王艳苹：三相同步发电机运行仿真及GUI设计
?r?0.26;Rfd?0.13;Rkd?0.0244;Rkq?0.02;ufd?17.8876;w?314;??L1?1.14e?3;Lmd?13.7e?3;Lmq?11.0e?3;L1fd?2.1e?3;其基本参数为：??L1kd?1.4e?3;L1kq?1e?3;
??Lfd?L1fd?Lmd;Lkd?L1kd?Lmd;Lkq?L1kq?Lmq;Ld?Lmd?L1;??Lq?Lmq?L1;ud?100;L0?L1对同步发电机负载两相短路有阻尼与无阻尼对比如下：
图5.6 定子电流
图5.7 定子交轴电流
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图5.8 转子电流
结果分析：
当负载不对称时，发电机的三相端电压及电流都将不对称。由于流过电枢各相的电流有效值各不相同，它们所产生的合成电枢磁势不再是一个幅值不变的圆形旋转磁势，故障短路将会出现很大的冲击电流,不过冲击电流的持续时间是很短暂的,这一过程属于瞬变过程。瞬变过程完毕后就进入稳态短路。两相线对线短路电流大约为三相短路电流的1.5倍。
根据以上对同步发电机两相负载短路有阻尼与无阻尼的对比，得到下表5-2：
对比项 选项 定子电流（Id） 定子交轴电流（Iq） 转子电流（Ifd） 表5-2 两相负载短路分析结果 幅 值 变 化 有阻尼 变化大 变化大 变化大 无阻尼 变化小 变化小 变化小 慢 慢 慢 响 应 快 慢 有阻尼 无阻尼 快 快 快 原因：如三相短路所诉。 5.2 异步电机仿真实例
异步电机仿真选择异步电机直接启动。
异步电机直接启动仿真采用的是Simulink系统，具体模型图如下：
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+-V1Ir_abc2+++ABCTm1Te5mmwm9.554Is_abc3
图5.9 异步电机直接启动模型
图5.10 异步电机参数设置
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5000-500100相间电压（V）00.10.20.30.40.50.60.70.80.91转子电流（A）0-100020010000.10.20.30.40.50.60.70.80.91
-1000.1 20000 0 -200000.1 200 100
0 -100 00.1
结果分析：
定子电流（A）0.20.30.40.50.60.70.80.91转速（n/m）0.20.30.40.50.60.70.80.91m）转矩（N·0.20.30.40.5Time0.60.70.80.91图5.11 异步电机直接启动仿真波形
在额定电压下直接启动三相异步电动机，在启动瞬间主磁通?m约减少到额定值的一
半，功率因数cos?又很低，造成启动转矩很大，从而导致启动电流相当大的结果。转速从0迅速上升，以上仿真波形符合理论分析，相间电压波形呈正弦变化，在t=0.4s，启动结束，电动机进入稳定工作状态。
5.3 直流电机仿真实例
直流电机仿真选择直流发电机外特性。
直流发电机的外特性是指电机负载稳定运行时端电压和负载电流之间的关系，即U=f(I)。
仿真波形如下图5-12： 结果分析：
不同发电机外特性的仿真波形不同，因为不同发电机励磁方式不同。
下面介绍不同发电机的原理图5-13所示，其中Ea为感应电动势，Ra为电枢绕组电阻，Ia为电枢电流，I为负载电流，If为励磁电流，Rf为励磁电阻，RL为负载电阻。
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5.12 直流发电机外特性仿真波 图
RLEaRiRLEaEaLfiaRfIfIaIf （a）他励 (b)串励 (c)并励
图5.13（a、b、c）不同励磁方式直流发电机原理图
由以上波形的下表5-3。
由上仿真波形可看出外特性曲线随负载电流的增大而向下垂，下垂的原因有二：一是因为在励磁磁动势不变的情况下，当负载电流增加时，由于电枢反应通常是去磁效应，是气隙磁通量减少，从而减少了电枢电动势Ea；二是由于电枢回路各绕组的电压压降IaRa，使端电压进一步下降。并励比他励下降的幅度更大，是因为并励电机中不仅有电枢反应和电枢电压压降起作用，而且端电压的降低，还会引起励磁电流的减少。
特性 电机类型 他励直流发电机 串励直流发电机 并励直流发电机 表5-3 直流电机外特性结果分析 电压平衡方程 当I=0时 U=Ea-IaRa U=Ea-Ia(Ra +RL) U=Ea-IaRa U=Ea≠0 (I=Ia，If≠0) U=Ea=0 （I=Ia=If） U=Ea≠0 (I≠Ia，If≠0) 当I变化时 Ea=常数，呈线性 Ea≠常数，呈曲线 Ea≠常数，呈曲线
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