Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» С.В. Платоненков, Е.В. Лимонникова МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В СРЕДЕ MATLAB Учебное пособие Архангельск САФУ 2016 1 УДК 621.313+621.314 ББК 32.965.3 П37 Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова Рецензенты: Душкин Ю.В. – заместитель главного инженера по электромонтажным работам и ремонту электрооборудования, ОАО «СПО «Арктика»; Сычев И.Д. – главный инженер, ЗАО «Биус» П37 Платоненков, С.В. Моделирование электромеханических систем в среде MATLAB: учебное пособие / С.В. Платоненков, Е.В. Лимонникова; Сев. <...> УДК 621.313+621.314 ББК 32.965.3 ISBN 978-5-261-01121-7 © Платоненков С.В., Лимонникова Е.В., 2016 © Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, 2016 2 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время внедрение современных технологий приобретает большое значение при изучении электрических систем, в том числе трансформаторов и электрических машин. <...> С помощью данного пособия, а также среды MATLAB/ Simulink можно промоделировать процессы, протекающие в однофазных и трёхфазных трансформаторах, асинхронных машинах с короткозамкнутым и фазным роторами, синхронных генераторах и двигателях, а также машинах постоянного тока. <...> Трансформаторы не имеют подвижных частей, но рассматривают их обычно в теории электромашинных устройств. <...> Подавляющее большинство электромеханических устройств составляют электромашинные устройства. <...> Электромашинные устройства – это класс технических средств, объединяющий как классические электрические машины (двигатели, генераторы), так и специальные устройства, построенные на базе электрической машины и предназначенные для различных функциональных преобразований в системах автоматического управления <...>
Моделирование_электромеханических_систем_в_среде_MATLAB.pdf
УДК 621.313+621.314
ББК 32.965.3
П37
Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом
Северного (Арктического) федерального университета
имени М.В. Ломоносова
Рецензенты: Душкин Ю.В. – заместитель главного инженера по электромонтажным
работам и ремонту электрооборудования,
ОАО «СПО «Арктика»;
Сычев И.Д. – главный инженер, ЗАО «Биус»
П37
Платоненков, С.В.
Моделирование электромеханических систем в среде MATLAB:
учебное пособие / С.В. Платоненков, Е.В. Лимонникова; Сев. (Арктич.)
федер. ун-т. – Архангельск: САФУ, 2016. – 104 с.: ил.
ISBN 978-5-261-01121-7
Приведены основы моделирования электрических машин
(трансформаторы, асинхронные и синхронные машины и машины
постоянного тока) в среде MATLAB 7.x с помощью приложения
Simulink
Для студентов, обучающихся по направлениям бакалавриата
180100.62 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника
объектов морской инфраструктуры», 220400.62 «Управление в
технических системах».
УДК 621.313+621.314
ББК 32.965.3
ISBN 978-5-261-01121-7 © Платоненков С.В., Лимонникова Е.В., 2016
© Северный (Арктический) федеральный
университет имени М.В. Ломоносова, 2016
2
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ........................................................................................................ 3
1. Электормеханические устройства автоматики ................................. 4
1.1. Общие сведения ................................................................................... 4
1.2. Физические основы электромеханики ............................................... 5
2. Трансформаторы ................................................................................... 15
2.1. Конструкция и принцип действия трансформаторов ..................... 15
2.2. Трехфазные трансформаторы ........................................................... 21
Лабораторная работа № 1. Исследование однофазного трансформа-тора
.................................................................................................................... 22
Лабораторная работа № 2. Исследование трехфазного трансформа-тора
.................................................................................................................... 29
3. Асинхронные машины ......................................................................... 33
3.1. Вращающееся магнитное поле машины переменного тока .......... 33
3.2. Механическая характеристика ......................................................... 36
3.3. Конструкция и принцип действия трёхфазных асинхронных
машин ........................................................................................................ 40
Лабораторная работа № 3. Исследование трехфазной асинхронной машины
с короткозамкнутым ротором ...................................................... 45
Лабораторная работа № 4. Исследование трехфазной асинхронной машины
с фазным ротором .......................................................................... 53
4. Синхронные машины ........................................................................... 56
4.1. Общие сведения ................................................................................. 56
4.2. Синхронная машина с электромагнитным возбуждением ............ 57
Лабораторная работа № 5. Исследование синхронного генератора...... 60
Лабораторная работа № 6. Исследование трехфазной синхронной
машины ..................................................................................................... 66
5. Машины постоянного тока ................................................................. 72
5.1. Конструкция коллекторных машин ................................................. 72
5.2. Принцип действия машины постоянного тока ............................... 74
Лабораторная работа № 7. Исследование машины постоянного тока
независимого возбуждения ..................................................................... 81
Лабораторная работа № 8. Исследование машины постоянного
тока последовательного возбуждения .................................................... 87
Приложение ................................................................................................ 89
Список литературы ................................................................................ 102
103
Стр.104