哈工大电机学仿真实验.docx

1、哈工大电机学仿真实验电机学难重点的仿真实验报告班 级： 1111111 学 号： 1111111111 姓 名： 哈哈 完成时间： 2015.11.28 实验一一、实验内容及目的1.实验内容型号为50热轧硅钢片610-50(D21)的铁磁材料的基于的磁化曲线拟合。2.实验目的1) 了解磁化曲线的非线性和饱和特性2) 掌握采用进行曲线拟合的方法二、实验要求及要点描述1.实验要求50热轧硅钢片610-50(D21)磁化曲线00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.41.41.431.461.491.521.551.581.611.641.670.51.711.7

2、51.791.831.871.911.951.992.032.070.62.122.172.222.272.322.372.422.482.542.600.72.672.742.812.882.953.023.093.163.243.320.83.403.483.563.643.723.803.893.984.074.160.94.254.354.454.554.654.764.885.005.125.241.05.365.495.625.755.886.026.166.306.456.601.16.756.917.087.267.457.657.868.088.318.551.28.809.

3、069.339.619.9010.210.510.911.211.61.312.012.513.013.514.014.515.015.616.216.81.417.418.218.919.820.621.622.623.825.026.41.528.029.731.533.736.038.541.344.047.050.01.652.955.959.062.165.369.272.876.680.484.21.788.092.095.61001051101151201261321.81381451521951661731811891972051) 绘制相关磁化曲线2) 根据所提供的数据，合理

4、选取全部和部分数据绘制磁化曲线，并进行比较，不少于4条曲线3) 绘制每条磁化曲线对应的图和表4) 在一个图中显示全部曲线，并进行区分 2.实验要点1) 采用屏幕图形方式直观显示2) 利用编程方法和的拟合函数3) 采用多种函数如多项式，指数函数，对数函数等进行拟合，并进行比较，最后给出拟合精度最高的表达式三、基本知识及实验方法描述1.基本知识 在非铁磁材料中，磁通密度和磁场强度之间是线性关系，其系数就是空气的磁导率。而在铁磁材料中，二者是非线性关系，称为磁化曲线。当外磁场由零逐渐增大时，开始磁感应强度B随着磁场强度H增加缓慢，磁感应强度B随着H的增大而迅速增长，接近于线性，之后增长放慢，并趋近于

5、饱和，达到饱和后，磁化曲线基本上成为与非铁磁材料的特性相平行的直线。一般的，磁化曲线分为起始段，直线段，饱和段和过饱和段四部分，其中直线段和饱和段的交界点就是曲线的膝点。 由于表征磁化曲线是用磁通密度和磁场强度两维数组表示的，是不连续的，而且其变化特征也比较复杂。当数据量很大时，采用这种数组形式很不方便，也占用存储量。最好的处理方式，是采用曲线拟合方法，把磁化曲线表示成显函数形式的解析表达式。 2.实验方法描述 常用的曲线拟合方法有两种（1）最佳平方逼近。该方法是连续函数的最近平方逼近问题，是用已知的一组互不相关的基函数，通过最佳平方逼近的方法求得未知的连续函数f（x）。（2）最小二乘法逼近。

6、该方法是离散形式的最佳平方逼近问题，又称为曲线拟合的最小二乘法，是在已知一组离散点的情况下，通过最小二乘法求得拟合后的函数，从而画出拟合曲线。提供了强大的数据拟合资源库。比较常用的是多项式拟合，因给出的B和H是离散点，所以源程序采用的是最小二乘法逼近。给出次最小二乘多项式的系数，其中的就是已知的离散数据向量，它们的维数应当大于n。当它们的维数是1时，这个命令求出的正好是n次插值多项式。4、实验源程序源程序如下：B1=0.4:0.01:1.89;H1=1.4 1.43 1.46 1.49 1.52 1.55 1.58 1.61 1.64 1.67 1.71 1.75 1.79 1.83 1.87

