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1、直流电机电枢电动势和电磁转矩Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望 一根导体中的感应电动势可通过电磁感应定律求得，其表达式为; （1-7） 式中 是一个主磁极下的平均气隙磁通密度， 与每极主磁通 的关系为; （1-8） 由此导得 （1-9） 线速度v可以表示为; （1-10） 式中：为极距；p为极对数；n为电枢转速； L为导体的有效长度。 将式（1-9）和式（1-10）代入式（1-7）中可得每根导体的电动势为; （1-11） 每条支路中的感应电动势为 （1-12） 式中；
2、为电动势常数，当电机制造好后仅与电机结构有关。 N为电枢导体总数。 磁通 的单位为Wb，转速的单位为rmin，感应电动势的单位为V。式（1-12）表明直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通和电机转速有关。当电机制造好以后，电机结构常数Ce不再变化，因此电枢电动势仅与气隙磁通和转速有关，改变转速和磁通均可改变电枢电动势的大小。 1.3.2 直流电机的电磁转矩 当电枢绕组中有电枢电流流过时，通电的电枢绕组在磁场中将受到电磁力，该力与电机电枢铁心半径之积称为电磁转矩。一根导体在磁场中所受电磁力的大小可用下式计算 （1-13） 式中， 为一根电枢导体中流过的电流；Ia为电枢总电流；a为电枢并联支路对
3、数。 一根电枢导体产生的电磁转矩为 （1-14） 总的电磁转矩为 （1-15） 将式（1-9）代入得； （1-16） 式中；CT为转矩常数，也是仅与电机结构有关； 电枢铁心直径为； 当电枢电流的单位为A，磁通单位为Wb时，电磁转矩的单位为Nm。 CT, Ce都是电机的结构常数，两者之间的数量关系为； CT Ce = = 9.55 （1-17） 由式（1-16）可看出，制造好的直流电机其电磁转矩仅与电枢电流和气隙磁通成正比。1.3.3 直流电机的能量变换电磁功率 以上分析了电磁转矩和感应电动势是直流电机的基本的物理量,及其在机电能量转换中的意义,下面就发电机为例来说明机电能量转换的原理。 机电能
4、量转换过程，要遵循能量守恒规律，发电机带上负载后，在输出电功率同时导体元件中产生的电流与磁场相互作用，根据电磁力定理产生电磁转矩T，其方向与发电机的转速方向相反，阻碍发电机旋转，是制动转矩，如果原动机输入的功率不继续加大，拖动转矩T1不够大，发电机转速就下降,直至为零，所以原动机要输入足够大的拖动转矩来克服制动转矩，使发电机转速稳定，实现把机械能转化为电能输出。根据力学可知，功率等于转矩T与机械角速度的乘积。所以，电磁转矩T(角速度)=电磁功率 机械角速度弧度/秒= （1-18） 上式说明，机械功率的属性的电磁功率T全部转换成电功率的属性的电磁功率 ，因此，发电机的电磁转矩T在机电能量转换过程起了关键性的作用。 同理，直流电动机轴上输出机械功率同时导体元件在主极下运动，根据电磁感应定理产生电动势，其方向与电流方向相反，阻碍电流输入，是反电动势，外加电源电压必须大于反电动势，才能把电流灌入电动机，实现把电能转化为机械能输出，把电功率的属性的电磁功率 全部转换成机械的属性的电磁功率T，因此，电动机的反电动势 Ea在机电能量转换过程起了关键性的作用。
