下载文档原格式
电机与拖动 三相同步发电机的稳态分析、三相同步发电机的功率和转矩、三相同步发电机的运行特性主 题：同步电机的辅导文章——三相同步发电机的稳态分析、三相同步发电机的功率和转矩、三相同步发电机的运行特性、同步发电机与电网的并联运行、三相同步电动机与同步补偿机学习时间：2016年11月28日--12月4日内 容：我们这周主要还是学习课件第5章同步电机的相关内容。
希望通过下面的内容能使同学们加深对同步电机相关知识的理解。
学习时，请同学根据老师标注的侧重点选择性学习。
其中三相同步电机的功率、转矩与运行特性、同步电机的并网运行与功率调节需要重点掌握。
一、三相同步发电机的稳态分析（掌握相关定义即可）同步电机的分析方法因转子结构的不同而不同，但是，可以将隐极同步电机看成是凸极同步电机的特例。
凸极同步电机采用“双反应理论”分析，在分析中一般也不考虑磁路饱和的影响。
通过分析同步发电机的电磁关系，并用各种电抗表征磁场对电路的影响后，可以列写出同步发电机的电路方程，进而得到等效电路和相量图。
同步电抗是同步电机的重要参数，其大小直接影响到同步电机的性能。
隐极同步电机的同步电抗为s a X X X σ=+，即同步电抗由两部分组成：一部分是与电枢反应磁通a Φ相对应的电枢反应电抗a X ，另一部分是与电枢漏磁通相对应的漏电抗X σ。
电枢旋转磁场在电枢绕组中感应产生的相电动势称为电枢反应电动势a E ，显示a E 正比于a Φ，忽略磁路饱和影响时，a Φ正比于电枢磁动势a F 和电枢电流1I ,因此，a E 正比于1I ，即1a a E jX I =-。
凸极同步电机的同步电抗分为直轴同步电抗d X 和交轴同步电抗q X ，其中d ad X X X σ=+，q aq X X X σ=+，式中ad X 和aq X 分别为直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗。
隐极同步发电机的电压方程为:1011()s U E R jX I =-+凸极同步发电机的电压方程为：1011d d q q U E R I jX I jX I =---或用虚拟电动势表示：111()Q q U E R jX I =-+0()Q d q d E E j X X I =--根据同步发电机的相量图，可得如下关系：1101111sin tan ,cos cos q d d U X I E U X I U R I ϕψθϕ+==++二、三相同步电机的功率、转矩与运行特性（需要学生重点掌握的内容） 三相同步发电机的功率平衡方程式为：1210210fw ad Fe Cu Cu e P P P P P P P P P P P P P =++++=++=+图1 三相同步电机的功率流程图三相同步发电机的转矩平衡方程为:10e T T T =+ 隐极同步发电机 凸极同步发电机电磁功率 013cos e P E I ψ= 13cos 3e Q Q q P E I E I ψ==功角特性 013sin e s E U P X θ= 2011113sin 3()sin 22e d q dE U U P X X X θθ=+- 矩角特性 0113sin e s E U T X θ=Ω 201111113sin 3()sin 22e d q dE U U T X X X θθ=+-ΩΩ凸极同步发电机的功角特性比隐极同步发电机多一个因凸极效应（q d X X ≠）而产生的磁阻分量（附加分量）。
《电⼒系统暂态分析》往届考题集（杨耿杰⽼师）《电⼒系统暂态分析》往届考题集⼀、选择题1. 故障分为短路和断线，⼜分别称为（）和（）。
①接地故障；②暂态故障；③横向故障；④纵向故障。
2．三相电路中功率标⼳值为*S ，电压标⼳值为*U ，那么电流标⼳值*I 为（）。
①**U S ；②)3(**U S ；③**3U S ；④)3(**U S 。
3. 当功率的有名值为Q P S j +=（功率因数⾓为?）时，取基准功率为N S ，则有功功率的标⼳值为（）。
①?cos N S P ；②?sin N S P ；③N S P ；④Ncos S P ?。
4．若已知视在功率基准为B S ，有功功率有名值为P ，功率因数⾓为?，求⽆功功率Q 的标么值为（）。
①B tg S P ?；②B ctg S P ?；③??sin tg B S P ；④?sin ctg B S P 。
5．⽆限⼤功率电源的内阻抗（），电压（）。
①0；②1；③∞；④恒定。
6. 短路电流计算中，在什么条件下实际电源可以近似认作为⽆限⼤功率电源：（）。
①当电源的频率保持恒定时；②当电源的内阻抗⼩于短路回路总阻抗的10%时；③当故障引起的功率改变⼩于电源的功率时；④当电源的内阻抗⼩于短路回路总阻抗的20%时。
