电机学matlab仿真大作业报告

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基于MATLAB的电机学计算机辅助分析与仿真

试验报告

一、试验内容及目的

1.1单相变压器的效率和外特性曲线

1.1.1试验内容

一台单相变压器，SN=2000kVA,U1N/U2N?127kV/11kV，50Hz，变压器的参数

**X?0.0725，P0?47kW，PKN(75oC)?160kW。和损耗为Rk，?0.008ok(75C)(1)求此变压器带上额定负载、cos?2?0.8(滞后)时的额定电压调整率和额定效率。(2)分别求出当cos?2?0.2,0.4,0.6,0.8,1.0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（cos?2?0.8(滞后),cos?2?1.0，cos?2?0.8(超前),）对变压器输出特性的影响。

1.1.2试验目的

（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试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试验内容

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试验目的

（1）了解并把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试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、试验要求及要点描述

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cos?2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、基本知识及试验方法描述

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：

'U2N?U2U1N?U2****?u???1?U2?I2(Rkcos?2?Xksin?2)①

U2NU1N*式中I2——负载电流的标幺值

**,XkRk——短路电阻、短路电抗的标幺值

?2——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：

P0?I2PKNP?P??1?1??1?*②*2P2P2??PI2SNcos?2?P0?I2PKN式中P0——额定电压时的空载损耗

PKN——额定电流时的短路损耗

*I2——负载电流的标幺值

*2SN——变压器的额定容量

cos?2——负载功率因数

根据上式，就可以求出对应不同的cos?2，变压器的效率曲线了。

3.1.2试验分析

*?1，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I2***?1，P0，PKN，SN，cos?2带入式Rk，Xk，sin?2，cos?2带入（1）式中，把I2②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，PKN，SN，cos?2带入①式中就可以得到?随I2的

变化规律，即变压器的效率特性曲线。通过改变cos?2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

**I2N即可得到最大效率时的负载大值及其对应的负载电流标幺值，通过公式I2?I2电流。

第（3）问的其基本思想和第（2）问一致。

3.2串励直流电动机的运行特性

3.2.1基本知识

串励电动机的工作特性指U=速公式为：

（1）

转矩公式为：（2）

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（3）

时，转速n、转