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第二章同步发电机突然三相短路分析为什么要讨论该问题？同步发电机是电力系统的电源，电力系统发生短路时的暂态过程主要由同步发电机的暂态过程决定。
同步发电机突然三相短路与无限大功率电源三相短路有不同的地方，其根本差别在于同步发电机的内部存在磁场耦合，发电机内部有暂态过程，不能保持端电压和频率不变。
但暂态过程时间短，而发电机转子惯量较大，可以认为在这么短的时间内发电机转速来不及变化，即频率不变。
第一节同步发电机基本方程一、理想电机本章以理想凸极同步发电机为研究对象。
理想电机是指符合下述“四性”假设条件的电机：（1）对称性。
定子三相绕组完全对称，在空间上互差120°电角度，转子在结构上对本身的直轴和交轴对称。
（2）正弦性。
定子电流在空气隙中产生正弦分布的磁势，转子绕组和定子绕组的互感磁通也在空气隙中按正弦规律分布。
（3）光滑性。
定子和转子的槽和通风沟不影响定子和转子的电感，即认为电机定子及转子具有光滑的表面。
（4）不饱和性。
电机铁芯部分的导磁系数为常数，即忽略磁路饱和的影响，在分析中可以应用叠加原理。
二、物理结构定子：a、b、c三相绕组。
转子：励磁绕组（ff）、直轴阻尼绕组（DD）、交轴阻尼绕组（QQ）。
三、正方向的规定图2-1 同步发电机各绕组轴线正方向示意图QQLDDL ffL Qr r r =Q u图2-2 同步发电机各回路电路磁链：绕组轴线正方向作为磁链正方向(+→+ψ轴线)。
电流：定子绕组正向电流产生的磁链与相应绕组轴向相反（即去磁作用，ψ-→+i ）； 转子绕组正向电流产生的磁链与相应绕组轴向相同（即助磁作用，ψ+→+i ）。
电压：定子绕组向负荷侧看，电压降正方向与电流正方向一致（i u +→+）； 励磁绕组向绕组侧看，电压降正方向与电流正方向一致（i u +→+）； 阻尼绕组为短接绕组，电压为零。
四、电压方程和磁链方程1．电压方程(根据电磁感应定律和基尔霍夫电压定律) a a a p ψri u +-= b b b p ψri u +-= c c c p ψri u +-= f f f f p ψi r u ++= D D p ψri ++=0 Q Q p ψri ++=0 式中：dtdp =——微分算子。
第二章 同步发电机突然三相短路分析第一节 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流近似分析一、空载情况下三相短路电流波形 实测短路电流波形分析1.短路电流包络线中心偏离时间轴，说明短路电流中含有衰减的非周期分量；2.交流分量的幅值是衰减的，说明电势或阻抗是变化的。
3.励磁回路电流也含有衰减的交流分量和非周期分量，说明定子短路过程中有一个复杂的电枢反应过程。
二 定子短路电流和转子回路短路电流 1● ax 、by 、cz 为定子三相绕组● ff’为励磁绕组● 转子铁心中的涡流（隐极机）或闭合短路环（凸极机）为阻尼绕组？8：阻尼绕组相当于异步电动机的鼠笼绕组，在同步发电机中起什么作用？2．基本物理概念● 转子以ω0的转速旋转，主磁通Φ0交链定子abc 绕组，即三相绕组的磁通如式)cos(0000t a ωθψψ+=)120cos(0000︒-+=t b ωθψψ)120cos(0000︒++=t c ωθψψ● 在t=0（短路时刻）瞬间，各绕组的磁链初值为：00cos θψψ=a)120cos(000︒-=θψψb )120cos(000︒+=θψψc●由于绕组中的磁链不突变，若忽略电阻，则磁链守恒，绕组中的磁链将保持以上值 （一）定子短路电流分析1．t=0（短路后），主磁通ψ0继续交链定子绕组，则定子回路中须感应电流以产生磁链ψa I ，使磁链守恒， 00a a ai ψψψ=+图示为2．Ψa i 是定子绕组中感应电流所产生的磁链，其中心轴偏离时间轴，则定子电流中包含基频交流i ω和直流分量i α。
3．三相绕组中的直流分量合成为一个空间静止的磁场ψa iψa0Ψa|0| -ψa0ααψLi =是空间静止的● 当转子纵轴与αψ重合时，气隙最小，则电感系数L 大，需αi小；● 当转子纵轴与αψ垂直时，气隙最大，则电感系数L 小，需αi 大；● 由于磁阻的变化周期是180°，所以非周期分量包含2倍频分量和直流分量：αωαi i i ∆+∆=2（二）励磁回路中的电流分量 1.励磁电压作用下的ff f r u i =依然存在；2.R ψ定子三相交流ωi 产生去磁的旋转磁场ΨR =-ψ0,其突然穿越励磁绕组，则励磁绕组要保持磁链不突变，需感生直流电流αf i ；3.励磁绕组以同步转速切割空间静止的磁场αψ，将产生基频交流ωf i。
