基于MATLAB的发电机定子漏抗计算

2017-05-16陈洪爆崔晨光

中国科技纵横 2017年7期

关键词：定子发电机

陈洪爆++崔晨光

摘要：本文介绍了一种基于MATLAB的定子漏抗计算方法，解决了传统作图法进行定子漏抗计算的不足，排除了人为因素对法分析结果造成的影响，提高了计算效率，取得了良好的效果。

关键词：发电机；定子；漏抗计算

中图分类号：TM313 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0153-02

1 概述

通过电机学的原理可以得知，发电机定子漏抗可以通过实验测得，测量原理如下1图所示。

在零功率因数负载特性上取两点，一点为额定电压点F，另一点为短路点K，如上图1所示，通過F点作平行于横坐标的水平线，并截取线段OF，使得OF=OK，再从O点作气隙线的平行线，并与空载曲线相交与E点。然后从E点作铅垂线，并与OF相交于A点，则ΔAEF即为特性三角形。

电枢漏抗Xσ为：

（1）

其物理意义在于，在同样容量负载条件下，定子漏抗越小，负载由阻性向感性变化的情况下，机端电压的变化量越小。在测得电机的空载特性曲线和零功率因数曲线就可以通过坐标纸作图法得到定子漏抗值，但是作图法存在在同样输入数据前提下，误差较大（主要由于读数误差、作图误差等），不同作图人员结果存在差异等缺点，本文介绍了一种基于MATLAB的定子漏抗计算方法，并给出了相应的计算程序，可以实现在同样输入数据条件下的程序化算法，方便快捷，不受操作人员影响。

2 MATLAB的应用

MATLAB是美国MathWorks推出的用于算法开发、数据可视化、数据分析及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，他将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计怨言的编辑模式。

MATLAB具有以下优点：数值运算全面，具有几百种数学、统计、科学诸方面的函数，可进行初等代数、微积分、微分方程、数理统计等多种计算；表示方法简单，在MATLAB中函数的表示方法自然，可以使用内含编辑器和其它任何字符处理器，同时可以和一些常用办公软件进行结合，工作方便；具有丰富的工具箱，MATLAB具有大量的构建在主程序之上的应用程序集，它融于MAYLAB便捷的操作环境中，为众多的特别应用领域提供了冯旭的数值与图形函数。基于此，MATLAB在工程计算领域得到了越来越广泛的应用。

3 数学建模

通过对图1进行分析，如果需要对定子漏抗进行计算，计算定子漏抗必须得到以下几个电机的特性曲线：

（1）空载特性U-I励

（2）零功率特性U-I励

（3）根据空载特性得到气隙线U-I励

其中空载特性曲线和零功率特性曲线通过实验测得，气隙线可以通过空载曲线得到，将上述曲线参考图1布置在同一坐标纸上，根据概述的描述得到EA值，通过公式一可以得到定子漏抗。

空载特性曲线和零功率曲线根据其曲线规律属于高阶曲线，但具体几阶需要根据拟合后的误差进行综合考虑，通过初步拟合判断，得出三阶曲线拟合时可以得到比较精确的结果，计算误差可以控制在0.5%以内，因此空载特性和零功率特性采用三阶拟合。

气隙线为直线线性拟合，取值范围为空载电压的线性段，0～0.5Un。

4 漏抗计算

4.1 零功率因数曲线

4.1.1 测量数据，如表1所示

4.1.2 数据拟合结果