7、 1.91 1.95 1.99 2.03 2.07 2.12 2.17 2.22 2.27 2.32 2.37 2.42 2.48 2.54 2.60 2.67 2.74 2.81 2.88 2.95 3.02 3.09 3.16 3.24 3.32 3.40 3.48 3.56 3.64 3.72 3.80 3.89 3.98 4.07 4.16 4.25 4.35 4.45 4.55 4.65 4.76 4.88 5.00 5.12 5.24 5.36 5.49 5.62 5.75 5.88 6.02 6.16 6.30 6.45 6.60 6.75 6.91 7.08 7.26 7.45

8、 7.65 7.86 8.08 8.31 8.55 8.80 9.06 9.33 9.61 9.90 10.2 10.5 10.9 11.2 11.6 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.6 16.2 16.8 17.4 18.2 18.9 19.8 20.6 21.6 22.6 23.8 25.0 26.4 28.0 29.7 31.5 33.7 36.0 38.5 41.3 44.0 47.0 50.0 52.9 55.9 59.0 62.1 65.3 69.2 72.8 76.6 80.4 84.2 88.0 92.0 95.6 100 105 1

9、10 115 120 126 132 138 145 152 195 166 173 181 189 197 205 ;p1(B11,6);Y1(p11);B2=0.4:0.02:1.88;H2=1.4 1.46 1.52 1.58 1.64 1.71 1.79 1.87 1.95 2.03 2.12 2.22 2.32 2.42 2.54 2.67 2.81 2.95 3.09 3.24 3.40 3.56 3.72 3.89 4.07 4.25 4.45 4.65 4.88 5.12 5.36 5.62 5.88 6.16 6.45 6.75 7.08 7.45 7.86 8.31 8.8

10、0 9.33 9.90 10.5 11.2 12.0 13.0 14.0 15.0 16.2 17.4 18.9 20.6 22.6 25.0 28.0 31.5 36.0 41.3 47.0 52.9 59.0 65.3 72.8 80.4 88.0 95.6 105 115 126 138 152 166 181 197;p2(B22,6);Y2(p22);B3=0.4:0.04:1.88;H3=1.4 1.52 1.64 1.79 1.95 2.17 2.32 2.54 2.81 3.09 3.40 3.72 4.07 4.45 4.88 5.36 6.02 6.45 7.08 7.86

11、 8.80 9.90 11.2 13.0 15.0 17.4 20.6 25.0 31.5 41.3 52.9 65.3 80.4 95.6 115 138 166 197;p3(B33,6);Y3(p33);B4=0.4:0.08:1.84;H4=1.4 1.64 1.95 2.32 2.81 3.40 4.07 4.88 6.02 7.08 8.80 11.2 15.0 20.6 31.5 52.9 80.4 115 166;p4(B44,6);Y4(p44);(Y11,c) (Y22,m)(Y33,b)(Y44,r) (第一组,第二组,第三组,第四组)( 0 2)5、实验结果1. 将文档

12、中的数据导入表格中：2. 将中的数据导入中：选择，生成矩阵: 3. 编写M文件，删除此矩阵的第一行、第一列，此时获得磁场强度的矩阵。之后使此矩阵行列互换，即()()，并将转换后的矩阵赋值给磁场强度H的行矩阵。同时，由于磁感应强度B是步长为0.01的行矩阵，利用实矩阵生成方法，生成B矩阵。4. 将其绘制成磁化曲线：图1 一次拟合图2 二次拟合图3 三次拟合图4 五次拟合图5 七次拟合图6 九次拟合由拟合图像可知，对于磁化曲线，仅使用多项式方式进行拟合，得到的曲线与原始数据偏差较大，因此不采用此种方法。调用拟合工具箱，利用插值方法进行拟合，并得到曲线：图7 总拟合此时得到的拟合曲线十分接近于原始数

13、据。并将此函数导出到的中:6、心得体会 通过这次实验，我意识到了的重要性，以及了解，掌握，精通一门软件的使用方法是一件十分不容易的事情。翻教材自学的时候，有的就看不懂，等到实际操作的时候就更加不清楚了，于是只能在更加细致的看书，理解程序的含义。正所谓磨刀不误砍柴工，通过练习，我的越来越熟练，后面的工作也越来越快。由于未来的工作是离不开计算机的，因而熟练的掌握的使用方法是十分重要的。实验二一、实验内容及目的1.实验内容基于的单相变压器电压变化率曲线（额定负载：超前，滞后，）变压器空载和短路实验数据试验名称电压（）电流（）功率（）电源加载侧空载66009.15400低压侧短路324015.1593

