电机与拖动课程设计报告.docx
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电机与拖动课程设计报告
1、变压器空载：
变压器空载运行仿真电路图
2、变压器负载：
SN=10e3;U1N=380;U2N=220;r1=0.14;r2=0.035;x1=0.22;x2=0.055;rm=30;xm=310;ZL=4+j*3;
I1N=SN/U1N;
I2N=SN/U2N;k=U1N/U2N;
Z1=r1+j*x1;
rr2=k^2*r2;xx2=k^2*x2;
ZZ2=rr2+j*xx2;
ZZL=k^2*ZL;
Zm=rm+j*xm;
Zd=Z1+1/（1/Zm+1/（ZZ2+ZZL））;
U1I=U1N;
I1I=U1I/Zd;
E1I=（U1I-I1I*Z1）;
I22I=E1I/（ZZ2+ZZL）;
I2I=k*I22I;
U22I=I22I*ZZL;
U2I=U22I/k;
%功率因数，功率和效率
%cospsi1输入侧功率因数，cospsi2负载功率因数，p1输入有功功率，p2输出有功功率
cospsi1=cos（angle（Zd））;
cospsi2=cos（angle（Z1））;
p1=abs（U1I）*abs（I1I）*cospsi1;
p2=abs（U2I）*abs（I2I）*cospsi2;
eat=p2/p1;
%损耗
%lml励磁电流，pfe铁损耗，pcu1原边铜损耗，pcu2副边铜损耗
ImI=E1I/Zm;
pFe=abs（ImI）^2*rm;
pcu1=abs（I1I）^2*r1;
pcu2=abs（I2I）^2*r2;
%数据输出
disp（'原边电流='）,disp（abs（I1I））;
disp（'副边电流='）,disp（abs（I2I））;
disp（'副边电压='）,disp（abs（U2I））;
disp（'原边功率因数='）,disp（cospsi1）;
disp（'原边电流='）,disp（p1）;
disp（'副边功率因数='）,disp（cospsi2）;
disp（'副边功率='）,disp（p2）;
disp（'效率='）,disp（eat）;
disp（'励磁电流='）,disp（abs（ImI））;
disp（'铁损耗='）,disp（pFe）;
disp（'原边铁损耗='）,disp（pcu1）;
disp（'副边铜损耗='）,disp（pcu2）;
3、他励直流电动机转矩特性：
%直流电机转矩特性分析
%将该函数定义为dc_mo_tor（dc_motoe_torque）
%...........................................
%下面输入电机基本数据
Cm=10;Ra=1.8;k=.1;k1=.2;
%下面输入750r/min时的空载特性实验数据（Ifdata-是励磁电流，Eadata-是感应电动势）
Ia=0:
.01:
15;
%..........................................
%计算他励电机外特性
Temt=Cm*k*Ia;
plot（Ia,Temt,'r'）
xlabel（'Ia[A]'）
ylabel（'Tem[N*m]'）
%...........................................
4、并励直流电动机机械特性：
%直流电动机机械特性分析
%将该函数定义为dc_mo_mec（dc_motor_mech）
%--------------------------------------------------------------------------
%下面输入电机基本数据：
U=220;Ra=0.17;p=2;N=398;a=1;psi=0.0103;Cpsi=0.0013;
%下面输入电磁转矩的变化范围：
Te=0:
.01:
5;
%-------------------------------------------------------------------------
%计算并励电动机机械特性：
Ce=p*N/60/a;
Cm=p*N/2/pi/a;
n=U/Ce/psi-Ra*Te/Ce/Cm/psi^2;
subplot（2,1,1）
plot（Te,n,'k'）
holdon
xlabel（'Te'）
ylabel（'n'）
%-------------------------------------------------------------------------
5、他励直流电动起动：
他励直流电动起动仿真电路图
6、他励直流电动机调速：
他励直流电动机调速仿真电路图
7、直流电动机能耗制动：
直流电动机能耗制动制动前仿真电路图
直流电动机能耗制动制动后仿真电路图
8、三相异步电动机机械特性：
%三相异步电动机的机械特性
clc
clear
%下面输入电动机参数
U1=220/sqrt（3）;
Nphase=3;
P=2;
fN=50;
R1=0.095;
X1=0.680;
X2=0.672;
Xm=18.7;
