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还画出了在上述短路情况下可以保持暂态稳定的发电机组转子的转速变化情况。故障前,发电机具有额定转速0,=0,短路后,到t时,为正的大值,到b时,=0,随的回摆,发电机因制动而减速,变为负,到对应于0处时为负的大,然后逐渐恢复。动态稳定动态稳定涉及发电机的阻尼力矩问题。所谓阻尼力矩是指当发电机转速变化时,发电机本身所具有的反应于这种转速变化的力矩。所谓正的阻尼力矩,是指这种力矩的方向正好制止(阻尼)转速变化,即当转速增高到大于额定转速时,这个力矩起制动作用;而当转速降低到低于额定转速时,则起加速作用。反之,就叫作有负的阻尼力矩。而负的阻尼力矩的作用,则是进一步推动转速的变化,使之不断加大。
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当零序电流流过定子绕组时,由各相零序电流所产生的三个脉动磁势,其幅值相等,时间上同相,而三者在空间各相隔120电角度,因此三相零序基波全成磁势恰相至抵消,不形成气隙互磁通,只存在一些漏磁场,数值一般很小。零电流所遇到的电抗为带有漏抗性质的零序电抗,用代表,较更小。由于现代电力系统的规模很大,在正常运行时负载电流的严重不对称是不常见的。具有实际意义的不对称运行情况为故障状态,如单相接地短路、二相短路和二相接地短路等。同步发电机的功率特性及静态稳定限角凸同步发电机输电系统向量图是当忽略发电机定子绕组的电阻及联系电抗中的电阻成分,在不饱和情况下,凸同步发电机输电系统的相量。
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如果让转子速度=定子磁场旋转速度,就成为了同步电机,此时就需要把定子变成一个电磁铁或永磁铁,即给定子通电,此时不需要再切割磁感线就能旋转,旋转速度与磁场旋转速度相同,即形成同步电机。
如果继续使负荷增大,即发电机输出的有功功率增加,那么原动机的输入功率也增加。但是负荷的增加就表示着定子绕组电流的增加,即电枢磁势要增加。因此,电枢反应作用增强,使得发电机气隙磁场轴线与主磁磁场轴线之间的夹角d继续增大。如果发电机的负荷是纯电抗(纯电感或纯电容),那么发电机中就只有去磁或助磁电枢反应,其结果只是使发电机的磁场削弱或增强,而不会使磁场歪扭。由于感性负荷的去磁性电枢反应,使得发电机向纯电感负荷送电时,发电机气隙磁场由于去磁作用而将被消弱,端电压就要降低;当负荷为容性时,电枢反应是助磁性质的,将使端电压升高。一般情况下,负荷常常是电感性的,所以它即有使主磁场相当于电阻负荷的向移,又有相当于电感性负荷的去磁作用。
为三相突然短路初瞬时的情形。为了简单起见,设发生短路前发电机为空载,故转子绕组只键链磁通和。短路发生瞬间,按照磁链不能突变的原则,转子绕组所键链的磁通不能突变,我们可以根据上节的分析来理解,即短路瞬间,转子中产生了一个磁化方向与电枢磁场相反的感应电流,该电流产生的磁通恰巧抵消了要穿过转子绕组的电枢反应磁通;于是保持了转子绕组所键链的磁通“守恒”。我们也可以换一种分析方法来理解,即在短路初瞬,由于磁链不变原则,短路电流所产生的电枢反应磁通不能通过转子铁芯去键链转子绕组,被挤到转子绕组外侧的漏磁路中去了。定子短路电流所产生的磁通所经路线的磁阻变大,这就意味着,此时限制电枢电流的电抗变小,使突然短路初瞬有较大的短路电流。这个限制电枢电流的电抗称为直轴瞬态电抗或直轴暂态电抗,用表示,可见远较为小。由于转子绕组有电阻,上述感应电流将因电阻的阻尼作用而衰减消失,然后电枢磁通便将穿过转子铁芯,其路径又将。