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2023-06-23
近似计算中的发电机简化模型
【摘要】：在暂态过程中，随着励磁绕组自由直流的衰减，E′q也将减小。这样，可以近似地认为在暂态过程中E′q一直保持恒定不变。由于E′与E′q差别不大，在实用计算中，进一步假定E′恒定不变。发电机的模型将简化为用E′和x′d表示。但暂态过程中，E′和E′q、δ′和δ的变化规律相似。只是当系统处于稳定性边界附近时，不管是用E′q＝常数或E′＝常数的近似计算，都可能得出不正确的结论［见图15-1］。
除了上述基本假设之外，根据所研究问题的性质和对计算精度要求不同，有时还可作一些简化规定。下面是一般暂态稳定分析中常作的简化。
根据磁链守恒原理，在大扰动瞬间，转子闭合绕组将产生自由电流。由于忽略了定子非周期分量电流，转子闭合绕组的自由电流只有直流分量。
由于阻尼绕组的时间常数很小，只有百分之几秒，自由电流迅速衰减，所以可以不计阻尼绕组的作用，即假定阻尼绕组是开路的。
在大扰动瞬间，励磁绕组总磁链守恒，与此磁链成正比例的计算用电势E′q也不变。在暂态过程中，随着励磁绕组自由直流的衰减，E′q也将减小。但是，励磁绕组自由直流电流的衰减时间常数T′d较大，为秒数量级；而且，发电机的自动励磁调节系统在发生短路故障后要实现强行励磁，因此励磁绕组中自由直流电流的衰减，将为强励所致的电流增量所补偿。这样，可以近似地认为在暂态过程中E′q一直保持恒定不变。
发电机直轴等值电路用E′q、x′d表示，交轴用xq表示。对于简单电力系统，发电机的电磁功率由式（13-31）确定。
由于E′与E′q差别不大，在实用计算中，进一步假定E′恒定不变。发电机的模型将简化为用E′和x′d表示。对于简单系统，发电机的电磁功率用式（13-34）计算。但是应该注意，E′、δ′与E′q、δ是有区别的，特别是δ′，它已不代表发电机转子间的相对空间位置了。但暂态过程中，E′和E′q、δ′和δ的变化规律相似。从图15-1可以看到，多数情况下，近似计算能获得与实验（图中虚线）很相近的结果，它可以正确判断系统是否稳定。只是当系统处于稳定性边界附近时，不管是用E′q＝常数或E′＝常数的近似计算，都可能得出不正确的结论［见图15-1（c）］。为书写简单，今后在采用E′和x′d的模型时，将省去E′和δ′的上标，省去PE′的下标E′，仅用E、δ、P表示，但不要忘记它们的含义。
图15-1 不同假设条件计算的结果
（a）不稳定；（b）稳定；（c）临界情况
2.不考虑原动机调速器的作用
由于原动机调速器一般要在发电机转速变化后才能起调节作用，加上其本身惯性较大，所以，在一般的暂态稳定计算中，假定原动机输入功率恒定。
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