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电机学matlab仿真大作业报告

'电机学matlab仿真大作业报告'
基于MATLAB的电机学计算机辅助分析与仿真实验报告一、实验内容及目的1.1 单相变压器的效率和外特性曲线1.1.1 实验内容一台单相变压器,=2000kVA, ,50Hz,变压器的参数和损耗为,,,。(1) 求此变压器带上额定负载、时的额定电压调整率和额定效率。(2) 分别求出当时变压器的效率曲线,并确定最大效率和达到负载效率时的负载电流。(3) 分析不同性质的负载()对变压器输出特性的影响。1.1.2 实验目的(1) 计算此变压器在已知负载下的额定电压调整率和额定效率 (2) 了解变压器效率曲线的变化规律(3) 了解负载功率因数对效率曲线的影响(4) 了解变压器电压变化率的变化规律(5) 了解负载性质对电压变化率特性的影响1.1.3 实验用到的基本知识和理论(1) 标幺值、效率区间、空载损耗、短路损耗等概念(2) 效率和效率特性的知识(3) 电压调整率的相关知识1.2串励直流电动机的运行特性1.2.1实验内容一台16kw、220V的串励直流电动机,串励绕组电阻为0.12Ω,电枢总电阻为0.2Ω。电动势常数为.电机的磁化曲线近似的为直线。其中为比例常数。假设电枢电流85A 时,磁路饱和(为比较不同饱和电流对应的效果,饱和电流可以自己改变)。试分析该电动机的工作特性和机械特性。1.2.2实验目的(1)了解并掌握串励电动机的工作特性和机械特性(2)了解磁路饱和对电动机特性的影响1.2.3实验用到的基本知识和理论(1)电动机转速、电磁转矩、电枢电流、磁化曲线等(2)串励电动机的工作特性和机械特性,电动机磁化曲线的近似处理二、实验要求及要点描述2.1 单相变压器的效率和外特性曲线(1)采用屏幕图形的方式直观显示;(2)利用MATLAB编程方法或SIMULINK建模的方法实现;(3)要画出对应不同的效率曲线;(4)要画出对应阻性、感性、容性三种负载性质的特性曲线,且通过额定点;(5)要给出特征性的结论。2.2串励直流电动机的运行特性(1)采用屏幕图形的方式直观显示(2)利用编程方法或MATLAB的函数调用方法实现;(3)画出串励直流电动机的运行特性和机械特性曲线;(4)给出特征性的结论。三、基本知识及实验方法描述3.1 单相变压器的效率和外特性曲线3.1.1基本知识(1)变压器一次侧接额定电压,二次侧空载时的电压就是额定电压。当二次侧接入负载后,即使一次侧电压不变,二次侧的电压也不再是额定值,变化后的电压大小与负载电流、负载性质和短路参数阻抗有关。表征该变化的物理量就是电压变化率Δu。在电机学中,电压变化率为: ①式中 —— 负载电流的标幺值 ——短路电阻、短路电抗的标幺值 —— 负载的功率因数角根据上式,即使负载电流和变压器的短路参数不变,负载性质发生变化,电压变化率也会发生变化,进而影响输出电压的大小,为了直观,以变压器的输出特性来表示电压变化率的变化。(2)在所有种类的电机中,变压器的效率是最高的,而且效率工作区间很宽。电机学中变压器的效率表示为: ②式中 P0——额定电压时的空载损耗——额定电流时的短路损耗——负载电流的标幺值——变压器的额定容量——负载功率因数根据上式,就可以求出对应不同的,变压器的效率曲线了。3.1.2实验分析 对于第(1)问,根据电机学知识和题中给出变压器的基本参数,直接把,,,,带入(1)式中,把 ,P0,,,带入式②中,就可求得额定效率和额定电压调整率。对于第(2)问,直接把 P0,,,带入①式中就可以得到随的变化规律,即变压器的效率特性曲线。通过改变的值,就可以得到不同的负载功率因数对应的效率特性曲线。利用matlab中的max函数,可以得到效率的最大值及其对应的负载电流标幺值,通过公式即可得到最大效率时的负载电流。第(3)问的其基本思想和第(2)问相同。3.2串励直流电动机的运行特性3.2.1基本知识<1>串励电动机的工作特性指U=UN时,转速n、转矩Te和电枢电流的关系。转速公式为:n=U-Ia(Ra+Rs)CeksIa=UCeks 1Ia-Ra+RsCeks(1)转矩公式为:Te=CTksIa2 (2) Te=CT?Ia (3)式中 Ia—电枢电流 Ra--电枢总电阻 Rs--励磁绕组总电阻 Ce--电动势常数 CT--转矩常数 ks--电机磁化曲线比例系数 ?--电机一个极下的磁通量<2>串励直流电动机的机械特性指U=UN时,转速n和转矩Te的关系。转速公式为:n=1Ceks[CTksTe U-(Ra+Rs)] (4)3.2.2实验分析 由转速与电枢电流的公式可知,转速和电枢电流大体上成双曲线的关系。当电枢电流较小时(磁路未达到饱和),如公式(2),转矩与电枢电流成平方关系;当电枢电流较大时(磁路达到饱和),如公式(3)所示,转矩与电枢电流成线性关系,总体而言,转矩与转速的关系曲线前半段为平方曲线,后半段几乎为直线。由转速与转矩公式(4)知,随着转矩增大,转速下降。 四、实验源程序4.1 单相变压器的效率和外特性曲线clear % 单相变压器的效率曲线clcP0=47e3; %赋变压器的初值PkN=160e3;SN=2e7;I2N=1818.2;Xk=0.0725;Rk=0.008; %第(1)问计算并显示额定电压调整率和额定效率'额定电压调整率' uN1=Rk*0.8+Xk*0.6'额定效率'N=1-(P0+PkN)/(SN*0.8+P0+PkN) %第(2)问求变压器的效率曲线A=[0.05 0.4 0.6 0.8 1.0]; %功率因数向量for j=1:5 %对于不同的功率因数,分别计算其效率与I2标幺值的值for i=1:500 I(i,j)=i/400; K(i,j)=1-(P0+I(i,j).^2*PkN)/(SN*I(i,j)*A(j)+P0+(I(i,j).^2*PkN)); m(j)=max(K(:,j)); %求最大效率 if K(i,j)==m(j) x(j)=I(i,j); y(j)=K(i,j); endendKmax(j)=y(j);I0(j)=x(j);I2(j)=I0(j)*I2N;endfigure(1); %第一张图,做变压器的效率特性曲线
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