同步发电机的直轴瞬态电抗

发电机直轴瞬态电抗：前已分析，三相稳态短路时，端电压U等于零，电枢反应为纯去磁作用。如不计电枢电阻和漏磁通的影响，由定子电流所产生的电枢反应磁通与由转子电流所产生的磁通，大小相等，方向相反。直流激磁电流所激励的转子磁通，为电枢反应磁通，和分别为定子绕组和转子绕组的漏磁通。稳态短路时，电枢反应磁通将穿过转子铁芯而闭合，所遇到的磁阻较小，定子电流所遇到的电抗便为数值较大的同步电抗Xd，这已是我们所熟知的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，而是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，由于转子绕组有电阻，使突然短路时较大的冲击电流逐渐减小，最后短路电流为xd所限制。这时电机已从突然短路状态过渡到稳定短路状态。短路电流的衰减按时间常数衰减。需要指出的是：电枢反应磁通是由三相交流电共同激励产生，但为图形表达清晰起见，图中的定子绕组仅画了一相，不能误解为仅一相有短路电流，也不应误解为某一相所产生；同样为了表达清晰简洁，图中的磁通只画出半边，实际上两边是对称的。

 

直轴超瞬态电抗：当转子上装有阻尼绕组时，则因阻尼绕组也为闭合回路，它的磁链也不能突然改变。同理，在短路初瞬，电枢磁通将被排挤在阻尼绕组以外。也就是说，电枢磁通将依次经过空气隙、阻尼绕组旁的漏磁路和激磁绕组旁的漏磁路这时磁路的磁阻更大了，与之相应的电抗将有更小的数值。称为直轴超瞬态电抗或直轴次暂态电抗。

在短路初瞬，定子绕组中的短路电流将为所限制，由于阻尼绕组中的感应电流衰减得较快，故在最初几个周波以后，电枢磁通即可穿过阻尼绕组而取得的的路线。这时定子电流将为所限制。最后达到稳态值时，定子电流便为所限制。当同步发电机装有阻尼绕组时，电枢磁通在短路初瞬所经的路线如图1-14所示。设代表空气隙的磁导，代表阻尼绕组旁的漏磁路的磁导，代表激磁绕组旁的漏磁路的磁导，则得该磁路的总磁导。

 

—直轴电枢反应电抗；

——激磁绕组的漏抗；

——阻尼绕组在直轴的漏抗。

由此可得直轴超瞬态电抗的等效电路。如在转子上没有阻尼绕组或者是当阻尼绕组中的感应电流衰减完毕，电枢反应磁通可以穿过阻尼绕组。

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