matlab电机学重难点仿真.docx
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matlab电机学重难点仿真
电机学难重点的MATLAB仿真
实验报告
铁磁材料磁化曲线的拟合
一、实验内容及目的
1.实验目的
(1)了解磁化曲线的非线性和饱和特性。
(2)掌握采用MATLAB进行曲线拟合的方法。
2.基本知识
在非铁磁材料中,磁通密度B和磁场强度H之间是线性关系,其系数就是空气的磁导率。
而在铁磁材料中,二者是非线性关系,称为磁化曲线。
一段典型的磁化曲线如图1所示。
一般的,磁化曲线都有开始阶段,线性增长阶段,拐弯阶段和饱和阶段四部分,其中线性增长阶段和拐弯阶段的交界点就是曲线的膝点。
图1变压器磁化曲线
由于表征磁化曲线是用磁通密度B和磁场强度H两维数组表示的,是不连续的,而且其变化特征也比较复杂。
当数据量很大的时候采用这种数组形式很不方便,也占用存储量,最好的处理方式,是采用曲线拟合方法,把磁化曲线表示成显函数形式的解析表达式。
二、实验要求及要点描述
(1)采用屏幕图形方式直观显示磁化曲线。
(2)利用编程方法和MATLAB的拟合函数。
(3)根据所提供的数据,合理选取全部和部分数据绘制磁化曲线,并进行比较,不少于4条曲线。
(4)绘制每条磁化曲线对应的图和表。
(5)在一个图中显示全部曲线,并进行区分。
三、基本知识及实验方法描述
(1)利用编程方法和MATLAB的拟合函数进行曲线拟合。
(2)由于磁感应强度B与电动势E之间是呈线性关系的,而磁场强度H和电流I之间也是呈线性关系的,所以在绘制磁化曲线时可以用E-I曲线来表示B-H曲线,作为磁化曲线。
(3)实验中利用多项式函数来进行曲线的拟合,在MATLAB中的拟合函数为p=polyfit(H1,B1,n);poly2str(p,'x');z=polyval(p,H1);,分别选择全部数据或者部分数据进行拟合,先将数据选择好,然后再确定用几次多项式进行拟合,分别在一个图中显示四组数据拟合的曲线,更换拟合函数的多项式次数在进行实验,然后分析实验结果。
四、实验源程序
四张表的数据都进行13次拟合
>>H1=[1.401.431.461.491.521.551.581.611.641.67...
1.711.751.791.831.871.911.951.992.032.07...
2.122.172.222.272.322.372.422.482.542.60...
2.672.742.812.882.953.023.093.163.243.32...
3.403.483.563.643.723.803.893.984.074.16...
4.254.354.454.554.654.764.885.005.125.24...
5.365.495.625.755.886.026.166.306.456.60...
6.756.917.087.267.457.657.868.088.318.55...
8.809.069.339.619.9010.210.510.911.211.6...
12.012.513.013.514.014.515.015.616.216.8...
17.418.218.919.820.621.622.623.825.026.4...
28.029.731.533.736.038.541.344.047.050.0...
52.955.959.062.165.369.272.876.680.484.2...
88.092.095.6100.0105.0110.0115.0120.0126.0132.0...