%下面计算电机同步速度
omegas=2*pi*fN/P;
nS=60*fN/P;
%下面是转子电阻的循环数值
form=1:
5
ifm==1
R2=0.1;
elseifm==2
R2=0.2;
elseifm==3
R2=0.5;
elseifm==4
R2=1.0;
else
R2=1.5;
end
%下面是转差率计算
forn=1:
2000
s（n）=n/2000;
Tmech=Nphase*P*U1*2*R2/s（n）/omegas/[（R1+R2/s（n））^2+（X1+X2）^2];
%绘图
plot（s（n）,Tmech）
holdon
end
holdon
end
holdon
end
holdon
end
holdon
end
holdon
xlabel（'转差率'）
ylabel（'电磁转矩'）
9、三相异步电动机起动：
三相异步电动机起动仿真电路图
10、三相异步电动机调速：
三相异步电动机调速仿真电路图
11、三相异步电动机反转：
三相异步电动机反转仿真电路图
12、三相异步电动机能耗制动：
三相异步电动机能耗制动制动前仿真电路图
三相异步电动机能耗制动制动后仿真电路图
1、变压器空载：
变压器空载仿真结果电压电流波形图
结果分析：
变压器空载运行时，尽管没有有功输出，但它仍需从电网中取得功率，这些功率中既有有功功率，又有无功功率，前者供空载时的损耗（主要是铁损耗），后者供激励磁磁通（亦称励磁功率）。
2、变压器负载：
原边电流=25.5752
副边电流=42.7447
副边电压=213.7237
原边功率因数=0.7725
原边电流=7.5072e+003
副边功率因数=0.5369
副边功率=4.9047e+003
效率=0.6533
励磁电流=1.1998
铁损耗=43.1836
原边铁损耗=91.5725
副边铜损耗=63.9489
结果分析：
原边绕组从电网吸收的功率传递给副边绕组。
副边绕组电流增加或减小的同时，引起原边电流的增加或减小，吸收的功率也增大或减小、变压器变比必须按原副边额定相电压计算。
3、他励直流电动机转矩特性：
他励直流电动机转矩特性仿真结果图
结果分析：
在主磁通不受负载的影响的前提下，转速随着电流的增大而增大。
4、并励直流电动机机械特性：
并励直流电动机机械特性仿真结果图
结果分析：
电动机的机械特性是指电动机的转速
与转矩
的关系
。
机械特性是电动机机械性能的主要表现，它与负载的机械特性
，运动方程式
相联系，将决定拖动系统稳定运行及过渡过程的工作情况。
5、他励直流电动起动：
他励直流电动起动仿真结果波形图
结果分析：
电动机在启动过程中，电枢电流、电磁转矩、转速n都随时间变化，是一个过渡过程，随着电动机转速的不断增加，电枢电流和电磁转矩将逐渐减小。
6、他励直流电动机调速：
他励直流电动机调速仿真结果图
结果分析：
电源电压能够平滑调节，可实现无级调速，调速前后的机械特性的斜率不变，硬度较高，负载变化时稳定性好，无论轻载还是负载，调速范围相同，一般可达D=2.5~12
，电能损耗较小。
7、直流电动机能耗制动：
直流电动机能耗制动制动前仿真结果图
直流电动机能耗制动制动后仿真结果图
结果分析：
能耗制动是一个转速连续变化的动态过程，为了测取曲线上的点，本实验采取将电动机同轴连接的发电机作为电动机拖动被试电动机转动，维持在某一转速时即可测出该转速和对应的电枢电流值。
由于
，而
不变，则转矩和电枢电流成正比，所以
和机械特性成比例关系。
8、三相异步电动机机械特性：
三相异步电动机机械特性仿真结果图
结果分析：
所谓三相异步电动机的机械特性是指在一定条件下，电动机的转速n与转矩Tem之间的关系n=f（Tem）。
三相异步电动机的转速n与转差率s之间存在一定关系：
，所以三相异步电动机的机械特性也往往用Tem=f（s）的形式表示。
9、三相异步电动机起动：
三相异步电动机起动仿真结果图
结果分析:
电动机串联电阻R接到电源上，因R上有电压降，所以加到电动机上的电压减去R上的压降，这时电动机的启动电流也就减小了。
绕线式电动机转子串联电阻启动，即在转子绕组中串联一级或若干级电阻，以达到减小启动电流的目的。
在启动后逐级切除电阻，使电动机正常运转，改善了机械特性，提高了启动转矩。
10、三相异步电动机调速：
三相异步电动机调速仿真结果图
结果分析：
随着定子电压的降低，机械特性变软，而且最大转矩也减小很多，这样就降低了电机的过载能力。
若负载稍有波动，电机就可能停转。
因此对于恒转矩负载，其调速范围很小。
若用于通风机类负载，可以得到较大的调速范围。
11、三相异步电动机反转：
结果分析：
当改变通入电动机定子绕组的三相电源相序，即把接入电动机三相电源进线中的任意两相对调接线时，电动机可实现反转
12、三相异步电动机能耗制动：
制动前
制动后
结果分析：
即在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用已达到制动的目的，运行中的电机停止时。
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