电机瞬态分析.pdf

录
前言
绪论
第一章交流电机在相坐标系统中的方程式
第一节概述
"?“?ーーーーー?ないいーいい?3
第二节凸极同步电机在相坐标系统中的电压方程式…
mmm甲甲甲中BD中Dp吨mp
第三节凸极同步电机的自感系数和互感系数
第四节交流电机在相坐标系统中的状方程式………
第五节交流电机电磁转矩和转子运动方程式
15
小结
円题
中甲甲甲P中由中中中甲
+418
第二章交流电机在d、q、0坐标系统中的方程式…
第一节概述
第二节交流电机在d、q9、0坐标系统中的电压方程式和磁链方程式…
9994
第三背同步电机的标么值系统…
第四节交流电机基本方程式的标么值形式及运算电抗、等效电路、电磁转矩
29
第五节同步电机的物理模型
第大节交流电机的动态方程式
小结
中由中甲P甲甲
円题
第?章同步电机的稳态运行和突然三相短路……
い47
第…节概述…………
第二节凸极同步电机对称稳态运行
第三节同步电机突然三相短路电流
b中p甲qp
第四节同步电机空载突然三相短路转矩
第五节同步电机的瞬变电势与超瞬变电势
小结
由写D事出出出·P4
d当中中中中甲甲
习题
身雪D甲响
72
第四章电机中常用的坐标系统
……73
第一…节概述
第二节恒相幅值和恒功率变换
第三节α、3、0坐标系统…………
????なー?ーににななにーい?77
第四节复数的1、2、0及F、B、0坐标系统*……"……………………
第五节d.、q:、0及F:、B-、0坐标系统…
小结
d中由中中甲甲甲点●甲甲4多44。==
习题……………………………………
面中·p甲申甲
第五章同步电机某些运行状态分析…
第一节概述……
第二节同步电机的稳态异步运行?…“………”
第节同步电动机的异步启动…
第泗节伺步电机的静态稳定…………“"
100
第五节同步电机的稳态小值振荡……“……“
107
第六节伺步电机的効态稳定计算
116
小结………
n+I Pr. Ca甲+
118
120
习题
第六章感应电机某些运行状态分析
第一节概述?…………………………………?…………………?…………い…………い……?121
第二节感应电机在F、B、0坐标系统的基本方程
第三节惑应电机稳态运行?…
s中由dq中中P●中中由
………125
第节应电机突然三相对称短路
a·4中14哪出B上
第五节感应电动机的启动分析
写甲中口4P中申由BDPP甲中中P甲中P中
第六节惑应电动机转子磁场定向矢量控制的数学模型
1134
小结…
00136
137
习题……
附录A三相系统常用的三角恒等式…………
138
附录B拉普拉斯反交换表
,,1114
附录C海氏运算法…
考文献
???に?いー?ーなトい?な?142
绪
论
电机是实现机电能量转换的机械,是电能生产和使用的重要设备,是电力系统中的主
要组成部分。在自动控制系统中,电机也是一种主要的执行元件,电机在各领域中都具有
广泛的应用。因此,了解和掌握电机在稳态和瞬态情况下的运行性能和分析方法十分重要。
电机在正常运行工况下的启动和切除、负戟突然变化、控絹系统的动作或事故状态下
的突然短路故障等,塆将引起电机的瞬态过程。这一过程虽然是很短誓的,但如果缺乏完
善的预防措施,就可能导致供电中断、设备损坏等不良后果。例如,在突然三相短路时,短
路冲击电流的瞬时值对感应电机来说可达其额定电流值的10倍以上,汽轮发电机则可能达
到其额定电流值的20倍左右;同步电机突然单相短路电流的瞬时值比三相短路电流还要大
30%~40%。
电机在瞬态过程中,除了出现短路冲击电流外,同时还产生很大的脉动转矩,可能
起电机的机被振动或轴系的扭振,直接危及电机的安全运行。
在控制与调节系统中,各元件及整个系统的动态持性是其重要指标。电机作为其中的
重要元件,了解和掌握其瞬态特性及其分析方法也是十分必要的,而且,坐标变换也是现
代交流电机控制技术的理论基础
由此可见,研究和掌提电机的瞬态分析不仅可以合理设计和制造电机,而且可以正确
选择电机运行时必需的控制和保护设备,从而提高电机及其系统的运行性能和可靠性。
电机的瞬态过程是相当复杂的,其中包括电磁、机被以及热方面的瞬态过程,它们之
间是相互影响的。再加上由于磁路饱和的影响,电机在瞬态过程中的参数也是变化的,这
些都将给电机瞬态过程的准确计算带来困难。本书着重研究电机电磁和机械方面的瞬态过
程
电机瞬态过程的研究已有很长的历史,其主要研究方法是从“路”的观点出发,将电
机中的电系统视为由一些具有电磁耦合的线圈所组成的电路,从而建立其数学模型。在
定的假设条件下,经过坐标变换获得新坐标系统下的方程,然后根据运行条件进行求解和
分析。
以前主要是利用解析法,对电机的一些较简单的电磁瞬态过程作一些分析计算。70年
代以来,随着计算技术的发展和计算机的广泛应用,电机瞬态问题的研究方法逐步利用计
算机数值仿真技术,根据实际运行过程和运行条件进行数值计算和性能仿真。数值仿真计
算虽然可以计算和分折复杂的电机瞬态问题,获得较准确的数值结果,但是这种方法不能
给出一般的表达式,因而不便于分析瞬态过程中各变量与参数间的变化规律。因此解析法
仍是一种重要的分析方法,但通常只能在一定的假设条件下求解一些简单的瞬态问题
本书将从凸极同步电机入手,导出交流电机在实际相坐标系统中的基本方程式、详细
讨论坐标变换的条件和方法,进而导出派克方程和其它坐标系统下的方程。对同步电机及