matlab電機仿真設(shè)計計算實習(xí)實訓(xùn)

1、電氣2013級“卓班”企業(yè)課程（電機學(xué)）實習(xí)與實訓(xùn)報告評語：考勤（10）守紀(jì)（10）實習(xí)報告（20）實訓(xùn)過程（20）實訓(xùn)報告 （30 分）小組答辯（10）總成績（100）專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院2015年7月25日1實習(xí)報告1.1實習(xí)項目1.1.1實習(xí)項目1時間：2015-7-22,上午8: 00至12: 00地點：北車集團蘭州機車廠指導(dǎo)教師：張紅生實習(xí)內(nèi)容：了解電機拆解、維修、組裝、調(diào)試以及參觀電器車間今天，我們在張紅生老師的帶領(lǐng)下，再次來到了北車蘭州機車廠進(jìn)行認(rèn)識實 習(xí)，這次我們主要參觀的內(nèi)容有機車電機的維修工藝，以及電器

2、車間等一系列機 車設(shè)備，進(jìn)行認(rèn)識實習(xí)。在進(jìn)入廠區(qū)前，工作人員給我們詳細(xì)地介紹了相關(guān)的注意事項，我們了解 到廠區(qū)內(nèi)部的設(shè)備大多都是處于工作狀態(tài)，不能觸摸，以免發(fā)生危險，同時介紹到蘭州機車廠是中國北車集團下屬的分公司，主要承擔(dān)機車的保養(yǎng)和修理任務(wù)。 當(dāng)機車運行到120萬公里時就必須要進(jìn)廠檢修。檢修是按照工序完成的，他們廠 里的各個車間分別承擔(dān)著不同的檢修任務(wù)。進(jìn)入車間，我們在一個老師的帶領(lǐng)下，從外向里開始參觀。首先我們參觀 了電機車間，觀看了，電機的拆卸及組裝。進(jìn)入車間后，我們看到了正在檢修的 內(nèi)燃機車主發(fā)電機的定轉(zhuǎn)子，在發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上，繞著一系列的勵磁繞組，勵磁 繞組是可以產(chǎn)生磁場的線圈繞組，有

3、串勵和并勵之分的，發(fā)電機內(nèi)用勵磁繞組， 可以替代永磁體，可以產(chǎn)生永磁體無法產(chǎn)生的強大的磁通密度， 且可以方便調(diào)節(jié)， 從而調(diào)節(jié)功率發(fā)電。在發(fā)電機的定子繞組上，繞的是發(fā)電機的電樞繞組電樞繞組 由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律連接組成，他是直流電機的電路部分，也是感生電動勢，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行機電能量轉(zhuǎn)換的部分。 線圈用絕緣的圓形或矩形 截面的導(dǎo)線繞成，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)， 上下層以及線圈與電樞鐵心 之間都要妥善地絕緣，并用槽楔壓緊。接下來，工作人員又帶我們了解了機車上的電壓互感器，電壓互感器的實質(zhì) 就是一個帶鐵芯的變壓器，它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當(dāng)在一次 繞組上施加一個電壓U

4、1時，在鐵心中就產(chǎn)生一個磁通 和磁路，根據(jù)電磁感應(yīng) 定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。最后，我們又參觀了電器車間，進(jìn)去后就可以看到組成機車電氣系統(tǒng)的分立 元件的生產(chǎn)和檢修，車間分為了兩部分，一部分用于機車電氣系統(tǒng)中一些較大部 件的檢修，生產(chǎn)和加工；另一部分是一些機車電氣小部件及控制開關(guān)的檢修生產(chǎn)。通過今天的參觀實習(xí)，我對電機的檢修與生產(chǎn)的工藝流程有了進(jìn)一步的認(rèn)識，雖然上一次來過一次，但是沒有什么理論基礎(chǔ)，這次不僅學(xué)到了理論課上學(xué) 不到的知識，還讓我深刻的認(rèn)識將理論轉(zhuǎn)換為實踐的重要意義， 理論和實際相結(jié)

