电机MATLAB仿真实验

一、实验目的

1 用仿真的方法了解并求取变压器的空载特性。 2 通过变压器空载仿真了解并求取变压器的参数和损耗。

二、预习要点

1 变压器空载运行有什么特点？

2 在变压器空载实验仿真中，如何通过仿真测取变压器的铁耗。

三、仿真项目

1 完成变压器空载运行仿真模型的搭建和参数设定。 2 仿真测取空载特性U0=f(I0)，P0= f(U0)，cosΦ0= f(U0)。

四、仿真方法

1 仿真模块

三相交流电压源 可饱和单相变压器 交流电压表 交流电流表 有功、无功功率表 示波器 显示测量数据 计算均方根值（有效值）模块 电力系统仿真环境模块（电力系统仿 2 仿真模型

真模型中必须含有一个） 三相交流电压源*W*UP0AI0aAVV1U055VV2UAXWxX

图1 变压器空载实验接线图

图2 单相变压器空载仿真模型示例图

图3 变压器参数设置示例图（右侧饱和曲线数据请输入到左侧Saturation Characteristic一栏） 3 空载仿真

1）根据图1的接线图进行仿真模型搭建，搭建仿真模型如图2所示，所有频率的设置均改成50。 2）对单相变压器以及其他元器件模块的参数设置，选定额定电压，变压器变比等。设定其额定容量SN=77 VA，U1N/U2N=55/220V。变压器低压侧接电源，高压侧开路。变压器参数设置如图3所示。

3）可自行根据需要选择需要测量的波形以及有效值量，加入示波器以及计算模块进行测量并设定仿真时间。

4）调节电压源电压，调节范围在（1.25~0.2）UN范围内，测取变压器的U0，I0，P0，cosΦ0以及二次侧电压UAX等数据。

5）测取数据时，在额定电压附近侧的点较密，共测取10组数据记录于下表。

表1 空载实验数据

实验数据 序号 U0(V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 I0(A) P0(W) UAX(V) 五、实验报告

1. 完成表1

2. 绘制U0-I0特性曲线 3. 计算变压器变比 4. 计算低压侧的励磁参数

实验二 单相变压器短路仿真实验

一、实验目的

1 用仿真的方法了解并求取变压器的短路特性。 2 通过变压器短路仿真了解并求取变压器的参数和损耗。

二、预习要点

1 变压器短路运行有什么特点？

2 在变压器短路实验仿真中，如何通过仿真测取变压器的铜耗。

三、仿真项目

1 完成变压器短路运行仿真模型的搭建和参数设定。 2 仿真测取短路特性UK=f(IK)，PK= f(UK)，cosΦK= f(UK)。

四、仿真方法

1 仿真模块

三相交流电压源 可饱和单相变压器 交流电压表 交流电流表 有功、无功功率表 示波器 显示测量数据 计算均方根值（有效值）模块 电力系统仿真环境模块（电力系统仿

真模型中必须含有一个） 2 仿真模型

三相交流电压源AUIK*W*PKAaVV1UKWXx 图1 变压器短路实验接线图

图2 单相变压器短路仿真模型示例图

图3 变压器参数设置示例图（右侧饱和曲线数据请输入到左侧Saturation Characteristic一栏） 3 短路仿真

1）根据图1的接线图进行仿真模型搭建。搭建仿真模型如图2所示。所有频率的设置均改成50。 2）将三相变压器模块改为单相变压器，并进行变压器以及其他元器件模块的参数设置，选定额定电压，变压器变比等。设定其额定容量SN=77 VA，U1N/U2N=55/220V，I1N/I2N=1.4/0.35V。变压器高压侧接电源，低压侧短路。变压器参数设置如图3所示。

3）可自行根据需要选择需要测量的波形以及有效值量，加入示波器以及计算模块进行测量并设定仿真时间。

4）调节电压源电压，使得高压侧短路电流约等于1.1IN，然后逐次降低输入电压，减少短路电流，在（1.1~0.2）IN范围内测取变压器的UK，IK，PK等数据。

5）测取数据时，IK=IN点必须测，共测取6-7组数据记录于表1中。

表1短路实验数据

实验数据 序号 UK(V) 1 2 3 4 5 6 7

IK(A) PK(W) 五、实验报告

1、完成表1

2、绘制Uk- Ik特性曲线 3、计算高压侧的短路参数

实验三 三相变压器的连接组

一、实验目的

1了解变压器的连接组。

2用仿真的方法判别变压器的连接组。

二、预习要点

1 连接组的定义。为什么要研究连接组。国家规定的标准连接组有哪几种。 2 如何把Y,y0连接组改成Y,y6连接组以及把Y,d11改为Y,d5连接组。

三、仿真项目

1 完成变压器连接组仿真模型的搭建和参数设定。 2 连接并判定以下连接组 （1）Y,y0 （2）Y,y6 （3）Y,d11 （4）Y,d5

四、仿真方法

1 仿真模块

三相交流电压源 12节点三相变压器 （+ 表示同极性端） 交流电压表 示波器 计算均方根值（有效值）模块 显示测量数据 电力系统仿真环境模块（电力系统仿真模型 2 仿真模型