7. ⽆限⼤功率电源供电的电⼒系统发⽣三相短路时，⾮周期分量极⼩值只能是以下某种情况：（）。
①⼀相中出现；②同时在两相中出现；③三相均不出现；④三相均出现。
8．短路冲击电流是（）。
①强制分量最⼤值；②⾃由分量最⼤值；③强制分量和⾃由分量最⼤值之和；④短路电流最⼤可能的瞬时值。
9. 电⼒系统发⽣三相短路，其冲击系数M K 与⾮周期分量衰减的时间常数a T 有关。
当1M =K 时，回路的L 、R 、a T 是（）。
①0≠L ，0≠R ，∞=a T ；①0≠L ，0=R ，∞=a T ；①0=L ，0≠R ，0a =T ；①0≠L ，0=R ，0a =T 。
电励磁同步发电机概述电励磁同步发电机实际就是通常所讲的同步发电机（原理相同，结构上略有区别），风力发电系统中人们更关注永磁同步发电机，因此为区分，本节将传统的同步发电机称为电励磁同步发电机，但为简洁起见，本章正文中在不致混淆的情况下，仍简称同步发电机。
同步电机是一种广泛应用的交流电机。
对旋转电机来说，同步电机的特点是产生励磁磁场的转子的旋转速度n与定子多相电枢电流所产生的旋转磁场的旋是相同的，故称同步电机。
转速度n1同步电机主要作为发电机运行，世界上的电能绝大部分都由同步发电机发出。
火电厂的汽轮发电机、水电厂的水轮发电机、核电厂的汽轮发电机以及一些风电场的风力发电机都是同步发电机。
直驱式风力发电机由风轮直接驱动，避免了齿轮箱及齿轮箱所引起的缺陷故障，具有高可靠性，因而受到人们重视，并大量投入应用。
但是由于永磁材料价格急剧上涨以及国家对稀土的调控，直驱式永磁同步风力发电机的成本居高不下，生产成本面临极大压力。
近年来越来越多的风电研发者重新关注电励磁直驱式同步风力发电机。
与直驱式永磁同步发电机相比，电励磁同步发电机采用直流电线圈可控励磁，可以对发电机电压进行调控，发电电能品质好，功率因数可调，不仅能输出有功功率还能输出无功功率，功率因数可达到1，更主要的是可以避免采用昂贵的稀土钕铁硼磁钢，达到节约成本的目的。
与直驱式永磁同步发电机相比，电励磁同步发电机的缺点在于电刷滑环以及励磁线圈复杂，需要定期维护，与同功率同转速永磁电机相比较重，且效率稍低。
电励磁同步发电机中有些内容与永磁同步发电机相同或相似（如同步发电机的功率方程和转矩方程、同步发电机的运行特性等），在第6章已进行分析，本章不再重复。
一、电励磁同步电机的基本结构同步电机有多种结构型式，它们的运行原理基本相同，最常用的型式是在定子上放置电枢绕组，在转子上安装磁极，磁极上套有励磁绕组。
定子部分一般由定子铁芯和电枢绕组等组成，转子部分一般由转子铁芯、励磁绕组、集电环和转轴等组成，有时在转子上还有阻尼绕组。
第六章 电力系统静态稳定第一节 概述一、运动系统稳定性的一般定义运动系统都存在稳定性问题。
定义如下：一个运动系统处于平衡状态，若遭受某种扰动，经过一定的时间变化后，能恢复到原有平衡状态或新的平衡状态下运行，则称该运动系统是稳定的，否则是不稳定的。
【例6-1】b二、电力系统稳定性的特定含义电力系统中发电机都是同步发电机，电力系统的平衡状态是指所有发电机以同步（相同）速度运行。
当电力系统处于某种平衡状态（即发电机以相同速度）运行，遭受某种扰动后，发电机的速度发生变化，经历一定时间速度的变化，若所有发电机能恢复到同步（相同）速度下运行，则该系统是稳定的，否则是不稳定的。
在正常运行时（平衡状态），发电机输入机械功率T P 等于发电机发出的电磁功率E P （机械损耗很小，因此忽略不计），即E T P P =，发电机保持恒定速度运行。
当受到某种扰动（例如：负荷波动，导线发热、电阻变化、短路、切除线路等），发电机输出功率E P 要发生变化，但T P 不能跟随变化（因为调速系统由机械组成，不能瞬间完成），导致输入与输出功率不平衡，从而引起速度的变化。
受扰动各发电机E P 变化不一样，因此各发电机速度变化不一样，经过一段时间调整，若能够恢复到相同速度下运行，则系统是稳定的，否则是不稳定的。
三、电力系统稳定性的分类按扰动量的大小，电力系统稳定分为⎩⎨⎧大扰动下的稳定—暂态稳定小扰动下的稳定—静态稳定小扰动—如负荷正常变化、导线发热引起参数变化等。
其扰动量很小，因而可以对描述系统运动过程的非线性微分方程进行线性化处理，从而可用线性系统稳定性理论进行分析。
大扰动—如短路、切机、投切线路、投切变压器等。
其扰动量大，因而不能对描述系统运动过程的非线性微分方程进行线性化处理，从而只能用非线性系统稳定性理论进行分析。
四、如何判别稳定1. 以速度，即各机组频率。
2. 以相对转子位置角)(ij t δ的变化过程，即摇摆曲线。
若)(ij t δ能够回复到某一个稳定值则系统是稳定的。
