電機學_研究學習報告-三相感應電動機機械特性曲線的仿真分析(已修改)
2025-06-08 12:45 本頁面
【正文】 電機學研究性學習 —— 三相感應電動機機械特性曲線的仿真分析 一． MATLAB的介紹： MATLAB是美國 MathWorks公司出品的商業(yè) 數(shù)學軟件 ，用于 算法 開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及 數(shù)值計算 的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括 MATLAB和Simulink兩大部分。 MATLAB是 matrixamp。laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實驗室）。是由美國公司 MathWorks發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言（如 C、 Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工 程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB來解算問題要比用 C， FORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且 MATLAB也吸收了像 Maple等軟件的優(yōu)點，使 MATLAB成為一個強大的數(shù)學軟件。在新的版本中也加入了對 C， FORTRAN，C++， JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用，用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲?MATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。 二． 訓練載體研究目的 本次研究性訓練的目的是通過利用 MATLAB軟件或 C語言編程，仿真計算 一臺實際的三相感應電動機穩(wěn)態(tài)運行時的機械特性曲線，并分析影響感應電動機 機械特性的因素。 在三相感應電機的穩(wěn)態(tài)運行中，當負載變化時，其電磁轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)速之間的曲線稱為感應電動機的機械特性，機械特性曲線的不同形狀代表電機的性能 差異，三相感應電動機機械特性的公式為： 可見，當上述公式中的各參數(shù)發(fā)生變化時，將直接影響電機的機械特性曲線形狀 的改變 。 本次專題中需要應用 MATLAB軟件編程或 C語言編程， MATLAB軟件具有強大的繪圖功能，能將計算的結(jié)果進行直觀的圖像顯示，能方便對計算結(jié)果正確與否進行直觀 的判斷。 通過本專題可以使學生把所學的 MATLAB軟件應用到實際電機的計算、繪圖中，用直觀的圖形變化來認識抽象的電機理論。 三． 訓練載體研究內(nèi)容 1 利用三相感應電動機的機械特性公式，進行 MATLAB 編程，計算并繪制當電機轉(zhuǎn)速變化時，電機的機械特性曲線。 2 改變電源電壓，計算且繪制當電機轉(zhuǎn)速變化時，電機的機械特性曲線。并比較特性曲線的變化特點，有何結(jié)論？ 3 改變電源頻率，計算且繪制當電機轉(zhuǎn)速變化時，電機的機械特性曲線。并比較特性曲線的變化特點，有何結(jié)論？ 4 改變轉(zhuǎn)子電阻，計算且繪制當電機轉(zhuǎn)速變化時，電機的機械特性曲線。并比較特性曲線的變化特點，有何結(jié)論？ 5 改變定子電阻，計算且繪制當電機轉(zhuǎn)速變化時，電機的機械特性曲線。并比較特性曲線的變化特點，有何結(jié)論？ 6 改變定子電抗，計算且繪制當電機轉(zhuǎn)速變化時，電機的機械特性曲線。并比較特性曲線的變化特點，有何結(jié)論？ 7 改變轉(zhuǎn)子電抗，計算且繪制當電機轉(zhuǎn)速變化時，電機的機械特性曲線。并比較特性曲線的變化特點，有何結(jié)論？ 8 對影響三相感應電動機機械特性曲線的變化因素及其曲線的變化特點進行總結(jié)。談談本次研究性訓練的收獲。 四、訓練載體題目要求 要求學生參考課本第五章 “Induction Machine”之中三相感應電動機機械特性公式及其曲線的形狀等，通過 MATLAB編程計算，繪制出電機參數(shù)改變時，電機的具體機械特性曲線，理解和掌握影響電機機械特性曲線變化的因素。通過本次訓練，能夠讓學生對三相感 應電動機機械特性曲線的特點加深理解，加深對電機后續(xù)內(nèi)容的理解和掌握。 五、 MATLAB仿真數(shù)據(jù)及仿真結(jié)果截圖 （一） 繪制 如下參數(shù)的 三相四極異步電動機各運行特性： Pn=， U1n=380V， f1n=50Hz， Nn=1455r/min， R1=， X1=， R2’=，X2’ =， Xm=， Rm= ， T0=m （ Y接法） 三相異步電動機的運行特性 : （ N）與 P2的關(guān)系 : （ 1） MATLAB文本： clc clear symsU1nNphPolesNnR1R2pX10X20pRmXm0X1X2pT0... Ns0Z1Z2ZmImTem1iI1I2cudE1I2sn。 U1n=380/sqrt(3)。 Nph=3。Poles=4。Fe0=50。 Nn=1455。 R1=。R2p=。X10=。 X20p=。Rm=。Xm0=。 Ns0=120*Fe0/Poles。 Z1=R1+j*X10。 Zm=Rm+j*Xm0。 Z2=R2p+j*X20p。 c=1+X10/Xm0。 Im=U1n/
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