138.0145.0152.0166.0173.0181.0189.0197.0205.0
];
>>B1=0.4:
0.01:
1.89
a=polyfit(h1,b1,13)
forn=1:
151
hf1(n)=173*(n-1)/150
bf1(n)=a
(1)*hf1(n)^13+a
(2)*hf1(n)^12+a(3)*hf1(n)^11+a(4)*hf1(n)^10+a(5)*hf1(n)^9+a(6)*hf1(n)^8+a(7)*hf1(n)^7+a(8)*hf1(n)^6+a(9)*hf1(n)^5+a(10)*hf1(n)^4+a(11)*hf1(n)^3++a(12)*hf1(n)^2+a(13)*hf1(n)^1+a(14)
end
plot(hf1,bf1,'k')
holdon%选取全部数据绘制D21磁化曲线
xlabel('H(A/cm)')%标注x,y轴
ylabel('B(T)')
h2=[0.700.720.730.750.760.780.800.810.830.840.860.880.890.910.920.940.960.970.991.001.021.041.061.071.091.111.131.151.161.181.201.221.241.251.271.291.311.331.341.361.381.401.421.441.461.481.501.531.551.571.601.631.651.681.711.741.771.801.831.871.901.941.982.022.062.112.162.222.272.332.402.472.542.622.702.792.882.973.063.163.263.373.483.593.713.833.974.114.264.414.564.734.915.105.305.515.735.966.216.466.737.017.317.627.948.278.628.999.379.7610.1710.6011.0411.4911.9612.4512.9513.4613.9914.5415.1015.6816.2816.9017.5418.2018.9019.6620.4721.3422.2623.2624.3825.6227.0028.5330.1331.7533.4035.0736.8038.6040.4042.2044.0045.8047.7049.6051.5053.40]
b2=0.4:
0.01:
1.89
a=polyfit(h2,b2,13)
forn=1:
151
hf2(n)=53.4*(n-1)/150
bf2(n)=a
(1)*hf2(n)^13+a
(2)*hf2(n)^12+a(3)*hf2(n)^11+a(4)*hf2(n)^10+a(5)*hf2(n)^9+a(6)*hf2(n)^8+a(7)*hf2(n)^7+a(8)*hf2(n)^6+a(9)*hf2(n)^5+a(10)*hf2(n)^4+a(11)*hf2(n)^3++a(12)*hf2(n)^2+a(13)*hf2(n)^1+a(14)
end
plot(hf2,bf2,'g')
holdon%选取全部数据绘制D22磁化曲线
>>h3=[1.381.401.421.441.461.481.51.521.541.561.581.601.621.641.661.691.711.741.61.781.811.821.831.891.911.941.972.002.032.062.102.132.162.202.242.282.322.36242.452.502.552.602.652.71.762.812.872.932.993.063.133.196.63.333.413.493.573.653.743.833.924.014.114.224.334.444.564.674.84.935.075.215.365.525.685.846.006.166.336.526.726.947.167.387.627.868.108.368.628.909.209.509.8010.110.510.911.3611.712.112.613.113.614.214.815.516.317.118.119.120.121.222.423.725.026.728.530.432.635.137.840.743.746.850.053.456.860.464.067.872.076.480.885.490.295.0100105110116122128134140146152158165172180]
b3=0.4:
0.01:
1.89
len3=length(h3)
hmax3=h3(len3)
a=polyfit(h3,b3,13)
forn=1:
151
hf3(n)=180*(n-1)/150
bf3(n)=a
(1)*hf3(n)^13+a
(2)*hf3(n)^12+a(3)*hf3(n)^11+a(4)*hf3(n)^10+a(5)*hf3(n)^9+a(6)*hf3(n)^8+a(7)*hf3(n)^7+a(8)*hf3(n)^6+a(9)*hf3(n)^5+a(10)*hf3(n)^4+a(11)*hf3(n)^3++a(12)*hf3(n)^2+a(13)*hf3(n)^1+a(14)
end
plot(hf3,bf3,'m')
holdon%选取全部数据绘制D23磁化曲线
