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

Generator synchroniczny z podłączeniem Y, uziemiony za pomocą impedancji neutralnej, jest przeznaczony do generowania zrównoważonych wewnętrznych napięć fazowych tylko ze składowymi o dodatniej sekwencji.
Sieci sekwencyjne generatora obejmują napięcie źródła tylko w sieci o sekwencji dodatniej, a składowe sekwencji napięć linia-ziemia na zaciskach są przedstawione.
Spadek napięcia w impedancji neutralnej jest spowodowany wyłącznie prądem o sekwencji zerowej, impedancja neutralna połączona szeregowo z impedancją w sekwencji zerowej generatora.
W elektrowniach stojan generatora synchronicznego wytwarza zrównoważone trójfazowe prądy o sekwencji dodatniej w warunkach ustalonych, generując siłę magnetomotoryczną netto (MMF) wyrównaną z wirnikiem.
W przypadku zrównoważonych trójfazowych prądów o sekwencji ujemnej MMF netto przeciwstawia się wirnikowi, co skutkuje niższą impedancją sekwencji ujemnej niż impedancja sekwencji dodatniej.
Prądy o sekwencji zerowej, identyczne pod względem wielkości i fazy, tworzą prawie zerowy MMF netto, co sprawia, że impedancja sekwencji zerowej jest najmniejsza.
Impedancje sekwencji różnią się w zależności od maszyn wirujących i są klasyfikowane jako synchroniczne, przejściowe lub podprzejściowe.
Sieci te upraszczają obsługę trójfazowych silników synchronicznych i indukcyjnych.

sieci sekwencyjne maszyn wirujących

Sequence Networks of Rotating Machines

Generator synchroniczny połączony w układzie Y, uziemiony przez impedancję neutralną, jest zaprojektowany do generowania zrównoważonych wewnętrznych napięć fazowych wyłącznie ze składowymi sekwencji dodatniej. Sieci sekwencyjne generatora obejmują napięcie źródłowe, które znajduje się wyłącznie w sieci sekwencji dodatniej. Składowe sekwencyjne napięć linia-ziemia na zaciskach generatora ilustrują tę konfigurację.

Prąd sekwencji zerowej powoduje spadek napięcia na impedancji neutralnej generatora i innych impedancjach sekwencji zerowej w obwodzie. Wymaga to dodatkowej impedancji w sieci zerowej kolejności, w szeregu z impedancją zerowej kolejności generatora.

W elektrowniach stojan generatora synchronicznego w warunkach ustalonych przenosi zrównoważone prądy trójfazowe sekwencji dodatniej. Prądy te generują siłę magnetomotoryczną (MMF) netto, która jest zgodna z kierunkiem wirnika. Z drugiej strony zrównoważone prądy trójfazowe o kolejności przeciwnej w stojanie wytwarzają wirującą siłę MMF, która przeciwstawia się obrotom wirnika, co skutkuje impedancją kolejności przeciwnej, która jest zwykle mniejsza niż impedancja synchronicznej sekwencji dodatniej.

Prądy sekwencji zerowej, które mają identyczną wielkość i fazę, wytwarzają prawie zerową siłę magnetomotoryczną (MMF) netto. W konsekwencji impedancja zerowej sekwencji generatora jest zazwyczaj najmniejsza wśród impedancji sekwencji.

Impedancje sekwencji w maszynach wirujących są klasyfikowane jako impedancje synchroniczne, przejściowe lub podprzejściowe. Klasyfikacje te pomagają w uproszczeniu analizy trójfazowych silników synchronicznych i indukcyjnych przy użyciu sieci sekwencyjnych.

Sieci sekwencyjne maszyn wirujących

Generator synchroniczny z podłączeniem do osi Y, uziemiony za pomocą impedancji neutralnej, jest przeznaczony do generowania zrównoważonych wewnętrznych napięć fazowych tylko o dodatniej sekwencji ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrotechnika

Unit 1

Jednostka 1

Symmetrical and Unsymmetrical Faults

Zwarcia symetryczne i niesymetryczne

KEY TERMS AND CONCEPTS

KLUCZOWE TERMINY I POJĘCIA

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

Tags