【正文】 2）在稿紙上繪出接口草圖，并站在使用者的角度來審查草圖；（3）按構(gòu)思的草圖，上機制作（靜態(tài)）接口，并檢查之；（4）編寫接口動態(tài)功能的程序，對功能進(jìn)行逐項檢查。（4）其它考慮因素除了以上對接口的靜態(tài)要求外，還應(yīng)注意接口的動態(tài)性能。（3）習(xí)常性設(shè)計新接口時，應(yīng)盡量使用人們所熟悉的標(biāo)志和符號。這是因為用戶在初次使用新接口時，總習(xí)慣于憑經(jīng)驗進(jìn)行試探。設(shè)計接口應(yīng)經(jīng)量減少窗口數(shù)目，力避在不同窗口之間進(jìn)行來回切換。那些可有可無的功能應(yīng)盡量刪去，以保持接口的整潔。GUI 創(chuàng)建方法：（1） 利用 GUIDE 創(chuàng)建 GUI（生成兩個檔：fig 文件和 M 文件） ；（2） 利用編程創(chuàng)建 GUI（只生成 M 文件） 。其中用戶接口控件能夠創(chuàng)建各種常見控件，如按鈕、列表框、編輯框等；下拉菜單對象能夠創(chuàng)建各種菜單和子菜單；內(nèi)容菜單對象能夠創(chuàng)建內(nèi)容式菜單，如彈出式菜單等。MATLAB 作為最強大的科學(xué)計算軟件，同樣提供了創(chuàng)建圖形用戶接口的功能，尤其是該軟件開發(fā)到 MATLAB（R13）版本，圖形用戶接口功能得到了相當(dāng)大程度的增強和改進(jìn)。所謂圖形用戶接口，簡單地說就是包含了各種圖形控制對象，如圖形窗口、菜單、對話框及文本等內(nèi)容的圖形接口?，F(xiàn)在，90%以上的應(yīng)用程序和軟件都是在圖形用戶接口下運行的，而且各種高級語言也都發(fā)展成面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言，通過這些高級語言設(shè)計出的程序和軟件，直接給出圖形用戶接口的開發(fā)環(huán)境。從傳統(tǒng)的命令輸入格式發(fā)展為圖形用戶的交互方式。其代碼編寫工程與數(shù)學(xué)推導(dǎo)構(gòu)成的格式很接近，使得編程更加直觀和方便。第四步：根據(jù)等效電路求短路電流。 （20120220()AAAAEEIIjjxx???????????3）AU?B? CU?CI?AI?BI? 1kI?AB圖 單相中點短路簡圖1x～?AE?IU2x?A?I0AI?Ux 單相中點短路的等效電路王艷蘋：三相同步發(fā)電機運行仿真及 GUI 設(shè)計10 （2112033()AkAEIjx??????4） (25)2022202202212()()()AAA AAA xUEjxEj xjx???? ?????????????? ??? (26) ???20202201ABAAEUUxx????????????? (27)20 220220ACAA????????兩相間短路 規(guī)定正方向如圖 所示。 （22101133AAkBCkIII??????????????????????????2）第三步：根據(jù)上兩式作出同步發(fā)電機單相對中點短路的等效電路。 同步發(fā)電機的不對稱分析實例華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9單相對中點短路規(guī)定正方向如圖 所示。實踐證明，就基波而言，不計飽和時，所得結(jié)果基本上是正確的。二、同步發(fā)電機不對稱運行帶來的危害同步發(fā)電機在不對稱負(fù)載下運行時，電樞電流和端電壓都將出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象，使接到電網(wǎng)上的變壓器和電動機運行情況變壞，效率降低，同時也對發(fā)電機本身以及電網(wǎng)帶來一些不良后果，因此對同步發(fā)電機不對稱負(fù)載的程度有一定限制。0dEUjXIj???0E?相量圖很直觀地顯示了同步電機各個相量之間的數(shù)值關(guān)系和相位關(guān)系，對于分析和計算同步電機的許多問題有較大的幫助作用。X? 0E?ABCaI? sajXI?U???? 圖 隱極電機向量圖(2)凸極電機相量圖畫法（如圖 ）① 在水平方位作出相量 錯開 j 角作 ；U?aI?② 在 的尾端加上相量 ，超前于 90176。 