超导发电机电气理论分析基础 交流电机新理论PDF电子书下载

绪论 1

0-1 超导同步发电机的性能特点和发展前景 1

0-2 超导同步发电机的特殊结构与特殊电气理论问题 2

0-3 超导同步发电机电磁场、参数和运行分析的基本理论方法 5

0-4 惯例与单位制 5

第一章 等效谐波绕组 8

1-1 引言 8

1-2 普通同步电机电枢绕组的空间磁势谐波 13

1-3 二维等效谐波绕组 13

1-3-1 电枢绕组的二维等效谐波绕组 13

1-3-2 励磁绕组的二维等效谐波绕组 36

1-3-3 阻尼屏蔽筒的二维等效谐波绕组 40

1-3-4 在定子三相体系下电机的二维等效谐波绕组模型 44

1-4 三维等效谐波绕组 46

1-4-1 电枢绕组的三维等效谐波绕组 47

1-4-2 励磁绕组的三维等效谐波绕组 58

1-4-3 阻尼屏蔽筒的三维等效谐波绕组 59

1-4-4 在定子三相体系下电机的三维等效谐波绕组模型 60

1-5 在定子三相体系下电机等效谐波绕组的电感系数 62

1-6 电枢d/q等效谐波绕组 64

1-6-1 电枢二维d/q等效谐波绕组 64

1-6-2 电枢三维d/q等效谐波绕组 68

1-6-3 在定子d/q双轴体系下电机的二维和三维等效谐波绕组模型 72

1-7 在定子d/q双轴体系下电机等效谐波绕组的电感系数 73

1-8 由多个EHW组成的电流回路的电感系数 74

2-2-1 定子电枢绕组电流的变换 77

2-2 多阶次d-q:0变换 77

第二章 等效谐波绕组模型理论 77

2-1 基本假设 77

2-2-2 定子电枢绕组磁链的变换 81

2-2-3 定子电枢绕组电压的变换 86

2-2-4 多阶次d-q-0变换 90

2-3 电机d/q双轴精确模型及其基本方程式 94

2-3-1 电机d/q双轴精确模型 94

2-3-2 电压方程式 94

2-3-3 磁链方程式 96

2-3-4 电流方程式 103

2-3-5 电磁功率、电磁转矩和电机运动方程式 103

2-4 电机d/q双轴近似模型及其基本方程式 105

2-5 电机d/q双轴实用模型 113

2-6 等效谐波绕组模型(EHWM)与交流电机电磁体系(EMS) 114

2-7-1 电枢d/q-EHW电流 115

2-7 三相不对称稳态运行的基本电磁关系 115

2-7-2 转子EHW感应电流及其传递函数 117

2-7-3 EHW磁链和电机谐波电抗频率特性 123

第三章 稳态电磁场的二维解析分析法 125

3-1 引言 125

3-2 基本假设和数理模型 126

3-3 在转子坐标体系中由电枢电流激励二维稳态电磁场 131

3-3-1 在任意孤立单向电流片#C的n次谐波电密Kac(n)激励的稳态场 131

3-3-2 在含任意多个(N)屏筒的情况下由电枢单一d/q-EHW电流〔(Iad(a)或Iaq(n)〕激励的稳态电磁场(上) 134

3-3-3 屏筒感应电密辅助方程式 136

3-3-4 屏筒二维n次谐波扩散时间常数 137

3-3-5 屏筒感应电密方程式 138

3-3-6 在含任意多个(N)屏筒的条件下由电枢单一d/q-EHW电流〔Iad(n)或Iaq(n)〕激励的稳态电磁场(下) 146

3-3-7 转子载流体的谐波感应电密简析 151

3-3-8 电机气隙和转子区主要场域的谐波磁场简析 164

3-3-9 在含任意多个(N)屏筒的情况下由电枢电流激励的二维稳态电磁场 174

3-4 由励磁绕组n次谐波电密Kzf(n)激励的稳态电磁场与Man-2的模型误差 181

3-4-1 在含任意多个(N)屏筒的情况下由励磁绕组n次谐波电密Kzf(n)激励的稳态电磁场 181

