Name: generator sequence currents and impedances
Uploaded: 2024-11-21T14:54:31.000Z
Duration: 1 min 24 s
Channel: JoVE

מחולל סינכרוני המחובר Y, מוארק באמצעות עכבה ניטרלית, מתוכנן ליצור מתחי פאזה פנימיים מאוזנים עם רכיבי רצף חיובי בלבד.
רשתות הרצף של הגנרטור כוללות מתח מקור רק ברשת הרצף החיובי, ומתוארים רכיבי הרצף של מתחי קו לקרקע בהדקים.
ירידת המתח בעכבה הניטרלית נגרמת אך ורק על ידי זרם רצף אפס, עכבה נייטרלית בסדרות עם עכבת רצף האפס של הגנרטור.
בתחנות כוח, סטטור הגנרטור הסינכרוני מייצר זרמי רצף חיובי תלת פאזי מאוזנים בתנאי מצב יציב, ויוצר כוח מגנטומוטיבי נטו (MMF) המיושר עם הרוטור.
עם זרמי רצף שלילי תלת פאזי מאוזנים, MMF נטו מתנגד לרוטור, וכתוצאה מכך עכבת רצף שלילי נמוכה יותר מאשר עכבת רצף חיובי.
זרמי רצף אפס, זהים בגודלם ובפאזה, יוצרים MMF נטו קרוב לאפס, מה שהופך את עכבת רצף האפס לקטנה ביותר.
עכבות רצף משתנות בין מכונות מסתובבות ומסווגות כסינכרוניות, ארעיות או תת-ארעיות.
רשתות אלה מפשטות את פעולתם של מנועים סינכרוניים ואינדוקציה תלת פאזיים.

רשתות של רצף של מכונות מסתובבות

Sequence Networks of Rotating Machines

<div style="direction: rtl">
גנרטור סינכרוני המחובר בחיבור Y, עם הארקה דרך עכבה ניטראלית, מתוכנן לייצר מתחים פנימיים מאוזנים עם רכיבי רצף חיובי בלבד. רשתות הרצף של הגנרטור כוללות מתח מקור שנמצא אך ורק ברשת הרצף החיובי. רכיבי הרצף של מתחים בין פאזה לאדמה בקצוות הגנרטור מדגימים את התצורה הזו.
זרם רצף אפס יוצר נפילת מתח על עכבת הניטרלי של הגנרטור ועכבות רצף אפס נוספות במעגל. מצב זה מחייב הוספת עכבה נוספת ברשת רצף האפס, בטור עם עכבת רצף האפס של הגנרטור.
בתחנות כוח, הסטטור של גנרטור סינכרוני במצב יציב נושא זרמים תלת-פאזיים מאוזנים עם רצף חיובי. זרמים אלה מייצרים כוח מגנטו-מניע (MMF) נטו שמסתנכרן עם כיוון הסיבוב של הרוטור. לעומת זאת, זרמים תלת פאזיים מאוזנים עם רצף שלילי בסטטור יוצרים MMF מסתובב שמנוגד לכיוון סיבוב הרוטור, מה שיוצר עכבת רצף שלילי שבדרך כלל קטנה יותר מעכבת הרצף החיובי הסינכרוני.
זרמי רצף אפס, שהם בעלי גודל ומופע זהים, מייצרים MMF נטו כמעט אפסי. כתוצאה מכך, עכבת רצף האפס של הגנרטור היא בדרך כלל הקטנה ביותר מבין עכבות הרצף.
עכבות רצף במכונות מסתובבות מסווגות כעכבות סינכרוניות, חולפות או תת חולפות. סיווגים אלו מסייעים בפישוט הניתוח של מנועים סינכרוניים ותלת פאזיים באמצעות רשתות רצף.

</div>

גנרטור סינכרוני המחובר Y, מוארק באמצעות עכבה ניטרלית, נועד ליצור מתחי פאזה פנימיים מאוזנים עם רצף חיובי בלבד ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

הנדסה חשמלית

Unit 1

יחידה 1

Symmetrical and Unsymmetrical Faults

תקלות סימטריות וא-סימטריות

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחי מפתח ומושגים

generator sequence currents and impedances

Generator sequence currents and impedances explain how a Y-connected synchronous generator behaves under balanced and unbalanced conditions. When the generator is grounded through a neutral impedance, it is set up to produce balanced internal phase voltages with only positive-sequence components. The source voltage therefore appears only in the positive-sequence network, and the line-to-ground voltages at the generator terminals show the sequence components of this setup.

Zero-sequence current creates a voltage drop across the generator’s neutral impedance. It also drops voltage across other zero-sequence impedances in the circuit. For that reason, the zero-sequence network needs an added impedance in series with the generator’s own zero-sequence impedance.

