2.2 理想电机的特点

实际电力系统中，真正的恒定电势源是不存在的。因为，实际系统中发生短路故障时，同步发电机的电势在短路前后的暂态过程中是随时间变化的，并不能保持端电压不变，且发电机内部的阻抗也不为零。因此一般情况下，分析和计算电力系统短路时，必须考虑作为电力系统的同步发电机内部的暂态过程。由于同步发电机转子的惯性较大，可以认为在短路后的暂态过程中，转子的转速没什么变化，仍保持同步转速不变，即认为短路后的暂态过程中频率保持恒定。这样，在分析短路的暂态过程中，只需考虑同步发电机内部的电磁暂态过程。并且，我们在分析是一般将同步发电机看做理想电机，有如下几个特点：

①绕组都是对称的，（实际制作中并不对称）；  

②定子磁势在空间按正弦规律变化；  

③忽略高次谐波（忽略沟槽的作用）；  

④忽略磁饱和现象；

⑤只考虑电磁暂态过程，不计机械暂态过程；

⑥短路后励磁电压保持不变，不考虑强励过程；

⑦短路发生在发电机定子出现端口。

2.3 突然短路暂态的特点

同步发电机对称稳态运行时，电枢磁势的大小不随时间的变化而变化，在空间以同步转速旋转，它同转子没有相对运动，因此不会在转子绕组中感应电流。突然短路时，定子电流在数值上发生急剧变化，电枢反应磁通也随着变化，并在转子绕组中感应电流，这种电流又反过来影响定子电流的变化。这种定子和转子绕组电流的互相影响使暂态过程变得非常复杂，这就是突然短路暂态过程的特点。

2.4 无阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理过程分析

同步发电机正常稳态运行时，励磁机施加于励磁绕组两端的电压为恒定的Vf，励磁绕组中流过大小不变的直流电流if，它产生的归算到定子侧的总磁链为ψF，其中一部分磁链只与励磁绕组交链，称为励磁绕组漏磁链；另一部分磁链经过空气隙进入定子，并与定子绕组交链，称为同步发电机的工作磁链（或空载磁链）。Ψfd随转子以同步转速旋转，因而为定子绕组所切割，在定子绕组中感应产生空载电动势Eq。定子绕组与外部电路接通时，绕组中将有同步频率的交流电流iω流通。定子三相绕组中的电流所产生的磁场在空气隙中形成一个大小不变、以同步转速随转子旋转的旋转磁场。其中只有定子绕组交链的这部分磁链称为定子绕组的漏磁链ψσ；经空气隙进入转子并与转子绕组交链的那部分磁链称为电枢反应磁链。点数反应磁链一般可以分为纵轴电枢反应磁链ψad和横轴电枢反应磁链ψaq两个分量。

当同步发电机端突然三相短路时，由于外接电阻抗减小，定子绕组电流将增大，相应的电枢反应磁链也将增大，原来稳定状态下电机内部的电磁平衡关系遭到破坏。但在突变瞬间，为遵守磁链守恒定律，电机中各绕组为保持自身的磁链不变，都将出现若干新的磁链和电流分量。

短路瞬间，由于外接阻抗减小，定子绕组将产生一个基频电流增量△iω，相应的电枢反应磁链也将增大，电枢反应磁链的增大将减小励磁绕组原有的磁链。励磁绕组为保持它的合成磁链守恒，必然会增大励磁电流和相应的磁链——抵消电枢反应磁链的作用，于是励磁绕组中除原有的励磁电流if[0]外，还将增加一直流电流分量△ifα。随着励磁电流的增加，工作磁链和相应的空载电势也要增大，与此相应，定子绕组中将增加一新的基频电流分量△I’ω。△I’ω随着△ifα的产生而产生，它们都是没有外部电流供给的自由电流分量。由于电机各绕组都有电阻，因此，短路过程中，△I’ω将随△ifα以定子绕组短接时励磁绕组的时间常数T’d按指数规律衰减到零。文献综述