h4=[1.371.381.41.421.441.461.481.501.521.541.561.581.61.621.641.661.681.701.721.751.771.791.811.841.871.891.921.941.972.002.032.062.092.122.162.202.232.272.312.352.392.432.482.522.572.622.672.732.792.852.912.973.033.13.173.243.313.393.473.553.633.713.793.883.974.064.164.264.374.484.604.724.865.005.145.295.445.605.765.926.106.286.466.656.857.57.257.467.687.905.148.408.388.969.269.589.8610.210.611.011.411.812.612.813.313.814.415.015.716.417.218.018.919.920.922.123.525.026.828.630.733.035.638.241.144.047.050.053.557.561.566.070.57579.784.589.594.7100105110116122128134141148155162170]
b4=0.4:
0.01:
1.89
a=polyfit(h4,b4,13)
forn=1:
151
hf4(n)=170*(n-1)/150
bf4(n)=a
(1)*hf4(n)^13+a
(2)*hf4(n)^12+a(3)*hf4(n)^11+a(4)*hf4(n)^10+a(5)*hf4(n)^9+a(6)*hf4(n)^8+a(7)*hf4(n)^7+a(8)*hf4(n)^6+a(9)*hf4(n)^5+a(10)*hf4(n)^4+a(11)*hf4(n)^3++a(12)*hf4(n)^2+a(13)*hf4(n)^1+a(14)
end
plot(hf4,bf4,'b')%选取全部数据绘制D24磁化曲线
五、实验结果
(1)硅钢片D21磁化曲线图和表
A/cm
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.4
1.4
1.43
1.46
1.49
1.52
1.55
1.58
1.61
1.64
1.67
0.5
1.71
1.75
1.79
1.83
1.87
1.91
1.95
1.99
2.03
2.07
0.6
2.12
2.17
2.22
2.27
2.32
2.37
2.42
2.48
2.54
2.60
0.7
2.67
2.74
2.81
2.88
2.95
3.02
3.09
3.16
3.24
3.32
0.8
3.40
3.48
3.56
3.64
3.72
3.80
3.89
3.98
4.07
4.16
0.9
4.25
4.35
4.45
4.55
4.65
4.76
4.88
5.00
5.12
5.24
1.0
5.36
5.49
5.62
5.75
5.88
6.02
6.16
6.30
6.45
6.60
1.1
6.75
6.91
7.08
7.26
7.45
7.65
7.86
8.08
8.31
8.55
1.2
8.80
9.06
9.33
9.61
9.90
10.2
10.5
10.9
11.2
11.6
1.3
12.0
12.5
13.0
13.5
14.0
14.5
15.0
15.6
16.2
16.8
1.4
17.4
18.2
18.9
19.8
20.6
21.6
22.6
23.8
25.0
26.4
1.5
28.0
29.7
31.5
33.7
36.0
38.5
41.3
44.0
47.0
50.0
1.6
52.9
55.9
59.0
62.1
65.3
69.2
72.8
76.6
80.4
84.2
1.7
88.0
92.0
95.6
100
105
110
115
120
126
132
1.8
138
145
152
195
166
173
181
189
197
205
(2)硅钢片D22磁化曲线图和表
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.4
0.70
0.72
0.73
0.75
0.76
0.78
0.80
0.81
0.83
0.84
0.5
0.86
0.88
0.89
0.91
0.92
0.94
0.96
0.97
0.99
1.00
0.6
1.02
1.04
1.06
1.07
1.09
1.11
1.13
1.15
1.16
1.18
0.7
1.20
1.22
1.24
1.25
1.27
1.29
1.31
1.33
1.34
1.36
0.8
1.38
1.40
1.42
1.44
1.46
1.48
1.50
1.53
1.55
1.57
0.9
1.60
1.63
1.65
1.68
1.71
1.74
1.77
1.80
1.83
1.87
1.0
1.90
1.94
1.98
2.02
2.06
2.11
2.16
2.22
2.27
2.33
1.1
2.40
2.47
2.54
2.62
2.70
2.79
2.88
2.97
3.06
3.16
1.2
3.26
3.37
3.48
3.59
3.71
3.83
3.97
4.11
4.26
4.41
1.3
4.56
4.73
4.91
5.10
5.30
5.51
5.73
5.96
6.21
6.46
1.4
6.73
7.01
7.31
7.62
7.94
8.27
8.62
8.99
9.37
9.76
1.5
10.17
10.60
11.04
11.49
11.96
12.45
12.95
13.46
13.99
14.54
1.6
15.10
15.68
16.28
16.90
17.54
18.20
18.90
19.66