5、 合的學(xué)習(xí)，對理論和以后的實踐能力都是一次大幅度的提高。所以我要不斷的充 實和豐富自己的理論知識，抓住任何能夠鍛煉自己的實踐能力機會， 讓自己能夠 將理論和實際相結(jié)合，做到以后成為一名合格的工程師。圖1內(nèi)燃機車發(fā)電機轉(zhuǎn)子1.1.2實習(xí)項目2時間：2015-7-22，下午2: 15至16: 30地點：甘肅宏宇變壓器有限公司指導(dǎo)教師：張紅生實習(xí)內(nèi)容：了解變壓器生產(chǎn)總裝的工藝流程今天，我們在張紅生老師的帶領(lǐng)下來到了蘭州宏宇變壓器有限公司進(jìn)行參觀 實習(xí)，參觀了解變壓器生產(chǎn)的一系列的工藝流程，變壓器是用來改變電壓大小的 電氣設(shè)備。變壓器是變換交流電壓、 電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流 電流時，鐵

6、芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。 變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電 源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)， 變換電壓，電流和阻抗的器件。首先，我們大致參觀了解了變壓器的各個組成部分，它是由鐵芯，繞組，附 件，溫控裝置組成的。鐵芯：由硅鋼片疊成，是完成電能-磁能-電能的轉(zhuǎn)換的主體，也是變壓器的骨架，還是變壓器的磁路。繞組：包含初級線圈和次級線圈，一次線圈是將原邊電能引進(jìn)變壓器中完成 勵磁作用，二次線圈是將磁能轉(zhuǎn)換成電能并傳送出去，線圈通常是依靠三角或星 形連接的。附件：絕緣體，包括初次級絕緣，

7、匝間絕緣和與鐵芯和外殼之間的絕緣。溫控裝置：變壓器均有溫度過熱保護(hù)裝置，過熱保護(hù)裝置主要是通過在低壓 線圈中的熱敏電阻實現(xiàn)的變壓器溫度檢測與控制。變壓器鐵芯的疊裝是最重要的一道工序， 疊裝的好壞會直接影響到變壓器鐵 芯的性能，我們所參觀的是采用三柱式交疊的一種疊片方式，變壓器鐵芯的鐵軛多采用的是多級圓截面。并且為了減小消除渦流，硅鋼片都是涂以絕緣漆制成， 還可以達(dá)到防銹的目的。接下來，我們又了解到了變壓器的繞組工藝，變壓器的繞組工藝分為高壓繞 組的分段圓筒式繞制和低壓繞組箔式繞制。變壓器的繞組構(gòu)成設(shè)備的內(nèi)部電路， 它與外界的電網(wǎng)直接相連，是變壓器最重要的部件之一。高壓繞組通常套在最外 面，引出

8、分接頭比較方便，高壓側(cè)的電流較小，引出的分接引線和分接開關(guān)的載 流部分截面小，開關(guān)接觸部分比較容易解決。低壓繞組在繞制過程中要注意匝數(shù) 校對，通過匝數(shù)記錄儀來記錄匝數(shù)，并且還用人工進(jìn)行紙包絕緣，絕緣性能很大 程度決定了變壓器的使用壽命。通過今天的認(rèn)識實習(xí)，加深了我對變壓器構(gòu)造以及參數(shù)方面的了解， 因為我 的設(shè)計任務(wù)是變壓器，所以我對變壓器不僅有了理論認(rèn)識，還有具體的感性認(rèn)識。 在參觀實習(xí)的過程中，我們有不明白的地方就會向工作人員提問時，他們都能夠為我們詳細(xì)講解分析，讓我對變壓器有了更廣泛豐富的認(rèn)識， 對我所進(jìn)行的變壓 器設(shè)計收益頗豐。圖3硅鋼片、鐵心組裝圖4變壓器組裝1.2體會認(rèn)識實習(xí)結(jié)束了，

