电机瞬变过程笔记选读.doc

电机瞬变过程 主要参考书： 高景德 电机过渡过程的基本理论和分析方法 姜可薰 电机瞬变过程 宫入庄太（日） 机电能量转换 B.Adkins,R.G.Harley The General Theory of AC Machines 汤蕴璆 电机学——机电能量转换 主要内容： 基础理论 三相感应电动机的运动方程 三相感应电动机的动态分析 同步电机的运动方程 同步电机的动态分析 第一章 基础理论 当前，我国电力工业已进入大电力系统，大机组和高电压的发展阶段。全国发电装机容量及年放电量均居世界前列，发电机最大单机容量，火电机组为60万，水电机组为32万，核电机组为90万，抽水蓄能机组为20万。随着单机容量的不断增大，对电机及电力系统的稳定性要求越来越高，对电机亦提出一些新的要求，如调峰能力，失磁异步运行的能力等。而对这些问题的研究均属于电机瞬变过程的研究范畴。 电机瞬变过程是指电机从一个稳态到另一个稳态的过渡过程。包括电磁瞬态、机械瞬态、热瞬态等，十分复杂，各瞬态过程相互制约，相互影响。在此以电磁瞬态过程为主。 理论分析：简化——普遍规律 研究的方法 实 验：实物——真实结果 仿真研究：物理模型、数学模型——模拟 第一节 电机瞬变过程研究的发展 电机既是机电能量转换的装置，又是电力系统和自控系统的原件。 第一阶段：电工学科的中心是电机装置。主要研究稳态，为电机设计、简单的运行方式服务。的确定、过载能力、、等。 稳态为主——古典、传统的方法 第二阶段：随着电力系统的建立和发展，故障状态成为关注中心。如在三项突然短路时，升高，端部力增加很大；整部时的瞬态过程。 电磁瞬态为主——设，方程线性定常化，用Laplace变换求解。 第三阶段：随着自动控制系统的发展，要求研究调节和控制、n、f。波形非正弦（电子器件供电） 动态——，波形非正弦，用计算机求解 下一步：场饱和参数、求解运动方程动态方程 1-2 研究电机瞬变过程的方法 1.建立物理模型 1）电磁结构、材料及性质（线性、非线性等），基本原理 2）用场还是路的方法来研究 3）确定端口（机、电） 2.建立数学模型 1）简化 理想化（线性、正弦分布、……）n=? R是否忽略？ 2）确定参数R、X（L、M，……）Harmilton原理导出Lagrange方程 Kron统一电机理论，建立二个原始电机和连接张量，以求得所研究电机的运动方程 传统法（只适用于稳态） 3.求解运动方程 原则上，电压方程式变系数，转矩方程式非线性。不少情况下，可简化为线性微分方程（LDE） 按运动方程的性质 线性 常系数（定常）——解析解 等效电路，框图，传递函数， 频 率特性 坐标变换 变系数 常系数 作为非线性求解 非线性 局部、微增运动线性化 整体计算机 按问题性质 1） 仅需求解电压方程，对称、理想电机，经stedy AC Operation 坐标变换，变成LDEC Transient 2） 已知 稳态正弦振荡 复数法 Transient LDE变系数 数值法 3）未知 要同时求解Votage eg.和Torque eg. 一般动态问题 NLDE 计算机 4.结果分析 稳定性指标 1-3 常用的数学方法 1.拉式变换 解LDEC用，时域→复频域（常系数微分方程→复代数方程），可同时计入初始条件。 定义 complex frequency 变形——Carson变换 过去用Carson变换，现在多用Laplace变换 Laplace transf Carson transf 基本性质 ·线性 ·导数和积分 ·初值定理 ·终值定理 ·Heaviside展开定理 若则 为的根 ·卷积 注意点 单边时 的函数才能用 变换是否存在，对有一定限制，——收敛系数 一般认为是，这对经典的连续函数无影响，但对这样的广义函数却有很大关系，不然就变为0。 2.状态方程及其解法 1）定义 确定系统状态的最低数量的几