U?aI 0E?（1）隱極電機相量圖畫法（如圖 ）① 在水平方向做出相量 ；U?② 根據(jù) j 角作出相量 ；aI③ 在 的尾端 ,加上相量 ，它超前 90176。sa0sajI?；二、電勢相量圖同步電機理論中，用電勢相量圖來進(jìn)行分析是十分重要和方便的方法。 0asEU????對凸極電機來說： 。一、電勢方程式負(fù)載后，發(fā)電機電樞繞組中存在的電勢：① 由 產(chǎn)生的 ；fF?0E?② 由 產(chǎn)生的 ；aa③ 由 產(chǎn)生的 ；ss④ 電樞電阻很小，其壓降可以忽略。當(dāng)發(fā)電機的負(fù)載為電感性時，電樞反應(yīng)磁場起去磁作用，會導(dǎo)致發(fā)電機的電壓降低；當(dāng)負(fù)載呈電容性時，電樞反應(yīng)磁場起助磁作華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7用,會使發(fā)電機的輸出電壓升高。同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)磁場與轉(zhuǎn)子勵磁磁場均可近似地認(rèn)為都按正弦規(guī)律分布，它們之間的空間相位差取決于空載電動勢 E0 與電樞電流 I 之間的時間相位差。當(dāng)發(fā)電機接上對稱負(fù)載后，電樞繞組中的三相電流會產(chǎn)生另一個旋轉(zhuǎn)磁場，稱電樞反應(yīng)磁場。為此，隨著負(fù)載電流的增大，必須相應(yīng)地調(diào)整勵磁電流。在外特性中，從空載到額定負(fù)載時電壓的變化程度稱為電壓變化率 U，常用百分?jǐn)?shù)表示為20～40％。 （2）負(fù)載運行特性 　負(fù)載運行特性主要指外特性和調(diào)整特性。②空載特性結(jié)合短路特性(在后面介紹 )可以求取同步電抗的不飽和值。為了合理地利用材料，空載額定電壓 UN 一般設(shè)計在空載特性的彎曲處。如圖 .O氣隙線CfNINU0 0()fEI?fI 圖 同步發(fā)電機空載特性當(dāng) If 較小時，F(xiàn) f 較小，磁路不飽和，E 0=f(If)呈直線（將其延長后的射線稱為氣隙線） 。但是，由于電機磁路鐵心有飽和現(xiàn)象，所以兩者不成正比。（1）空載特性 　發(fā)電機不接負(fù)載時，電樞電流為零，稱為空載運行。imddVdi( b ) d 軸 電 路 同步電機原理等效電路王艷蘋：三相同步發(fā)電機運行仿真及 GUI 設(shè)計6 工作特性 表征同步發(fā)電機性能的主要是空載特性和負(fù)載運行特性。lfL39。fdV39。kdR+39。i（ a ） q 軸 電 路++sRd??1L+39。lLmqqV+qi 39。kqV239。kqR139。+++sRd??1L139。它是進(jìn)行同步電機及電力系統(tǒng)動態(tài)分析的基礎(chǔ)。所謂的同步就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等于定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割活動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。 轉(zhuǎn)子鐵心上裝有制成必定形狀的成對磁極，磁極上繞有勵磁繞組，通以直流電流時，將會在電機的氣隙中形成極性相間的散布磁場，稱為勵磁磁場(也稱主磁場、轉(zhuǎn)子磁場)。最常用的是轉(zhuǎn)場式同步發(fā)電機,其定子鐵心的內(nèi)圓均勻散布著定子槽，槽內(nèi)嵌放著按規(guī)律排列的三相對稱繞組。華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5第二章 三相同步發(fā)電機的基本原理 三相同步電機的運行原理同步發(fā)電機和其它類型的旋轉(zhuǎn)電機一樣，由固定的定子和可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。最后對該仿真設(shè)計具體框圖，構(gòu)建的過程進(jìn)行介紹，最終得到框圖實形。然后對三相同步發(fā)電機仿真的應(yīng)用方法進(jìn)行介紹與分析。