3-4-2 Man-2的模型误差简析 183

3-5 模型的误差分析和模型修正 185

3-5-1 引言 185

3-5-2 由孤立体分布模式电枢相EHW电流IA(n)激励的稳态场 186

3-5-3 由孤立体分布模式励磁EHW电流If(n)激励的稳态场 191

3-5-4 几何电流片模式电枢EHW 193

3-5-5 几何电流片模式励磁EHW 197

3-5-6 屏筒分层(子筒)多片模式EHW 199

3-6 在定子坐标系中由电枢电流激励的二维稳态电磁场 201

3-7 电机空载磁场 204

3-8 电机稳态负载磁场 207

第四章 稳态电磁场的三维解析分析法 209

4-1 引言 209

4-2 基本假设和数理模型 210

4-3 在转子坐标系中由电枢电流激励的三维稳态电磁场 215

4-3-1 由任意孤立的双向电流片uC的(n,m)次谐波电密Kac(n?m)激励的稳态场 215

4-3-2 在含任意多个(N)屏筒的条件下由电枢单一d/q-EHW电流(Iad(n,m)或Iaq(n,m))激励的稳态电磁场(上) 219

4-3-3 屏筒三维感应电密辅助方程式 220

4-3-4 屏筒三维(n,m)次谐波扩散时间常数 220

4-3-5 屏筒三维感应电密方程式 221

4-3-6 在含任意多个(N)屏筒的条件下由电枢单一d/q-EHW电流(Iad(n,m)或Iaq(n,m))激励的稳态电磁场(下) 228

4-3-7 在含任意多个(N)屏筒的情况下由电枢电流激励的三维稳态场 235

4-4 模型的误差分析和模型修正 240

4-5 在定子坐标系中由电枢电流激励的三维稳态电磁场 241

4-6 电机空载磁场 246

第五章 等效谐波绕阻电路参数和电机电路参数 249

5-1 引言 249

5-2 二维等效谐波绕组电路参数 249

5-2-1 二维EHW的单位轴长自感系数 249

5-2-2 二维EHW耦合回路间的单位轴长互感系数 252

5-2-3 屏筒二维EHW(nDk、nQk)单位轴长电阻 256

5-2-4 二维EHW电路参数及其计算长度 257

5-3 三维等效谐波绕组电路参数 259

5-3-1 三维EHW的自感系数 259

5-3-2 三维EHW耦合回路间的互感系数 262

5-3-3 屏筒三维EHW(nDmk、nQmk)的电阻 263

5-4 等效谐波绕组耦合回路间的漏磁系数和耦合系数 264

5-4-1 二维EHW耦合回路间的漏磁系数和耦合系数 264

5-4-2 三维EHW耦合回路间的漏磁系数和耦合系数 266

5-5 电机谐波电抗频率特性、运算电抗和直轴传递函数 267

5-5-1 电机谐波电感 267

5-5-2 电机谐波电抗频率特性 268

5-5-3 电机谐波运算电抗 269

5-5-4 电机直轴传递函数 272

5-6 电机同步电抗 273

5-7 电机的瞬变电抗、超瞬变电抗和高阶超瞬变电抗 275

5-8 定子电枢零序电流回路和零序电抗 277

第六章 电机瞬态运行的基本分析方法 280

6-1 引言 280

6-2 电压变量法(MVV) 280

6-3 频域解析分析法 284

6-3-1 引言 284

6-3-2 电枢d/q-EHW电流运算方程式 285

6-3-3 电压变量法与轴电压作用函数 287

6-3-4 转子EHW电流运算方程式 291

6-3-5 谐波磁场强度运算方程式 292

6-4 时域数值分析法 293

6-4-1 状态方程式 294

6-4-2 高阶磁链ψd(？)、ψd(？)和Ψd(?)、Ψq(？)(？＞1)辅助方程式 299

6-4-3 电压变量法与轴电压辅助方程式 301

