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..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，S=2000kVA,U/U127kV/11kV50HzN1N2N和损耗为，0.0725，47kW，PP0160kW。R*X*ook(75C)kKN(75C)(1)求此变压器带上额定负载、cos)时的额定电压调整率和额定效率。2(2)分别求出当cos2到负载效率时的负载电流。(3)分析不同性质的负载（cos0.8(滞后),cos1.0，cos超前),）对222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(..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；cos2（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。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：..UUUU'21UI(RcosXsin)①u2NU21N*2*2**U22kk2N1N式中I——负载电流的标幺值*2R,X——短路电阻、短路电抗的标幺值**kk——负载的功率因数角2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：P1P2PPIPKN11②02PPcosPIPI*S*222202NKN式中P0——额定电压时的空载损耗P——额定电流时的短路损耗I*——负载电流的标幺值2S——变压器的额定容量Ncos——负载功率因数2根据上式，就可以求出对应不同的cos，变压器的效率曲线了。23.1.2实验分析1I1，*2，，X，cos1）式中，把I1P0，P，S，cos带入式sinR***222N2kk②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，P，S，cos带入①式中就可以得到随I的*2N2变化规律，即变压器的效率特性曲线。通过改变cos的值，就可以得到不同的负2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I电流。*I即可得到最大效率时的负载2NI*22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=时，转速n、转矩和电枢电流的关系。转速公式为：（1）转矩公式为：（2）（3）式中—电枢电流--电枢总电阻--励磁绕组总电阻--电动势常数--转矩常数--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=时，转速n和转矩的关系。转速公式为：（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。4.1单相变压器的效率和外特性曲线%%%1''''%2%%I2%%..on;text(x(1),y(1),''text(x(1),y(1)-0.1,1.0]'plot(D1,B1,'--'plot(E1,C1,'--'plot(E2,C2,'--'plot(D3,B3,'--r'plot(E3,C3,'--'plot(D5,B5,'--m'plot(E5,C5,'--'plot(E4,C4,'--'plot(M,P,':'plot(N,M,':'off;0%''%'发生最大效率时的负载电流值：'%..title('单相变压器的效率曲线'xlabel('I2'ylabel(''%30%%;plot(M,P,plot(N,M,off;%0%title('不同负载性质时变压器的输出特性曲线'xlabel('I2'ylabel('U2'gtext(''gtext(''gtext(''4.2串励直流电动机的运行特性（1）转速和电枢电流的关系%Ks..plot(I(:,1),N(:,1),'r');plot(I(:,2),N(:,2),'b';plot(I(:,3),N(:,3),'g';plot(I(:,4),N(:,4),'k';plot(I(:,5),N(:,5),'m'title(''xlabel('Ia'ylabel('N'text(2,150.14,'Ks=0.05'%Kstext(2,19.76,'Ks=0.38'text(2,7.51,'Ks=1.0'text(2,2.50,'Ks=3.0'text(2,2.144,'Ks=3.5'（2）转矩和电枢电流的关系&%路饱和电流设置为&&plot(I(:,1),T1(:,1),'r')%Ks0.05，磁路饱和电流为30AT-I..;plot(I(:,1),T2(:,1),'r')%Ks0.05，磁路饱和电流为50AT-I;plot(I(:,1),T3(:,1),'r')%Ks0.05，磁路饱和电流为70AT-I;plot(I(:,2),T1(:,2),'b')%Ks0.38，磁路饱和电流为30AT-I;plot(I(:,2),T2(:,2),'b')%Ks0.38，磁路饱和电流为50AT-I;plot(I(:,2),T3(:,2),'b')%Ks0.38，磁路饱和电流为70AT-I;plot(I(:,3),T1(:,3),'m')%Ks1.030AT-I;plot(I(:,3),T2(:,3),'m')%Ks1.050AT-I;plot(I(:,3),T3(:,3),'m')%Ks1.070AT-I;plot(I(:,4),T1(:,4),'g')%Ks3.030AT-I;plot(I(:,4),T2(:,4),'g')%Ks3.050AT-I;plot(I(:,4),T3(:,4),'g')%Ks3.070AT-I;plot(I(:,5),T1(:,5),'y')%Ks3.530AT-I;plot(I(:,5),T2(:,5),'y')%Ks3.550AT-I;plot(I(:,5),T3(:,5),'y')%Ks3.570AT-I;plot(30*ones(1,2),ylim,'r:'%;plot(50*ones(1,2),ylim,'r:'%;plot(70*ones(1,2),ylim,'r:'%xlabel('Ia'ylabel('Te'title(''text(30,0,'1'text(50,0,'2'text(70,0,'3'text(80,306,'Ks=0.05'text(80,2325.6,'Ks=0.38'text(80,6120,'Ks=1.0'text(80,18360,'Ks=3.0'text(80,21420,'Ks=3.5'..（3）转速和转矩的关系3.5];%%Ks%Ks&&&plot(T1(:,1),N1(:,1),'r');plot(T2(:,1),N2(:,1),'r');plot(T3(:,1),N3(:,1),'r');plot(T1(:,2),N1(:,2),'b');plot(T2(:,2),N2(:,2),'b');plot(T3(:,2),N3(:,2),'b');plot(T1(:,3),N1(:,3),'m');plot(T2(:,3),N2(:,3),'m');plot(T3(:,3),N3(:,3),'m');plot(T1(:,4),N1(:,4),'g');plot(T2(:,4),N2(:,4),'g');..plot(T3(:,4),N3(:,4),'g');plot(T1(:,5),N1(:,5),'k');plot(T2(:,5),N2(:,5),'k');plot(T3(:,5),N3(:,5),'k');plot(30*ones(1,2),ylim,'r:'%;plot(70*ones(1,2),ylim,'r:'%;plot(90*ones(1,2),ylim,'r:'%title(''xlabel('Te'ylabel('N'text(30,0,'1'text(70,0,'2'text(90,0,'3'5.1单相变压器的效率和外特性曲线（1）额定电压调整率和额定效率的数值额定电压调整率uN1=0.0499额定效率N=0.9872（2）单相变压器的效率曲线..局部放大图最大效率：Kmax=..0.95840.97880.98580.98930.9914发生最大效率时的负载电流值：I2=986.3735986.3735986.3735986.3735986.3735>>I0I0=0.5425（3）不同负载时变压器的输出特性0.54250.54250.54250.54255.2串励直流电动机的运行特性（1）转速和电枢电流的关系..（2）转矩和电枢电流的关系（4）转速和转矩的关系..6.1实验结论（1）通过单相变压器的效率曲线，可以看出，单相变压器的效率随着负载电流P0P47的增大先增大，后减小，当0.5425时，效率最大，并且最大效I*160KN率只与P0和P有关，与无关；效率随着负载功率因数的增大而增大。cos2（2）通过不同负载性质时变压器的输出特性曲线，可以看出，当负载一定时，负载电压随负载电流线性变化。当负载电流和变压器短路参数不变时，电压变化率随负载性质的变化而变化，对于阻性负载，0，0,U1;对于感