电机学研究性报告

电机学研究性报告学院：电气工程学院班级：姓名：学号：指导教师：三相同步发电机功角特性曲线的仿真分析一、研究目的本次研究性训练的目的是通过利用MATLAB软件或C语言编程，仿真计算一台实际的三相隐极同步发电机、三相凸极同步发电机的功角特性曲线，并分析影响同步发电机功角特性曲线的因素，从而使学生加深对同步发电机功角特性的深入理解。二、三相同步发电机的功角特性在三相同步发电机的稳态运行中，发电机的输出功率P与其功率角δ之间的关系曲线称为同步发电机的功角特性。三相隐极同步发电机的功角特性公式为：其无功功率公式为：Q=三相凸极同步发电机的功角特性公式为：当上述公式中的功率角发生变化时，将直接影响发电机的输出的有功功率和无功功率的改变。三、研究内容1、利用三相隐极同步发电机、三相凸极同步发电机的相量图或等效电路，推导出发电机的功角特性表达式，然后进行MATLAB编程，计算并绘制当电机功角δ变化时，发电机的输出有功功率和无功功率的变化曲线。2、改变电源电压大小，计算且绘制当发电机功角δ变化时，发电机的输出有功功率和无功功率的变化曲线。并比较特性曲线的变化特点，有何结论？3、改变励磁电流大小（即改变发电机激磁感应电势的幅值），计算且绘制当发电机功角δ变化时，发电机的输出有功功率和无功功率的变化曲线。并比较特性曲线的变化特点，有何结论？4、改变隐极同步发电机的同步电抗大小，计算且绘制当发电机功角δ变化时，发电机的输出有功功率和无功功率的变化曲线。并比较特性曲线的变化特点，有何结论？5、改变凸极同步发电机的直轴同步电抗大小，计算且绘制当发电机功角δ变化时，发电机的输出有功功率和无功功率的变化曲线。并比较特性曲线的变化特点，有何结论？6改变凸极同步发电机的交轴同步电抗大小，计算且绘制当发电机功角δ变化时，发电机的输出有功功率和无功功率的变化曲线。并比较特性曲线的变化特点，有何结论？7对影响三相同步发电机功角特性曲线的变化因素及其曲线的变化特点进行总结。谈谈本次研究性训练的收获。四、研究结果与分析1、三相隐极同步发电机Matlab编程如下：U=5;E=4;X=5;x=-pi:0.1:pi;f=3*U*E*sin(x)/Xsubplot(221)plot(x,f)（1）、三相隐极同步发电机功角特性如下图：（2）、改变电源电压的大小功角特性如下图：U=3VU=10V结论：改变电源电压U大小，U增大，P的幅值随之增大。相位没有发生改变。（3）、改变发电机激磁感应电势的幅值Ea=6VEa=9V结论：随着激磁感应电势Ea的幅值的增大，P的幅值随之增大。相位没有发生改变。（4）、改变隐极同步发电机的同步电抗大小X=3X=7结论：分析，随着同步电抗X的增大，P的幅值随之减小。相位没有发生改变。2、三相凸极同步发电机Matlab编程如下：U=5;E=1;X=1;x=5;d=-pi:0.2:pi;y1=3*U*E*sin(d)/X;y2=3*(U^2)/2*(1/X-1/x)*sin(2*d);y3=y1+y2;subplot(221)plot(d,y1)subplot(222)plot(d,y2)subplot(223)plot(d,y3)subplot(224)plot(d,y1,d,y2,d,y3)（1）、功角特性如下图：（2）、改变电源电压的大小U=3VU=6V结论：分析，随着电源电压U的增大，P幅值增大，相位略有滞后。（3）、改变发电机激磁感应电势的幅值Ea=3VEa=5V结论：随着激磁感应电势Ea的幅值的增大，P幅值增大，相位略有滞后。（4）、改变凸极同步发电机的直轴同步电抗大小X=2X=4结论：随着直轴同步电抗X的减小，幅值增大，相位略有变化。（5）、改变凸极同步发电机的交轴同步电抗大小x=4x=7结论：随着交轴同步电抗x的减小，幅值逐渐增大，相位滞后。五、研究总结与感受通过本次的研究性学习，我对三相隐极同步发电机、三相凸极同步发电机的功角特性有了进一步深入的了解，并且掌握了影响同步发电机功角特性的因素。进一步掌握了对于三相隐极同步发电机，通过改变电源电压，激磁电动势，同步电抗的大小，只影响P的幅值，不影响其相位。对于三相凸极同步发电机，通过改变电源电压，激磁电动势，直轴电抗，交轴电抗的大小，对P的幅值和相位都有所影响。最后，通过本次的研究性学习，使我对仿真软件matlab有了进一步的了解与掌握，收获颇丰。六、参考资料1刘慧娟