第七章 三相突然短路 305

7-1 引言 305

7-2 短路前的稳态电压、电流和磁场强度 305

7-3 基波轴电压作用函数的确定 311

7-4 电枢相绕组和定转子基波EHW中的电流 313

7-4-1 转子含任意个(Ns)屏筒时定转子基波EHW中的短路电流增量 313

7-4-2 转子无屏(Ns=0)时电枢相绕组和定转子d/q轴基波EHW中的短路电流 316

7-4-3 转子含单屏筒(Ns=1)时电枢相绕组和定转子d/q轴基波EHW中的短路电流 318

7-4-4 转子含双屏筒(Ns=2)时电枢相绕组和定转子d/q轴基波EHW中的短路电流 321

7-4-5 转子含任意个(Ns)屏筒时电枢相绕组和定转子d/q轴基波EHW中的短路电流 327

7-5 定转子高阶非零序EHW中的短路电流 332

7-5-1 转子含任意个(Ns)屏筒时定转子高阶非零序EHW中的短路电流增量 332

7-5-2 转子无屏(Ns=0)时励磁回路？F中的短路电流(取？=5) 336

7-5-3 转子含单屏筒(Ns=1)时？F、？D1、？Q1中的短路电流(取？=5) 337

7-5-4 转子含双屏筒(Ns=2)时？F、？D1、？Q1、？D2、？Q2中的短路电流(取？=5) 340

7-5-5 转子含任意个(Ns)屏筒时转子高阶非零序EHW？F、？DNs、？QNs中的短路电流 344

7-6 空间基波短路磁场强度 347

7-6-1 转子含任意多个(Ns)屏筒时任意场域#k中的空间基波短路磁场强度增量 347

7-6-2 在励磁绕组外圆表面上(场域k=1,r=rffo)的空间基波短路磁场强度 349

7-6-3 在电枢绕组内圆表面上(场域k=Ns+1,r=raai)的空间基波短路磁场强度 358

7-7-1 转子含任意多个(Ns)屏筒时任意场域#K中空间非零序高次谐波(n＞1)短路磁场强度增量 368

7-7 空间非零序高次谐波(n＞1)磁场强度 368

7-7-2 在励磁绕组外圆表面上(场域k=1,r=rffo)的非零序空间高次谐波(n＞1)短路磁场强度 371

第八章 两相对中点突然短路 379

8-1 引言 379

8-2 电压变量的确定 380

8-2-1 电枢基波和3次谐波EHW中的电流 380

8-2-2 电压变量a的确定 385

8-2-3 电枢绕组零基电流比 390

8-3 开路相电压、短路相和中线电流的确定 396

8-3-1 开路相电压uA的确定 396

8-3-2 中线电流iN的确定 398

8-3-3 短路相电流iS和iC的确定 399

8-4 转子电流的确定 402

8-4-1 转子基波EHW电流的确定 402

8-4-2 转子3次谐波EHW电流的确定 407

8-4-3 阻尼零基电流比与转子WHE电流综合分析 413

8-5 空间基波磁场强度 416

8-5-1 转子含任意多个(Ns)屏筒时任意场域#k中的空间基波短路磁场强度增量 416

8-5-2 在励磁绕组外圆表面上(场域K=1，r=rffo)的空间基波磁场强度 417

8-5-3 在电枢绕组内圆表面上(场域k=Ns+1,r=raai)的空间基波磁场强度 422

8-6 空间3次谐波磁场强度 427

8-6-1 转子含任意多个(Ns)屏筒时任意场域#k中的空间3次谐波短路磁场强度增量 427

8-6-2 在励磁绕组外圆表面(场域 k=1，r=rfffo)上的空间3次谐波磁场强度 428

8-6-3 在电枢绕组内圆表面上(场域k=Ns+1,r=raami)的空间3次谐波磁场强度 433

第九章 两相突然短路 437

9-1 引言 437

9-2 电压变量的确定 438

9-3 相电压和相电流确定 444