首先介紹同步發(fā)電機的基本原理，得到其數(shù)學(xué)模型，同時了解一下其主要的工作特性。無級調(diào)速中小同步電動機、中頻發(fā)電機、油田鉆井電站發(fā)電機及海上石油平臺專用發(fā)電機等。 滿足各行業(yè)的需求，應(yīng)改變同步電機品種規(guī)格少、派生及專用產(chǎn)品少的現(xiàn)象，同步發(fā)電機的開發(fā)和發(fā)展應(yīng)考慮到新能源開發(fā)、船舶、運輸、石油化工等的發(fā)展需要以及技術(shù)發(fā)展的潮流。蘭州電機廠在引進(jìn)德國 AEG 公司 DKBH 系列基礎(chǔ)上，90 年代中期，又開發(fā)了自己的新一代產(chǎn)品。近年無錫電機廠又引進(jìn)了西門子公司最近開發(fā)的 1FC2 系列無刷三相同步發(fā)電機，該電機為整園凸極沖片，克服了原西門子公司 1FC1FC6 隱極結(jié)構(gòu)體積偏大，重量偏重的不足。進(jìn)入八十年代末、九十年代初，隨著我國改革開放不斷發(fā)展，我國的電機行業(yè)的部分企業(yè)開始引進(jìn)先進(jìn)工業(yè)國的中小型同步發(fā)電機，有的按生產(chǎn)許可證方式進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)，有的引進(jìn)軟件技術(shù)（或生產(chǎn)技術(shù)） ，有的按合作生產(chǎn)方式引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，其先后有德國西 門子公司的 IFC5 和 IFC6 系列、德國 AEG 公司的 DKBH 系列、英國彼特普公司E 系列、美國馬拉松公司的 MP 系列發(fā)電機、英國的斯坦福公司 BC、HC 系列等發(fā)電機，這些發(fā)電機的絕緣等級為 F 級或 H 級，采用隱極式或整體凸級結(jié)構(gòu)，其技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)較先進(jìn)，可靠性較高，其制造工藝水平較先進(jìn)，這些產(chǎn)品的引進(jìn)，對提高我國的中小型發(fā)王艷蘋：三相同步發(fā)電機運行仿真及 GUI 設(shè)計4電機水平和制造工藝水平有較大的促進(jìn)作用。在這段時間還開發(fā)了 ST系列有刷單相同步發(fā)電機，此系列電機出口量較大。我國小型同步發(fā)電機的第一代產(chǎn)品是 1956 年電工局在上海組織的統(tǒng)一設(shè)計，并于1957 年完成的 TSN、TSWN 系列農(nóng)用水輪發(fā)電機。應(yīng)急備用電站在突發(fā)事件中的防災(zāi)、救護(hù)保障人民的生命和財產(chǎn)的安全有著不可替代的作用。它對邊（疆）老（區(qū)）貧（窮）地區(qū)實現(xiàn)電氣化，提高該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平和人民的生活水平有著重要的作用，中小型發(fā)電機在船舶、現(xiàn)代電氣化火車內(nèi)燃機車等運輸設(shè)備中也是一個關(guān)鍵設(shè)備。無刷同步發(fā)電機其穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率已普遍達(dá)到士 %~士%，瞬態(tài)電壓調(diào)整率一般在 12%~20%以內(nèi)，響應(yīng)時間一般在以內(nèi)，普遍采用一種特殊形狀的高壓內(nèi)用全阻尼繞組，并有無功補償裝置。我國衛(wèi)星通信地面站、通信樞紐等重要部門的備用電源，均采用 SR4 系列發(fā)電機。這種轉(zhuǎn)子不僅其機械和絕緣強度提高了，而且由于繞組匝長縮短，節(jié)省了銅材。這種發(fā)展的條件在于美國汽車工程師學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)將飛輪和飛輪殼標(biāo)準(zhǔn)化，新機床的出現(xiàn)與所達(dá)到的高加工精度和采用的高質(zhì)量材料，使單軸承電機能聯(lián)接。 國內(nèi)外中小型發(fā)電機發(fā)展?fàn)顩r 國外中小型發(fā)電機現(xiàn)狀國外中小型發(fā)電機 F 級絕緣已被廣泛采用， H 級絕緣經(jīng)常使用或與 F 級混用，溫升按 F 級考核。