9、在認(rèn)識實習(xí)中通過對變壓器和電機生產(chǎn)和檢修等進(jìn)行參 觀了解，加之在書本理論的學(xué)習(xí)后使得我對電機學(xué)有了更高層次的了解和認(rèn)識。 在生產(chǎn)實習(xí)中我對此有深刻的認(rèn)識和體會。首先我作為學(xué)生，實習(xí)實訓(xùn)是學(xué)生對專業(yè)理論知識的深度鞏固和認(rèn)識，是 我們平穩(wěn)進(jìn)入工作崗位的有利措施。 學(xué)生是在學(xué)校就是學(xué)習(xí)知識的，工程實踐的 機會相對較少。但對于我們來講，工程能力是我們能適應(yīng)工作的關(guān)鍵。 參觀實踐， 可以在這之間架起一座橋梁，更好地適應(yīng)工作崗位。而后學(xué)校作為國家企業(yè)人才的培養(yǎng)單位，應(yīng)該為學(xué)生提供學(xué)習(xí)和實踐的條 件。實習(xí)實踐作為學(xué)校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一，是建立與企業(yè)社會的橋梁。生產(chǎn)實習(xí)過程中學(xué)生必須遵守學(xué)校企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)規(guī)

10、定和要求，并能夠按時完成老師布置的任務(wù)和要求，如做好筆記，完成實習(xí)報告等。大學(xué)給我們將來工作學(xué)習(xí)提 供了平臺，因此我們才能順利成人成才走進(jìn)社會，成為對企業(yè)社會國家有用的人 才。其次公司企業(yè)可以利用實習(xí)實踐這一安排， 培養(yǎng)和選擇日后公司發(fā)展的后備 人才。擁有具有生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的員工，是企業(yè)發(fā)展的人力資源儲備。任用具有實踐經(jīng)驗的員工可以降低公司和企業(yè)的培訓(xùn)成本。最后我認(rèn)為實習(xí)對我們理論的提高， 實踐能力的提高是不可或缺的，必須擁 有理論和實際的雙重認(rèn)識，才能更快更好的成為一名合格的卓越工程師， 實現(xiàn)人 生的目標(biāo)和價值。2實訓(xùn)報告2.1設(shè)計題目及具體任務(wù)分工設(shè)計一臺三相配電變壓器，與該變壓器相匹配的數(shù)

11、據(jù)如下所示:容量：80KW ；額定頻率：50Hz;聯(lián)接組別：丫, yn 12；短路阻抗：4%空載損耗：470W效率：在功率因數(shù)2.1設(shè)計思路分析額定電壓：10i5%/0.4kV ； 相數(shù)：3冷卻方式：ONAN短路損耗：1700W絕緣等級：H級cos為0.8 （滯后）的滿負(fù)載時為95%變壓器設(shè)計主要包括電磁計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分，我們主要是進(jìn)行電磁計 算。電磁方案計算指根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)及用戶需求(如容量、電壓、短路阻抗、損耗、溫升等)，運用有關(guān)的理論和計算方法進(jìn)行參數(shù)計算，確定變壓器鐵芯直徑、線圈匝數(shù)、導(dǎo)線規(guī)格、導(dǎo)線纏繞方式等主要參數(shù)，并計算變壓器主要結(jié)構(gòu)尺 寸及性能指標(biāo)，使變壓器性能指標(biāo)滿足設(shè)計

