单相短路时，短路电流小（仅为励磁电流的三倍），但中点浮动大（达相电压(diny)），使另两相电压(diny)达到线电压(diny)。模拟零序电流和零序磁通的流通情况。第34页/共41页第三十五页，共41页。作业作业(zuy)(4-1)：先根据试验求电路参数(cnsh)，三台单相变压器相连即三相变压器组(4-3)：先求出

24、负载侧各序电流，然后根据变比转变到原边。注意：零序电流的流通情况第35页/共41页第三十六页，共41页。第五节第五节 变压器空载变压器空载(kn zi)合合闸时的瞬态过程闸时的瞬态过程n n合闸瞬间的励磁电流(dinli)n n过电流(dinli)的影响n n继电保护的误动第36页/共41页第三十七页，共41页。变压器正常变压器正常(zhngchng)运行时运行时,励励磁电流很小磁电流很小.一一.变压器空载合闸变压器空载合闸 副边空载副边空载,原边接入电网原边接入电网-空载投入或空空载投入或空载合闸载合闸 空载合闸时空载合闸时,可能出现很大的励磁电流可能出现很大的励磁电流,需经需经过一个短暂过

25、一个短暂(du(du nzn)nzn)的过渡过程才恢复到正的过渡过程才恢复到正常值常值.过渡过程中出现的空载投入励磁电流过渡过程中出现的空载投入励磁电流-励磁涌流励磁涌流.第37页/共41页第三十八页，共41页。一一.合闸瞬间的励磁合闸瞬间的励磁(l c)电流电流励磁(l c)电流瞬时值im：忽略r1im。假设电感为常数(chngsh)Lav，(Lav正常运行时的平均电感)则：第38页/共41页第三十九页，共41页。1.合闸瞬间合闸瞬间(shn jin)的励磁电的励磁电流流磁通的解，包括稳态分量1和瞬态分量1：(1)接通电源瞬间=0(2)接通电源瞬间=90第39页/共41页第四十页，共41页。2.空载空载(kn zi)合闸过电流的合闸过电流的影响影响数倍于额定电流，远小于短路电流，对变压器本身无直接危害合闸开始后数周期内的冲击电流可能使变压器的保护装置误动作措施：合闸使串如限流电阻(dinz)，（1）限制冲击电流；（2）使其快速衰减。第40页/共41页第四十一页，共41页。