20.47
21.34
1.7
22.26
23.26
24.38
25.62
27.00
28.53
30.13
31.75
33.40
35.07
1.8
36.80
38.60
40.40
42.20
44.00
45.80
47.70
49.60
51.50
53.40
(3)硅钢片D23磁化曲线图和表
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.4
1.38
1.40
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
1.52
1.54
1.56
0.5
1.58
1.60
1.62
1.64
1.66
1.69
1.71
1.74
1.6
1.78
0.6
1.81
1.82
1.83
1.89
1.91
1.94
1.97
2.00
2.03
2.06
0.7
2.10
2.13
2.16
2.20
2.24
2.28
2.32
2.36
24
2.45
0.8
2.50
2.55
2.60
2.65
2.7
1.76
2.81
2.87
2.93
2.99
0.9
3.06
3.13
3.19
6.6
3.33
3.41
3.49
3.57
3.65
3.74
1.0
3.83
3.92
4.01
4.11
4.22
4.33
4.44
4.56
4.67
4.8
1.1
4.93
5.07
5.21
5.36
5.52
5.68
5.84
6.00
6.16
6.33
1.2
6.52
6.72
6.94
7.16
7.38
7.62
7.86
8.10
8.36
8.62
1.3
8.90
9.20
9.50
9.80
10.1
10.5
10.9
11.36
11.7
12.1
1.4
12.6
13.1
13.6
14.2
14.8
15.5
16.3
17.1
18.1
19.1
1.5
20.1
21.2
22.4
23.7
25.0
26.7
28.5
30.4
32.6
35.1
1.6
37.8
40.7
43.7
46.8
50.0
53.4
56.8
60.4
64.0
67.8
1.7
72.0
76.4
80.8
85.4
90.2
95.0
100
105
110
116
1.8
122
128
134
140
146
152
158
165
172
180
(4)硅钢片D24磁化曲线图和表
A/cm
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.4
1.37
1.38
1.4
1.42
1.44
1.46
1.48
1.50
1.52
1.54
0.5
1.56
1.58
1.6
1.62
1.64
1.66
1.68
1.70
1.72
1.75
0.6
1.77
1.79
1.81
1.84
1.87
1.89
1.92
1.94
1.97
2.00
0.7
2.03
2.06
2.09
2.12
2.16
2.20
2.23
2.27
2.31
2.35
0.8
2.39
2.43
2.48
2.52
2.57
2.62
2.67
2.73
2.79
2.85
0.9
2.91
2.97
3.03
3.1
3.17
3.24
3.31
3.39
3.47
3.55
1.0
3.63
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3.79
3.88
3.97
4.06
4.16
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1.1
4.60
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5.00
5.14
5.29
5.44
5.60
5.76
5.92
1.2
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7.5
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8.38
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9.86
10.2
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15.0
15.7
16.4
1.5
17.2
18.0
18.9
19.9
20.9
22.1
23.5
25.0
26.8
28.6
1.6
30.7
33.0
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61.5
66.0
70.5
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(5)四条磁化曲线在一个表中
3、实验结果的分析
从拟合的磁化曲线我们可以看出,当磁场强度比较小时,磁通密度与磁场强度基本呈线性关系,也称为起始阶段和线性增长阶段,随着H的逐渐增大,磁通密度趋向于饱和,当H增加到很大时,磁通密度基本保持不变,即进入了饱和阶段,可见,实验结果与理论分析基本一致。
四种硅钢片由于工艺不同,对应的磁化曲线也有所不同,实际中可以根据需要进行选择。
单相变压器的电压变化率曲线及效率曲线
一、实验内容及目的
1.了解变压器电压变化率的变化规律;
2.了解负载性质对电压变化率特性的影响;
3.了解变压器效率曲线的变化规律;
4.了解负载特性对效率曲线的
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