12、要求。具體設(shè)計思路如下。額定電壓和額定電流的計算：三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別的不同，線電壓U1、相電壓Up及線電流I1、相電流Ip之間的關(guān)系也不同。根據(jù)已知參數(shù)，該變壓器高低壓均為y聯(lián)結(jié)，因此由S 3U P ,11 Ip可以分別算出高低壓側(cè)線電壓、線電流和相電壓、相電流。鐵芯直徑的確定：選取合適的鐵芯直徑，可以在符合其性能參數(shù)(短路 阻抗、負(fù)載損耗、空載損耗等)和滿足制造工藝的情況下，做到用銅、用鐵量均 衡，主材成本最少。鐵芯直徑一般根據(jù)公式計算。繞組數(shù)據(jù)計算：本設(shè)計產(chǎn)品為小型配電變壓器， 低壓繞組結(jié)構(gòu)選擇為偶 數(shù)層圓筒式線圈，高壓繞組結(jié)構(gòu)選擇為多層圓筒式線圈，并確定高低壓繞組匝數(shù), 選擇導(dǎo)線線規(guī)，

13、計算線圈尺寸及絕緣半徑、繞組直流電阻及導(dǎo)線重量。鐵芯數(shù)據(jù)計算：鐵芯數(shù)據(jù)主要是窗高和鐵芯重， 根據(jù)前面算出來的數(shù)據(jù) 根據(jù)公式便可確定窗高和鐵芯重。變壓器短路阻抗核算：將算出的短路阻抗值同短路阻抗標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若在誤差允許范圍內(nèi)，則說明設(shè)計方案符合規(guī)定，否則回到(2)重新計算，直到符合要求為止。變壓器其它參數(shù)核算：根據(jù)已算出的數(shù)據(jù)計算負(fù)載損耗、空載損耗和繞組對油溫升。最后對變壓器計算數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗，若不符合題目要求標(biāo)準(zhǔn)，則需返回計算過程，調(diào)整可變參數(shù)，直到計算結(jié)果達(dá)到要求為止2.1.3計算流程圖如圖五所示。開始記錄原始數(shù)據(jù)選定硅鋼片品種牌號及鐵芯結(jié)構(gòu)形式計算鐵柱直徑設(shè)社鐵柱和鐵軛截面選擇鐵芯磁通密

14、度計算每匝電動勢先計算低壓繞組匝數(shù)，湊 成整數(shù)；重算每匝電動勢 及磁通密度，再計算高壓 繞組匝數(shù)繞組及絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計， 計算阻抗電壓，不符合要 求時調(diào)整繞組高度另選導(dǎo)線還不符合要求時另選導(dǎo)線估算繞組損耗，估算繞組對油溫升NY計算空載性能符合要求圖5計算流程圖2.1.4設(shè)計計算程序三相配電變壓器的電磁優(yōu)化計算與設(shè)計程序如附錄一所示2.1.5設(shè)計計算結(jié)果如表1所示。表1三相配電變壓器設(shè)計計算結(jié)果硅鋼片牌號高壓側(cè)匝數(shù)低壓側(cè)匝數(shù)短路阻抗（%DQ137G-351601/1525/1449614.3鐵芯直徑（mrh高壓側(cè)層數(shù)低壓側(cè)層數(shù)空載損耗P0 （w）12214(4/9)4261磁通密度（T）高壓側(cè)每層匝

15、數(shù)低壓側(cè)線規(guī)（mr）負(fù)載損耗Pk （w）1.721304*9.1339硅鋼片重（kg）高壓側(cè)線規(guī)（m）低壓側(cè)電流密度（A/mn2）低壓側(cè)繞組溫升C）1541.63.27117.3窗咼（mm高壓側(cè)電流密度 （A/mm2）低壓側(cè)線重（kg）高壓側(cè)繞組溫升（C）2722.20327.223.6中心距（mr）高壓側(cè)線重（kg）主空道（mr）i24560.386.83總結(jié)在這短短的三周內(nèi)，我們班進(jìn)行了電機設(shè)計和企業(yè)的認(rèn)識實習(xí)，收獲頗豐。 電機課程設(shè)計會比起以前的課程設(shè)計難度要大的多，因為其中很多參數(shù)都需要我們?nèi)フ屹Y料，查表查數(shù)據(jù)，有些數(shù)據(jù)還很難找到，要查閱很多書才能找到，費了 不少勁。我做的是變壓器的設(shè)

