電機MATLAB仿真實驗

實驗一 單相變壓器空載仿真實驗 一、實驗?zāi)康? 1 用仿真的方法了解并求取變壓器的空載特性。 2 通過變壓器空載仿真了解并求取變壓器的參數(shù)和損耗。 二、預(yù)習(xí)要點 1 變壓器空載運行有什么特點？ 2 在變壓器空載實驗仿真中，如何通過仿真測取變壓器的鐵耗。 三、仿真項目 1 完成變壓器空載運行仿真模型的搭建和參數(shù)設(shè)定。 2 仿真測取空載特性U0=f(I0)，P0= f(U0)，cosΦ0= f(U0)。 四、仿真方法 1 仿真模塊 三相交流電壓源 可飽和單相變壓器 交流電壓表 交流電流表 有功、無功功率表 示波器 顯示測量數(shù)據(jù) 計算均方根值（有效值）模塊 電力系統(tǒng)仿真環(huán)境模塊（電力系統(tǒng)仿真模型中必須含有一個） 2 仿真模型 圖1 變壓器空載實驗接線圖 圖2 單相變壓器空載仿真模型示例圖 圖3 變壓器參數(shù)設(shè)置示例圖（右側(cè)飽和曲線數(shù)據(jù)請輸入到左側(cè)Saturation Characteristic一欄） 3 空載仿真 1）根據(jù)圖1的接線圖進行仿真模型搭建，搭建仿真模型如圖2所示，所有頻率的設(shè)置均改成50。 2）對單相變壓器以及其他元器件模塊的參數(shù)設(shè)置，選定額定電壓，變壓器變比等。設(shè)定其額定容量SN=77 VA，U1N/U2N=55/220V。變壓器低壓側(cè)接電源，高壓側(cè)開路。變壓器參數(shù)設(shè)置如圖3所示。 3）可自行根據(jù)需要選擇需要測量的波形以及有效值量，加入示波器以及計算模塊進行測量并設(shè)定仿真時間。 4）調(diào)節(jié)電壓源電壓，調(diào)節(jié)范圍在（1.25~0.2）UN范圍內(nèi)，測取變壓器的U0，I0，P0，cosΦ0以及二次側(cè)電壓UAX等數(shù)據(jù)。 5）測取數(shù)據(jù)時，在額定電壓附近側(cè)的點較密，共測取10組數(shù)據(jù)記錄于下表。 表1 空載實驗數(shù)據(jù) 序號 實驗數(shù)據(jù) U0(V) I0(A) P0(W) UAX(V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 五、實驗報告 1. 完成表1 2. 繪制U0-I0特性曲線 3. 計算變壓器變比 4. 計算低壓側(cè)的勵磁參數(shù) 實驗二 單相變壓器短路仿真實驗 一、實驗?zāi)康? 1 用仿真的方法了解并求取變壓器的短路特性。 2 通過變壓器短路仿真了解并求取變壓器的參數(shù)和損耗。 二、預(yù)習(xí)要點 1 變壓器短路運行有什么特點？ 2 在變壓器短路實驗仿真中，如何通過仿真測取變壓器的銅耗。 三、仿真項目 1 完成變壓器短路運行仿真模型的搭建和參數(shù)設(shè)定。 2 仿真測取短路特性UK=f(IK)，PK= f(UK)，cosΦK= f(UK)。 四、仿真方法 1 仿真模塊 三相交流電壓源 可飽和單相變壓器 交流電壓表 交流電流表 有功、無功功率表 示波器 顯示測量數(shù)據(jù) 計算均方根值（有效值）模塊 電力系統(tǒng)仿真環(huán)境模塊（電力系統(tǒng)仿真模型中必須含有一個） 2 仿真模型 圖1 變壓器短路實驗接線圖 圖2 單相變壓器短路仿真模型示例圖 圖3 變壓器參數(shù)設(shè)置示例圖（右側(cè)飽和曲線數(shù)據(jù)請輸入到左側(cè)Saturation Characteristic一欄） 3 短路仿真 1）根據(jù)圖1的接線圖進行仿真模型搭建。搭建仿真模型如圖2所示。所有頻率的設(shè)置均改成50。 2）將三相變壓器模塊改為單相變壓器，并進行變壓器以及其他元器件模塊的參數(shù)設(shè)置，選定額定電壓，變壓器變比等。設(shè)定其額定容量SN=77 VA，U1N/U2N=55/220V，I1N/I2N=1.4/0.35V。變壓器高壓側(cè)接電源，低壓側(cè)短路。變壓器參數(shù)設(shè)置如圖3所示。 3）可自行根據(jù)需要選擇需要測量的波形以及有效值量，加入示波器以及計算模塊進行測量并設(shè)定仿真時間。 4）調(diào)節(jié)電壓源電壓，使得高壓側(cè)短路電流約等于1.1IN，然后逐次降低輸入電壓，減少短路電流，在（1.1~0.2）IN范圍內(nèi)測取變壓器的UK，IK，PK等數(shù)據(jù)。 5）測取數(shù)據(jù)時，IK=IN點必須測，共測取6-7組數(shù)據(jù)記錄于表1中。 表1短路實驗數(shù)據(jù) 序號 實驗數(shù)據(jù) UK(V) IK(A) PK(W) 1 2 3 4 5 6 7 五、實驗報告 1、完成表1 2、繪制Uk- Ik特性曲線 3、計算高壓側(cè)的短路參數(shù) 實驗三 三相變壓器的連接組 一、實驗?zāi)康? 1了解變壓器的連接組。 2用仿真的方法判別變壓器的連接組。 二、預(yù)習(xí)要點 1 連接組的定義。為什么要研究連接組。