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三相异步发电机不对称运行的研究

作　者: 魏雪敏
导　师: 吴新振
学　校: 青岛大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 异步发电机不对称运行二端口网络法等效电路模型
分类号: TM343
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

由于单相负载,三相不对称负载,变压器绕组阻抗不相等,三相输电线路的串联阻抗不同等种种因素使得实际的电力分配系统存在一定程度的不对称性。此外,自激异步发电机(SEIG)的励磁电容,在生产工艺中存在一定的精度误差以及使用过程中的老化和故障,使得三相电容也不完全相等。因此,异步发电机的不对称运行是一个值得研究的实际问题。本文分析了自激异步发电机三种情况下的非对称稳态运行,这对解决实际问题,保证电机的安全稳定运行具有很好的指导意义。针对角接异步发电机单电容空载建压这种非对称稳态运行问题,以对称分量法为基础,并根据饱和程度不同分别处理正、负序等值电路中的激磁电抗,推导稳态运行的回路阻抗方程并用优化法求解,进而得到三相空载稳态相电压。通过理论计算与实验验证表明,单个自激电容也能实现空载建压,空载电压随自激电容的增加而增大,但上升的幅度逐渐减小,且自激电容所在相的电压最大。以Z参数的二端口网络等值电路为基础,分析了Y接三相异步发电机带单相负载稳态运行时的情况,计算结果表明异步发电机带纯电阻负载时,负载电压随平衡电容值的增大而大幅增加,随自激电容值的增大而减小。带阻感性负载时,负载电压随平衡电容值的增加而上升,随自激电容的增加先增大,达到最大值后,又开始迅速减小。通过比较并联电容补偿、短并励电容补偿和长并励电容补偿对负载电压的影响可以得到,并联电容补偿和长并励电容补偿并不能达到理想的补偿效果,对负载有分压、分流的作用。短并励电容对纯电阻负载电压也有分压作用,而短并励电容为阻感性负载提供了容性电流,补偿了电路的无功损耗,因此能改善负载的电压特性,提高电机的带负载能力。分析了异步发电机带三相不对称负载稳态运行问题,以二端口网络分析法基础,建立新的等值电路模型,将抽象、复杂的电机内部旋转磁场问题转化为直观的电路问题,计算了自激异步发电机三相不对称运行情况下的电压、电流变化等稳态问题。计算结果与实验结果相当吻合,进一步验证了该方法的可行性与准确性。同时根据得到的三相不对称负载电压和电流,分析电机的不对称程度,为下一步进行补偿做了准备。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-8
第一章引言  8-14
  1.1 选题的背景和意义  8-9
  1.2 研究现状  9-12
    1.2.1 国外的研究动态  9-11
    1.2.2 国内的研究现状  11-12
  1.3 本文主要内容和研究方法  12-14
第二章异步电机的发电条件及参数测定  14-20
  2.1 概述  14
  2.2 电机连接图  14-15
  2.3 异步电机发电条件  15-16
  2.4 电机参数测定与磁化曲线  16-19
    2.4.1 定转子漏电抗和转子电阻  16-17
    2.4.2 激磁电抗与激磁电阻  17-18
    2.4.3 磁化曲线  18-19
  2.5 小结  19-20
第三章角接异步发电机单电容空载建压分析  20-26
  3.1 概述  20
  3.2 单电容空载建压分析过程  20-23
    3.2.1 空载连接图  20
    3.2.2 对称分量法处理非对称变量  20-21
    3.2.3 正负序等值电路  21-22
    3.2.4 单电容运行时的电机阻抗  22-23
  3.3 优化方法求解二维变量  23
    3.3.1 优化变量和目标函数  23
    3.3.2 直接搜索法  23
  3.4 空载相电压的计算  23-24
  3.5 计算结果与实验结果对比  24
  3.6 小结  24-26
第四章异步发电机不对称稳态运行的二端口网络法  26-34
  4.1 概述  26
  4.2 传统分析方法  26-29
    4.2.1 正交磁场理论分析法  26
    4.2.2 合成电流分析法  26-27
    4.2.3 对称分量分析法  27-29
  4.3 二端口网络法  29-32
    4.3.1 电机连接图  29
    4.3.2 负载侧的二端口模型  29-31
    4.3.3 电机侧的数学模型  31-32
    4.3.4 电机的等效电路模型  32
  4.4 小结  32-34
第五章基于二端口法的异步发电机单相稳态运行分析  34-48
  5.1 概述  34
  5.2 发电机单相运行分析过程  34-37
    5.2.1 单相负载连接图  34
    5.2.2 等效数学模型的推导  34-36
    5.2.3 求解过程  36-37
  5.3 理论计算与实验对比  37-43
    5.3.1 负载电压  37
    5.3.2 电容组合对纯电阻负载电压的影响  37-40
    5.3.3 电容组合对阻感负载电压的影响  40-43
  5.4 电容补偿对负载电压的影响的探讨  43-46
    5.4.1 并联电容补偿  43-44
    5.4.2 短并励电容补偿  44-45
    5.4.3 长并励电容补偿  45-46
  5.5 小结  46-48
第六章基于二端口法的异步发电机三相不对称运行分析  48-54
  6.1 概述  48
  6.2 三相不对称分析过程  48-50
    6.2.1 电机连接图  48-49
    6.2.2 电路等效模型  49-50
  6.3 优化方法求解过程  50-51
  6.4 计算结果与实验结果对比  51-52
    6.4.1 自激电容不对称且不带负载  51
    6.4.2 自激电容对称,电阻负载不对称  51-52
    6.4.3 自激电容对称,阻感负载不对称  52
  6.5 小结  52-54
结论  54-56
参考文献  56-62
个人简历、攻读学位期间的研究成果  62-64
附录  64-68
致谢  68-70

三相异步发电机不对称运行的研究

内容摘要

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