14、00高压侧2.目的1) 了解变压器电压变化率的变化规律2) 了解负载性质对电压变化率特性的影响3) 了解变压器效率曲线的变化规律4) 了解负载性质对效率曲线的影响2、实验要求及要点描述1.实验要求 用绘制出题给单相变压器的电压变化率和效率曲线并加以分析。2.要点描述 1) 采用屏幕图示方式直观显示 2) 利用或建模均可 3) 要画出对应阻性，感性，容性三种负载性质的特性曲线，且要通过额定点 4) 要画出对应不同的2的效率曲线，且通过额定点 5) 要给出特征性结论3、基本知识及实验方法描述1.基本知识1）单相变压器的电压变化率曲线变压器一次侧接额定电压，二次测空载时的电压就是额定电压。当二次侧接

15、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，变压后的电压大小与负载电流，负载性质和短路阻抗参数有关。表征该变化的物理量就是电压变化率u。根据电机学理论，电压变化率为：式中 负载电流的标幺值； 短路电阻，短路电抗的标幺值； 负载的功率因素角。 根据上式，即使负载电流和变压器短路参数不变，负载性质发生变化，那么电压变化率也会发生变化，进而影响输出电压的大小。一般地，该变化规律为： （1）对阻性负载，必然有； （2）对感性负载，也必然有，而且数值比阻性的要大，； （3）对容性负载，则可能出现；2）单相变压器的效率曲线在所有种类的电机中，变压器的效率是最高的，而且高效率工作区间很宽。一般

16、地，电压变压器的效率都在9599%之间。电机学中的变压器的效率表示为： 额定电压时的空载损耗； 额定电压时的空载损耗； 负载电流的标幺值； 变压器的额定容量； 负载的功率因素 根据上式，就可以求出对应不同的2,当负载电流的标幺值在0,1.2区间内变化时，变压器的效率曲线了。2.实验方法1) 单相变压器的电压变化率曲线由题给，可知单相变压器的，同样对于要求的容性，阻性，感性负载分别对应的，同样可以求出，只需要对于不同的连续赋值即可求出电压变化率对应曲线。2) 单相变压器的效率曲线由题给，可知单相变压器，同样只需设定不同的功率因数，对于不同的连续赋值即可求出效率对应曲线。4、实验源程序0.0110

17、.048;I1=0:0.01:1.5;1;2(0.85);(2);(2);1*(*);1*(*1*0);1*(*);U21;U21;U21;(I12z,12n,r12q,1,b:);(0 1 0.9 1.1)(单相变压器电压变化率曲线);( 2 (%);( 2 (%);(容性负载)(阻性负载)(感性负载)5、实验结果 1.单相变压器的电压变化率曲线2.单相变压器的效率曲线3.曲线分析通过曲线分析可知：1) 对于不同性质的负载，电压变化率曲线变化趋势不同，对于容性负载，电压变化率大于0，即此时的二次侧绕组端电压大于空载时；同理，对于感性负载，电压变化率小于0；对于阻性负载，电压变化率同样小于0，即感性和阻性的二次侧绕组端电压均小于空载时。2) 对于单相变压器效率曲线，随着二次侧绕组电流的增大，其效率逐渐增大，即大容量的单相变压器效率大于小容量的。3) 放大观察，效率存在峰值（在铜损等于铁损时）。对于不同性质的负载，功率因数越大，效率越低6、心得体会 通过这个实验，我了解了如何让寻找问题的变化规律，以及通过绘图使已知的变化规律更加形象，易于理解，把定性的问题转化成定量化计算，得到更加确切的规律和结论。并且通过这次的实验，我对单相变压器的电压变化率以及效率的相关知识有了深入理解，这不失为一种很好地学习电机学的方式。实验三