9-3-1 相电压的确定 444

9-3-2 相电流的确定 446

9-4 转子基波EHW电流确定 448

9-5 空间基波磁场强度 452

9-5-1 转子含任意多个(Ns)屏筒时任意场域#k中的空间基波短路磁场强度增量 452

9-5-2 在励磁绕组外圆表面上(场域 k=1，r=rffo)的空间基波磁场强度 452

9-5-3 在电枢绕组内圆表面上(场域k=Ns+1,r=raai)的空间基波磁场强度 456

第十章 单相对中点突然短路 460

10-1 引言 460

10-2 电压变量的确定 461

10-2-1 电枢基波和3次谐波EHW中的电流 461

10-2-2 电压变量g和h的确定 463

10-2-3 电枢绕组零基电流比 467

10-3 开路相电压和短路相电流的确定 471

10-3-1 开路相电压uB和uC的确定 471

10-3-2 短路相电流iA的确定 474

10-4 转子电流的确定 476

10-4-1 转子基波EHW电流的确定 476

10-4-2 转子3次谐波EHW电流的确定 481

10-4-3阻尼零基电流比与转子EHW电流综合分析 485

10-5 空间基波磁场强度 486

10-5-1 转子含任意多个(Ns)屏筒时任意场域#K中的空间基波短路磁场强度增量 486

10-5-2 在励磁绕组外圆表面上(场域 k=1，r=rffo)的空间基波磁场强度 487

10-5-3 在电枢绕组内圆表面上(场域k=Ns+1,r=raai)的空间基波磁场强度 492

10-6 空间3次谐波磁场强度 496

10-6-1 转子含任意多个(Ns)屏筒时任意场域#k中的空间3次谐波短路磁场强度增量 496

10-6-2 在励磁绕组外圆表面上(场域 k=1，r=rffo)的空间3次谐波磁场强度 496

10-6-3 在电枢绕组内圆表面上(场域k=Ns+1,r=raai)的空间3次谐波磁场强度 501

10-7 在不同短路方式下的电流、电压和磁场强度的综合对比 504

11-2 转子屏蔽系统的稳态屏蔽特性 509

11-1 引言 509

第十一章 阻尼屏蔽特性与屏筒涡流损耗 509

11-3 转子屏蔽系统的瞬态屏蔽特性 521

11-4 最佳阻尼条件 523

11-5 屏筒稳态涡流损耗 528

11-5-1 根据电磁场量确定屏筒稳态涡流损耗 528

11-5-2 根据屏筒EHW电流确定屏筒涡流损耗 530

11-5-3 双屏系统产生最大屏筒涡流损耗的条件 531

11-6 屏筒瞬态涡流损耗 533

第十二章 EHWM和MVV在普通同步电机运行分析中应用 534

12-1 在普通同步电机中应用EHWM的若干特殊问题 534

12-1-1 引言 534

12-1-2 转子阻尼EHW的构成和电路参数 535

12-1-3 凸极同步电机定子磁势磁导性磁密谐波磁通对转子阻尼回路的耦合作用 538

12-1-4 电枢相EHW磁链和转子直轴EHW电流 540

12-1-5 HEWM标玄值 545

12-2 两相对中点突然短路 545

12-2-1 转子基波EHW短路电流 546

12-2-2 转子3次谐波EHW短路电流 547

12-2-3 转子EHW电流综合分析 549

12-3 两相突然短路 552

12-4 单相对中点突然短路 554

12-4-1 转子基波EHW短路电流 554

12-4-2 转子3次谐波EHW短路电流 556

12-4-3 转子EHW电流的综合分析 557

12-5 转子短路电流的综合对比和实例分析 559

12-5-1 转子短路电流的综合对比 559

12-5-2 转子短路电流实例分析 562

参考文献 573