國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)連接組有哪幾種。 2 如何把Y,y0連接組改成Y,y6連接組以及把Y,d11改為Y,d5連接組。 三、仿真項目 1 完成變壓器連接組仿真模型的搭建和參數(shù)設(shè)定。 2 連接并判定以下連接組 （1）Y,y0 （2）Y,y6 （3）Y,d11 （4）Y,d5 四、仿真方法 1 仿真模塊 三相交流電壓源 12節(jié)點三相變壓器 （+ 表示同極性端） 交流電壓表 示波器 計算均方根值（有效值）模塊 顯示測量數(shù)據(jù) 電力系統(tǒng)仿真環(huán)境模塊（電力系統(tǒng)仿真模型中必須含有一個） 2 仿真模型 變壓器模塊高壓繞組用A1+、B1+、C1+、A1、B1、C1標(biāo)記，低壓繞組用A2+、B2+、C2+、A2、B2、C2標(biāo)記。設(shè)定變壓器額定容量為108 VA，頻率50Hz，額定電壓10/2.5KV。根據(jù)連接組類型進行連線并加上電壓表進行檢驗。 圖1 12節(jié)點三相變壓器參數(shù)設(shè)置示例圖 2.1 Y,y0 圖2-1 Y,y0連接組接線，電勢相量圖 根據(jù)圖2-1連線，A、a兩端點用導(dǎo)線連接（注意：此導(dǎo)線為輔助導(dǎo)線，用以檢驗連接組，在實際應(yīng)用中不存在。下同），在高壓側(cè)施加三相對稱的額定電壓，測出UAB、UBC、UCA、Uab、Ubc、Uca、UBb、UBc、UCb、以及UCc，將數(shù)據(jù)記錄于表1中。 根據(jù)Y,y0連接組的電勢相量圖可知： 其中為線電壓之比。若用兩式計算出的電壓UBb、UCc、UBc的數(shù)值與仿真所得數(shù)值相同，則表示繞組連接正確，屬Y,y0連接組。 圖2-2 Y,y0連接組仿真模型示例圖 圖2-1進行連線搭建如圖2-2仿真模型，并根據(jù)最后要測取的電壓值在仿真中接入電壓表進行測量。 2.2 Y,y6 圖3 Y,y6連接組接線，電勢相量圖 將Y,y0連接組的副方繞組首、末端標(biāo)記對調(diào)，A、a兩點用導(dǎo)線相連，如圖3所示 根據(jù)Y,y6連接組的電勢相量圖可得 若由上兩式計算出UBb、UCc、UBc的數(shù)值與仿真所得數(shù)值相同，則表示繞組連接正確，屬Y,y6連接組。 2.3 Y,d11 圖4 Y,d11連接組接線，電勢相量圖 A、a兩端點用導(dǎo)線相連，高壓側(cè)施加對稱額定電壓。如圖4所示。根據(jù)Y,d11連接組的電勢向量可得 若由上兩式計算出UBb、UCc、UBc的數(shù)值與仿真所得數(shù)值相同，則表示繞組連接正確，屬Y,d11連接組。 2.4 Y,d5 圖5 Y,d5連接組接線，電勢相量圖 將Y/△-11連接組的副方繞組首、末端的標(biāo)記對調(diào)，如圖5所示，仿真方法同前，記錄數(shù)據(jù)于表1中。 根據(jù)Y,d5連接組的電勢相量圖可得 若由上兩式計算出UBb、UCc、UBc的數(shù)值與仿真所得數(shù)值相同，則表示繞組連接正確，屬Y,d5連接組。 表1 測量數(shù)值 仿 真 數(shù) 據(jù) 連接組方法 UAB（KV） UBC（KV） UCA（KV） Uab（KV） Ubc（KV） Uca（KV） UBb（KV） UBc（KV） UCb（KV） UCc（KV） Y,y0 Y,y6 Y,d11 Y,d5 表2 計算數(shù)值 計 算 數(shù) 據(jù) 連接組方法 UBb（KV） UCc（KV） UBc（KV） Y,y0 Y,y6 Y,d11 Y,d5 五、實驗報告 1、完成表1、表2 2、校驗仿真數(shù)據(jù)的正確性實驗一、實驗二的變壓器參數(shù) 學(xué)號尾號 額定值 其它參數(shù) 0、1 SN= 77 VA，U1N/U2N = 55 / 220 V 參考模型數(shù)據(jù) 2、3 SN=100 VA，U1N/U2N = 110 / 220 V 參考模型數(shù)據(jù) 4、5 SN=130 VA，U1N/U2N = 95 / 220 V 參考模型數(shù)據(jù) 6、7 SN=160 VA，U1N/U2N = 75 / 220 V 參考模型數(shù)據(jù) 8、9 SN=180 VA，U1N/U2N = 120 / 220 V 參考模型數(shù)據(jù) 實驗三的變壓器參數(shù) 學(xué)號尾號 額定值 其它參數(shù) 0、1 額定電壓 12 / 3.5 kV 參考模型數(shù)據(jù) 2、3 額定電壓 10 / 2.5 kV 參考模型數(shù)據(jù) 4、5 額定電壓 13 / 4.5 kV 參考模型數(shù)據(jù) 6、7 額定電壓 15 / 5.5 kV 參考模型數(shù)據(jù) 8、9 額定電壓 18 / 6.5 kV 參考模型數(shù)據(jù) 上海電力學(xué)院 本科實驗設(shè)計 電機學(xué)（1）實驗仿真報告 院 系： 專業(yè)年級（班級）： 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 成 績： 年 月 日