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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EHW193

3-5-5 几何电流片模式励磁EHW197

3-5-6 屏筒分层(子筒)多片模式EHW199

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