16、計，在設(shè)計過程中，總會遇到不少問題，令我糾結(jié) 不已，我總是花了不少時間精力來努力解決， 這次次電機課程設(shè)計中，我鍛煉了 自己翻閱文獻(xiàn)書本等資料的能力以及自我豐富學(xué)習(xí)的能力，因為在設(shè)計中，需要用到很多的公式和參數(shù)，需要去理解并且加以計算，計算的結(jié)果如果與給額定參 數(shù)和要求相差太大，就必須調(diào)整所有相應(yīng)的參數(shù)直到結(jié)果滿足要求為止。在計算 調(diào)整的過程中，是很費力的，必須經(jīng)過反反復(fù)復(fù)的計算查找選擇參數(shù)， 我們的設(shè) 計最終達(dá)到了相應(yīng)的要求，非常開心。這次的課程設(shè)計鍛煉了我們的學(xué)習(xí)能力和 動手動腦的能力，收獲多多。4參考文獻(xiàn)楊莉電機設(shè)計理論與基礎(chǔ)M.北京：清華大學(xué)出版社，2013姜宏偉計算機輔助電機設(shè)計M.

17、北京：中國電力出版社，2009卡西（美）電機原理與設(shè)計的MATLAB分析M.北京：電子工業(yè)出版 社，2006附錄一(三相配電變壓器的電磁計算與設(shè)計)MATLA程序1源程序代碼%第一部分額定數(shù)據(jù)%Sn=80000;f=50;cos_phi=0.8;xl=0.95;m=3;U1N=10000;U1N_x=U1N/sqrt (3);I1N=S n/(sqrt(3)*U1N);I1N_x=I1N;U2N=400;U2N_x=U2N/sqrt (3);I2N=S n/(sqrt(3)*U2N);I2N_x=I2N;Sz=S n/m;fprintf(計算出來的高低側(cè)電流參數(shù)為：%c %cn,l1N_x,l

18、2N_x);%第二部分鐵芯直徑數(shù)據(jù)%D=9.6*sqrt(sqrt(Sz);D=floor(D);At=98.6;% 查表 %G0=18.58;% 查表 %B=1.7;Et=B*At/45;Wd=U2N_x/Et;Wd二floor(Wd);Et=U2N_x/Wd;B=45*Et/At;Wgmax=1.05*U1N_x/Et;Wg=U1N_x/Et;Wgmi n=0.95*U1N_x/Et;Wgmax=r oun d(Wgmax);Wg=rou nd(Wg);Wgmi n=roun d(Wgmi n);Cd=4;Cgn=4;Cgw=9;Zd=Wd/Cd;Zg=130;fprintf（計算出來的鐵

19、芯直徑為：dn,D）;fprintf（計算出來的磁通密度為：cn,B）;fprintf（計算出來的高壓匝數(shù)為：%d %d %dn,Wgmax,Wg,Wgmin）; fprintf（計算出來的低壓匝數(shù)為：%dn,Wd）;%第三部分導(dǎo)線選擇及線圈尺寸數(shù)據(jù)%Jd=3.271;Jg=2.203;Ad=l2N_x/Jd;Ag=l1N_x/Jg;GQQ=1.60;% 查表 %GQQ1=1.72;DZBk=9;DZBk1=9.45;DZBh=4;DZBh1=4.45;jd=0.9;jg=0.06;Fd=DZBh1*Cd+0.08*3*3;ZXd=DZBk1*Zd+jd*（Zd+1）;Fgn=GQQ1*Cg

