电机学仿真实验报告

电机学难重点的MA TLAB仿真

实验报告

班级：1106107

学号：**********

*名：***

完成时间：2013年11月10日

一、实验内容及目的(1.5分)

实验内容：

1、他励直流发电机的外特性

通过MATLAB画出他励直流电动机空载特性曲线。

2、串励直流电动机的运行特性

通过MATLAB画出串励直流电动机的工作特性曲线n=f(I a)和T e=f(I a)。

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的特点；

（2）了解磁路饱和对电动机特性的影响。

（3）了解他励直流发电机外特性的变化趋势；

（4）了解并励直流发电机外特性的三个特点。

二、实验要求及要点描述(2.5分)

实验要求：

1、他励直流发电机的外特性

一台他励发电机的额定电压为230v，额定电流为10A，额定转速为1000r/min，电枢电阻R=1.3

f

（1）额定转速、励磁电流为2.5A，空载电压为多少？

（2）若励磁电流不变，转速降为900r/min，空载电压为多少？（课本课后题3-12）2、串励直流电动机的运行特性

一台17kW、220V的串励直流电动机，串励绕组电阻为0.12Ω，电枢总电阻R a为0.2Ω，在额定电压下运行时，电枢电流为65A，转速为670r/min。试确定因负载增大而使电枢电流增大为75A时，电动机的转速和电磁转矩（磁路设为线性）。（课本课后题3-18）

仿真要点：

（1）采用屏幕图形直观显示；

（2）利用编程或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及并励外特性曲线

（4）要给特征性的结论。

三、基本知识及实验方法描述(3分)

基本知识：

1、并励和他励直流发电机的外特性

对直流发电机来说，在一定的转速下，空载特性就决定了多大的励磁电流能发出多大的电势和输出多高的电压。当外电路附在逐渐增大时，电压变化的趋势都是下降的。对他励发电机来说，由于励磁不变，所以是电枢电阻压降和电枢反应的去磁效应引起的电压下降。而对并励发电机来说，电压的下降会导致励磁电流的下降，使电压下降的趋势更明显。

从整个特性来看，并励直流发电机的外特性有三个特点，即：

（1）比他励的特性更软

（2）特性有拐弯现象

（3）由于剩磁的存在，

仿真分析时，对他励发电机，根据额定转速和额定励磁电流求得额定点的电势E N，外特性就可以表示为：

U=E N-Ia Ra=E N-I Ra

变化电流在I=（0~1.2）I N，就可以得到电压的变化数值，如果不考虑电枢反应的影响，外特性就是近似线性下降的直线。

并励发电机则比较麻烦一些。根据如图的连接方式，其电压方程为：

Ea=f(I

f)

U=I f R f

Ia=(Ea-U)/Ra

I=Ia-I f

R i=U/L

式中的R l为外接负载电阻。

按照空载点-额定点-短路点的顺序，依次给出励磁电流I f，数值由I fN一直变化到零（对应短路点），就可以得到外特性曲线了。

2、串励直流电动机的运行特性

串励直流电动机由于有一些独特的特性，最突出的就是其输出的自适应恒功率特性，因而在一些领域有一些特殊应用。串励电动机的特点，是电枢电流、线路电流和励磁电流三者相等，即I a=I s=I。

（1）串励电动机的工作特性

串励电动机的工作特性是指U=UN时，各工作参数与输出参数的关系，即n，Te，n=f （P2）或n，Te，n=f（Ia）

串励电动机的转速公式，从其中可以看出，负载增加时，Ia增加，使电枢回路的电阻压降Ia*（Ra+Rs）增大，此时串励磁动势和主磁场也同时增大，这两个因素都促进转速下降，所以串励电动机的转速随着负载的增加而迅速下降，这是串励电动机的主要特点。

串励电机的转矩公式

Te=C T K S I a2

（2）串励电动机的机械特性

串励电动机的机械特性是指U=UN时，两个机械量（转速和转矩）之间的关系，即n=f（Te），可以看出，随着转矩的增加，串励电动机的转速迅速下降，是一种特别软的特性。

三、实验源程序(1分)

%他励直流发电机外特性

clear;

nN=100;Rf=88;Ra=1.3;

%空载特性试验数据

Ifdata=[0.4,1.0,1.6,2.0,2.5,3.0,3.6,4.4,5.2];3

Eadata=[33,78,120,150,176,194,206,225,240];

p=polyfit(Ifdata,Eadata,3);

If=0.4:.01:5.2;

Ea=polyval(p,If);

grid on

%计算他励发电机外特性·

Ea1=Ea*1000/750;

Ea2=Ea*900/750;

%图像输出

plot(If,Ea,'b',If,Ea1,'r',If,Ea2,'c')%n1=1000,n2=900 hold on

title('空载特性曲线')

xlabel('load current （A）');

ylabel ('Output voltage (V)');

ans =

3

>> grid on

工作特性曲线n=f(I a)的源程序：

>> Un=220;

Pn=17000;

Rf=0.12;

Ra=0.2;

Ia1=65;

n1=670;

R=Ra+Rf;

c=(Un-Ia1.*R)/(n1.*Ia1);%c=Ce*Ks

Ia=0:0.1:80;

n=Un./(Ia.*c)-R/c;

plot(Ia,n)

ylabel('n/(r/min)')

xlabel('Ia/(A)')

title('串励电动机转速特性曲线')

axis([50,80,400,1000]);

grid on

工作特性曲线T e=f(I a)的源程序：

>> Un=220;

Pn=17000;

Ra=0.2;

Rf=0.12;

R=Ra+Rf;