In steady-state operation, the stator of a synchronous generator carries balanced three-phase, positive-sequence currents. These currents create a net magnetomotive force, or MMF, that moves in the same direction as the rotor. Balanced three-phase, negative-sequence currents create a rotating MMF that opposes rotor rotation. Because of this, the negative-sequence impedance is usually smaller than the positive-sequence synchronous impedance.

Zero-sequence currents have the same magnitude and phase. They produce almost no net MMF. As a result, the generator’s zero-sequence impedance is usually the smallest of the sequence impedances. In rotating machines, sequence impedances are grouped as synchronous, transient, or subtransient. These categories help simplify the analysis of three-phase synchronous and induction motors with sequence networks.

Generator Sequence Currents and Impedances

generator-sequence-currents-and-impedances

series r&#8212;l circuit transients

Fault Current in a Series R-L Circuit

A series resistor-inductor, or R-L, circuit can model a three-phase short circuit when the switch closes at the start of the time period. In this fault condition, all three phases of an unloaded synchronous machine are short-circuited. With no fault impedance and no initial current, the starting voltage depends on the source voltage phase angle. Kirchhoff's Voltage Law, or KVL, is used to analyze the circuit and find the total asymmetrical fault current. This current has two parts. The AC...

three-phase short circuit&#8212;unloaded synchronous machine

three-phase-short-circuitunloaded-synchronous-machine

Synchronous Machine Fault Current Decay

A three-phase short circuit on an unloaded synchronous machine shows how fault current changes over time. The AC fault current, with the DC offset removed, starts at a high value and then falls to a steady-state level in one phase of the machine. This change happens because of the magnetic flux created by the short-circuit armature currents. At first, these currents flow through high-reluctance paths. They later shift to lower-reluctance paths, which increases the armature inductance. This...

power system three-phase short circuits

Subtransient Fault Current in Power Systems

Subtransient fault current analysis in a power system uses simplified models for the main equipment. Transformers are represented by their leakage reactances. Transmission lines are modeled with equivalent series reactances, and synchronous machines are treated as constant voltage sources behind their subtransient reactances. Several elements are left out of the calculation because their effect on the immediate fault current is small or they make the model harder without changing the result...

bus impedance matrix

Three-Phase Fault Current Analysis

Three-phase fault current analysis in an N-bus power system uses the positive-sequence network and the bus impedance matrix. It helps estimate subtransient fault currents when a short circuit occurs at one bus. The method uses superposition, which means the problem is split into two circuits that are studied separately. In the first circuit, all machine voltage sources are short-circuited. Only the prefault voltage source at the faulted bus remains. The positive-sequence bus impedance matrix...

circuit breaker and fuse selection

Protective Devices in Power Systems

Circuit breakers and fuses protect electrical systems from fault current and overcurrent. They help stop damage when current rises above safe limits. Both devices are chosen based on the needs of the electrical system. A circuit breaker interrupts fault current by separating its contacts. This creates an arc, which must be extinguished by elongation, cooling, or splitting, depending on the breaker design. Breakers are grouped by operating voltage and by the arc-extinguishing medium, such as...

sequence networks of rotating machines

Generator sequence currents and impedances explain how a Y-connected synchronous generator behaves under balanced and unbalanced conditions. When the generator is grounded through a neutral impedance, it is set up to produce balanced internal phase voltages with only positive-sequence components. The source voltage therefore appears only in the positive-sequence network, and the line-to-ground voltages at the generator terminals show the sequence components of this setup. Zero-sequence current...

per-unit sequence models

Transformer Sequence Networks in Per Unit

Transformer sequence networks in per unit show how three-phase transformers respond to positive-, negative-, and zero-sequence currents. For an ideal Y-Y transformer grounded through neutral impedances, the per-unit sequence networks act much like those of a single-phase ideal transformer when the current is balanced. Balanced positive-sequence and negative-sequence currents do not create neutral current, so they do not cause voltage drops across the neutral path. Zero-sequence current behaves...

fault types

Power System Faults in Sequence Networks

Power system faults can be analyzed by moving between the phase domain and the sequence domain. This approach helps relate fault currents and voltages for three-phase bus faults and keeps the fault impedance in the model. Fault impedance is zero for a bolted fault, equal to the arc impedance for an arcing fault, and it represents the total fault impedance for a transmission-line insulator flashover. For a single line-to-ground fault from phase A to ground, the phase-domain conditions are...

key terms and concepts

Learn how positive-, negative-, and zero-sequence currents shape generator sequence networks, neutral impedance, and MMF in rotating machines.

Generator Sequence Currents and Impedances | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

electrical engineering

Generator Sequence Currents and Impedances

Description

Transcript