20、n+0.08*3*（Cg n-1）;Fgw=GQQ1*Cgw+0.08*3*（Cgw-1）;ZXg=GQQ1*Zg+（Zg+1）*jg;fprintf（計算出來的高低壓側(cè)截面積為：%c %cn,Ad,Ag）;fprintf（計算出來的高低壓側(cè)電密為：%c %cn,Jg,Jd）;%第四部分絕緣半徑數(shù)據(jù)%Det1=3.5;Det2=7.5;Det3=3.5;Det4=7;r=D/2;b1=Fd;b2_=Fg n;b2=Fgw;rdn=r+Det1;rdw=rd n+b1;rgn 仁rdw+Det2;rgw1=rg n1+b2_;rgn 2=rgw1+Det3;rgw2=rg n2+b2;M0=2*

21、rgw2+Det4;MO=rou nd(M0);R1=(rd n+rdw)/2;R12=(rdw+rg n1)/2;R2_=(rg n1+rgw1)/2;R2=(rg n2+rgw2)/2;fprintf(計算出來的中心距為：%dn,MO);fprintf(計算出來的主空道為：%cn,R12);%第五部分繞組電阻及導(dǎo)線重量數(shù)據(jù)%Lpd=2*pi*R1/1000;Ld=Lpd*Wd;Lpg1=2*pi*R2_/1000;Lpg2=2*pi*R2/1000;Lgn=Zg*Cg n*Lpg1+(Wg-Zg*Cg n)*Lpg2;Lg_=Zg*Cg n*Lpg1+(Wgmax-Zg*Cg n)*Lpg

22、2;Gxd=3*Ld*Ad*8.9/1000;Gxg=3*Lg_*Ag*8.9/1000;Gxd_=Gxd*1.02;Gxg_=Gxg*1.0183;Gdx=Gxd_+Gxg_;Ru75=0.02135;Rd75=Ru75*Ld/Ad;Rg75=Ru75*Lg n/Ag;fprintf(計算出來的高低壓側(cè)線重為：%c %cn,Gxg_,Gxd_);%第六部分鐵芯數(shù)據(jù)%H0=ZXg+41;H0=rou nd(H0);Rug=7650;Gz=3*Rug*H0*At/10000000;Ge=4*Rug*M0*At/10000000+G0;G=Gz+Ge;fprintf(計算出來的鐵芯窗高為：%dn,

23、H0);fprintf(計算出來的硅鋼片重為：%cn,G);H=(ZXg-GQQ1)+(ZXd-DZBk1)/2;r1=rd n+b1/2;r2=rgw1+(b2_+b2+Det3)/2;r12=rg n1+Det2/2;r22=rg n2+Det3/2;w=(Wg-4*130)/Wg;cgmD=(b1*r1+(b2_+b2)* r2) /3+Det2*r12+Det3*wA2*r22)/100;Lmt=rgw2-rd n;HL=H/Lmt;Ru=0.8;% 查表 %k=0.9;ux=(49.6*f*l1N_x*Wg*cgmD*Ru*k)/Et/H/100000/100;Prg=m*l1N_x

24、A2*Rg75;Prd=m*l2N_xA2*Rd75;Pr=Prg+Prd;fprintf(計算出的負(fù)載損耗為：%cn,Pr);ur=(Pr/(10*S n/1000)/100;uk=sqrt(uxA2+uA2);fprintf(計算出的短路阻抗為：%cn,uk);Kp0=1.4;Phex=1.21;Phee=1.21;P0=Kp0*(Phex*Gz+Phee*Ge);fprintf(計算出的空載損耗為：%cn,P0);I01= P0/10/S n;GF=Gz+Ge;l02=1.3*(20.25*GF+3.25*8*At)/10/S n;I0=sqrt(I01A2+I02A2);fprintf(計算出的空載電流為：%cn,I0);%第七部分繞組對油溫升數(shù)據(jù)%K=0.065;N=0.8;Sg=6.28*(rd n+rdw+rg n1+rgw2)*ZXg/1000000;Sd=3.14*(r