采用自同步并聯(lián)時，由于減少了調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速、電壓和選擇合閘瞬間所需的時間，所以并列的過程較快，特別適宜于電力系統(tǒng)事故情況華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3下機組的緊急投入。準(zhǔn)同步并聯(lián)的操作可以手動，也可以借自動裝置完成。在兩機電壓相位差不超過 10176。而通過調(diào)節(jié)各發(fā)電機的勵磁電流，可以改變各發(fā)電機無功功率分配和調(diào)節(jié)電網(wǎng)的電壓。同步發(fā)電機在投入并聯(lián)運行以后，各機負(fù)載的分配決定于發(fā)電機的轉(zhuǎn)速特性。為了使同步發(fā)電機能投入并聯(lián)運行，首先必須有一個同步并聯(lián)的過程。否則，并聯(lián)合閘的瞬間，各發(fā)電機之間會產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流，引起擾動，嚴(yán)重時甚至?xí)拱l(fā)電機遭受破壞。 同步發(fā)電機的運行方式 同步發(fā)電機絕大多數(shù)是并聯(lián)運行，并網(wǎng)發(fā)電的。傘式的推力軸承放在轉(zhuǎn)子下部的下機架上或水輪機頂蓋上。按照推力軸承的安放位置，立式水輪發(fā)電機分為懸吊式和傘式兩種。立式結(jié)構(gòu)必須用推力軸承承擔(dān)機組轉(zhuǎn)動部分的重力和水向下的壓力。 ② 臥式同步電機的轉(zhuǎn)子主要由主磁極、磁軛、勵磁繞組、集電環(huán)和轉(zhuǎn)軸等組成。凸極式轉(zhuǎn)子可分為臥式和立式兩類。它是一個由極靴阻尼槽中的裸銅條和焊在兩端的銅環(huán)形成的一個短接回路。勵磁繞組通常用扁銅線繞制而成。由于轉(zhuǎn)速較低，一般都采用對材料和制造工藝要求較低的凸極式轉(zhuǎn)子。電機磁極數(shù)由 4極到 60 極，甚至更多。為此，已研制出多種冷卻系統(tǒng)。 ②冷卻系統(tǒng)：由于電機中能量損耗和電機的體積成正比，它的量級與電機線度量級的三次方成比例，而電機散熱面的量級只是電機線度量級的二次方。護(hù)環(huán)是由高強度合金制成的厚壁圓筒，用以保護(hù)勵磁繞組端部不至被巨大的離心力甩出；中心環(huán)用以防止繞組端部的軸向移動，并支撐護(hù)環(huán)。有時大齒也開一些較小的通風(fēng)槽，但不嵌放繞組；有時還在嵌線槽底部銑出窄而淺的小槽作為通風(fēng)槽。在每一個極距內(nèi)約有 1/3 部分不開槽，形成大齒；其余部分的齒較窄，稱作王艷蘋：三相同步發(fā)電機運行仿真及 GUI 設(shè)計2小齒。由于高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的巨大的離心力，要求轉(zhuǎn)子有很高的機械強度。為適應(yīng)高速、高功率要求，高速同步發(fā)電機在結(jié)構(gòu)上一是采用隱極式轉(zhuǎn)子，二是設(shè)置專門的冷卻系統(tǒng)。（1）高速同步發(fā)電機 　因大多數(shù)發(fā)電機與原動機同軸聯(lián)動，火電廠都用高速汽輪機作原動機，所以汽輪發(fā)電機通常用高轉(zhuǎn)速的 2 極電機，其轉(zhuǎn)速達(dá) 3000 轉(zhuǎn)/分（在電網(wǎng)頻率為 60 赫時，為 3600 轉(zhuǎn)/分） 。前者多用于火電廠和核電站；后者多與低速水輪機或柴油機聯(lián)動。 同步發(fā)電機在發(fā)電廠中的必要性可以同時輸出有功和無功功率，如果做成異步發(fā)電機，則發(fā)電機在并網(wǎng)后必然大量吸收無功功率，造成系統(tǒng)電壓降低，電網(wǎng)無功缺額過大，無法維持合格的電壓；電網(wǎng)中的負(fù)荷大部分都是感性負(fù)載，所以必須由發(fā)電機提供無功功率；一般的大型發(fā)電機都是設(shè)計為同步發(fā)電機，異步運行時候無法達(dá)到額定負(fù)荷，最多達(dá)到 50%，且異步運行時候發(fā)電