变压器模块高压绕组用A1+、B1+、C1+、A1、B1、C1标记，低压绕组用A2+、B2+、C2+、A2、B2、C2标记。设定变压器额定容量为108 VA，频率50Hz，额定电压10/2.5KV。根据连接组类型进行连线并加上电压表进行检验。

中必须含有一个）

图1 12节点三相变压器参数设置示例图

2.1 Y,y0

AXx三相交流电压源*UB*WC*ZzYya*BVb*Eab•bZYXc*a AcC

图2-1 Y,y0连接组接线，电势相量图

根据图2-1连线，A、a两端点用导线连接（注意：此导线为辅助导线，用以检验连接组，在实际应用中不存在。下同），在高压侧施加三相对称的额定电压，测出UAB、UBC、UCA、Uab、Ubc、Uca、UBb、UBc、UCb、以及UCc，将数据记录于表1中。

2根据Y,y0连接组的电势相量图可知：UBbUCc(KL-1)Uab UBcUabKL-KL1

其中KLUAB为线电压之比。若用两式计算出的电压UBb、UCc、UBc的数值与仿真所得数值相同，则表Uab示绕组连接正确，属Y,y0连接组。

图2-2 Y,y0连接组仿真模型示例图

图2-1进行连线搭建如图2-2仿真模型，并根据最后要测取的电压值在仿真中接入电压表进行测量。 2.2 Y,y6

AXa三相交流电压源*UB*WC*ZcYbx*BVy*caAZYXCz*

bEab•

图3 Y,y6连接组接线，电势相量图

将Y,y0连接组的副方绕组首、末端标记对调，A、a两点用导线相连，如图3所示

2根据Y,y6连接组的电势相量图可得 UBbUC b UBcUabKL+KL1 c(K+L1)U a若由上两式计算出UBb、UCc、UBc的数值与仿真所得数值相同，则表示绕组连接正确，属Y,y6连接组。 2.3 Y,d11

AXxa*三相交流电压源*UB*WC*ZzYyBVb*Eab•bZYcCXc*a A

图4 Y,d11连接组接线，电势相量图

A、a两端点用导线相连，高压侧施加对称额定电压。如图4所示。根据Y,d11连接组的电势向量可得

2UBbUBcUCcUabKL-3KL1 若由上两式计算出UBb、UCc、UBc的数值与仿真所得数值相同，则表示绕组连接正确，属Y,d11连接

组。 2.4 Y,d5

AXax*EAB•B三相交流电压源*UB*WC*ZcYbVy*ZYAac•XCz*

Eabb

图5 Y,d5连接组接线，电势相量图

将Y/△-11连接组的副方绕组首、末端的标记对调，如图5所示，仿真方法同前，记录数据于表1中。 根据Y,d5连接组的电势相量图可得 UBbUBcUCcU2abK+L3K1 L若由上两式计算出UBb、UCc、UBc的数值与仿真所得数值相同，则表示绕组连接正确，属Y,d5连接组。

表1 测量数值

连接组方法 Y,y0 Y,y6 Y,d11 Y,d5 UABUBCUCAUab仿 真 数 据 UbcUcaUBbUBcUCbUCc（KV） （KV） （KV） （KV） （KV） （KV） （KV） （KV） （KV） （KV） 表2 计算数值

连接组方法 Y,y0 Y,y6 Y,d11 Y,d5 计 算 数 据 KL UAB UabUBb（KV） UCc（KV） UBc（KV） 五、实验报告

1、完成表1、表2 2、校验仿真数据的正确性

实验一、实验二的变压器参数 学号尾号 0、1 2、3 4、5 6、7 8、9

额定值 SN= 77 VA，U1N/U2N = 55 / 220 V SN=100 VA，U1N/U2N = 110 / 220 V SN=130 VA，U1N/U2N = 95 / 220 V SN=160 VA，U1N/U2N = 75 / 220 V SN=180 VA，U1N/U2N = 120 / 220 V 其它参数 参考模型数据 参考模型数据 参考模型数据 参考模型数据 参考模型数据 实验三的变压器参数 学号尾号 0、1 2、3 4、5 6、7 8、9

额定值 额定电压 12 / 3.5 kV 额定电压 10 / 2.5 kV 额定电压 13 / 4.5 kV 额定电压 15 / 5.5 kV 额定电压 18 / 6.5 kV 其它参数 参考模型数据 参考模型数据 参考模型数据 参考模型数据 参考模型数据 上海电力学院 本科实验设计

电机学（1）实验仿真报告

院 系： 专业年级（班级）： 学生姓名： 学号： 指导教师： 成 绩：

年 月 日