.基于MATLAB的電機學計算機輔助分析與仿真..1.1單相變壓器的效率和外特性曲線1.1.1實驗內容一臺單相變壓器，S=2000kVA,U/U127kV/11kV50HzN1N2N和損耗為，0.0725，47kW，PP0160kW。R*X*ook(75C)kKN(75C)(1)求此變壓器帶上額定負載、cos)時的額定電壓調整率和額定效率。2(2)分別求出當cos2到負載效率時的負載電流。(3)分析不同性質的負載（cos0.8(滯后),cos1.0，cos超前),）對222變壓器輸出特性的影響。1.1.2實驗目的（1）計算此變壓器在已知負載下的額定電壓調整率和額定效率（2）了解變壓器效率曲線的變化規律（3）了解負載功率因數對效率曲線的影響（4）了解變壓器電壓變化率的變化規律（5）了解負載性質對電壓變化率特性的影響1.1.3實驗用到的基本知識和理論（1）標幺值、效率區間、空載損耗、短路損耗等概念（2）效率和效率特性的知識（3）電壓調整率的相關知識1.2串勵直流電動機的運行特性1.2.1實驗內容一臺16kw、220V的串勵直流電動機，串勵繞組電阻為0.12Ω，電樞總電阻為0.2Ω.電機的磁化曲線近似的為直線。其中為比例常數。假設電樞電流85A(..試分析該電動機的工作特性和機械特性。1.2.2實驗目的（1）了解并掌握串勵電動機的工作特性和機械特性（2）了解磁路飽和對電動機特性的影響1.2.3實驗用到的基本知識和理論（1）電動機轉速、電磁轉矩、電樞電流、磁化曲線等（2）串勵電動機的工作特性和機械特性，電動機磁化曲線的近似處理2.1單相變壓器的效率和外特性曲線（1）采用屏幕圖形的方式直觀顯示；（2）利用MATLAB編程方法或SIMULINK建模的方法實現；（3）要畫出對應不同的效率曲線；cos2（4）要畫出對應阻性、感性、容性三種負載性質的特性曲線，且通過額定點；（5）要給出特征性的結論。2.2串勵直流電動機的運行特性（1）采用屏幕圖形的方式直觀顯示（2）利用編程方法或MATLAB的函數調用方法實現；（3）畫出串勵直流電動機的運行特性和機械特性曲線；（4）給出特征性的結論。3.1單相變壓器的效率和外特性曲線3.1.1基本知識（1）變壓器一次側接額定電壓，二次側空載時的電壓就是額定電壓。當二次側接入負載后，即使一次側電壓不變，二次側的電壓也不再是額定值，變化后的電壓大小與負載電流、負載性質和短路參數阻抗有關。表征該變化的物理量就是電壓變化率Δu。在電機學中，電壓變化率為：..UUUU'21UI(RcosXsin)①u2NU21N*2*2**U22kk2N1N式中I——負載電流的標幺值*2R,X——短路電阻、短路電抗的標幺值**kk——負載的功率因數角2根據上式，即使負載電流和變壓器的短路參數不變，負載性質發生變化，電壓變化率也會發生變化，進而影響輸出電壓的大小，為了直觀，以變壓器的輸出特性來表示電壓變化率的變化。（2）在所有種類的電機中，變壓器的效率是最高的，而且效率工作區間很寬。電機學中變壓器的效率表示為：P1P2PPIPKN11②02PPcosPIPI*S*222202NKN式中P0——額定電壓時的空載損耗P——額定電流時的短路損耗I*——負載電流的標幺值2S——變壓器的額定容量Ncos——負載功率因數2根據上式，就可以求出對應不同的cos，變壓器的效率曲線了。23.1.2實驗分析1I1，*2，，X，cos1）式中，把I1P0，P，S，cos帶入式sinR***222N2kk②中，就可求得額定效率和額定電壓調整率。對于第（2）問，直接把P0，P，S，cos帶入①式中就可以得到隨I的*2N2變化規律，即變壓器的效率特性曲線。通過改變cos的值，就可以得到不同的負2載功率因數對應的效率特性曲線。利用matlab中的max函數，可以得到效率的最..大值及其對應的負載電流標幺值，通過公式I電流。*I即可得到最大效率時的負載2NI*22第（3）問的其基本思想和第（2）問相同。3.2串勵直流電動機的運行特性3.2.1基本知識<1>串勵電動機的工作特性指U=時，轉速n、轉矩和電樞電流的關系。轉速公式為：（1）轉矩公式為：（2）（3）式中—電樞電流--電樞總電阻--勵磁繞組總電阻--電動勢常數--轉矩常數--電機磁化曲線比例系數--電機一個極下的磁通量<2>串勵直流電動機的機械特性指U=時，轉速n和轉矩的關系。轉速公式為：（4）3.2.2實驗分析..由轉速與電樞電流的公式可知，轉速和電樞電流大體上成雙曲線的關系。當電樞電流較小時（磁路未達到飽和），如公式（2），轉矩與電樞電流成平方關系；當電樞電流較大時（磁路達到飽和），如公式（3）所示，轉矩與電樞電流成線性關系，總體而言，轉矩與轉速的關系曲線前半段為平方曲線，后半段幾乎為直線。由轉速與轉矩公式（4）知，隨著轉矩增大，轉速下降。4.1單相變壓器的效率和外特性曲線%%%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%''%'發生最大效率時的負載電流值：'%..title('單相變壓器的效率曲線'xlabel('I2'ylabel(''%30%%;plot(M,P,plot(N,M,off;%0%title('不同負載性質時變壓器的輸出特性曲線'xlabel('I2'ylabel('U2'gtext(''gtext(''gtext(''4.2串勵直流電動機的運行特性（1）轉速和電樞電流的關系%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）轉矩和電樞電流的關系&%路飽和電流設置為&&plot(I(:,1),T1(:,1),'r')%Ks0.05，磁路飽和電流為30AT-I..;plot(I(:,1),T2(:,1),'r')%Ks0.05，磁路飽和電流為50AT-I;plot(I(:,1),T3(:,1),'r')%Ks0.05，磁路飽和電流為70AT-I;plot(I(:,2),T1(:,2),'b')%Ks0.38，磁路飽和電流為30AT-I;plot(I(:,2),T2(:,2),'b')%Ks0.38，磁路飽和電流為50AT-I;plot(I(:,2),T3(:,2),'b')%Ks0.38，磁路飽和電流為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）轉速和轉矩的關系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單相變壓器的效率和外特性曲線（1）額定電壓調整率和額定效率的數值額定電壓調整率uN1=0.0499額定效率N=0.9872（2）單相變壓器的效率曲線..局部放大圖最大效率：Kmax=..0.95840.97880.98580.98930.9914發生最大效率時的負載電流值：I2=986.3735986.3735986.3735986.3735986.3735>>I0I0=0.5425（3）不同負載時變壓器的輸出特性0.54250.54250.54250.54255.2串勵直流電動機的運行特性（1）轉速和電樞電流的關系..（2）轉矩和電樞電流的關系（4）轉速和轉矩的關系..6.1實驗結論（1）通過單相變壓器的效率曲線，可以看出，單相變壓器的效率隨著負載電流P0P47的增大先增大，后減小，當0.5425時，效率最大，并且最大效I*160KN率只與P0和P有關，與無關；效率隨著負載功率因數的增大而增大。cos2（2）通過不同負載性質時變壓器的輸出特性曲線，可以看出，當負載一定時，負載電壓隨負載電流線性變化。當負載電流和變壓器短路參數不變時，電壓變化率隨負載性質的變化而變化，對于阻性負載，0，0,U1;對于感