2022-2023学年高二物理竞赛课件：电磁转矩的计算

电磁转矩的计算 电磁转矩的计算 设气隙中某处的径向磁密为 ，元件匝数为 。元件边中含有 根导线；元件有效长度为 ；元件中的电流为 。根据电磁力定律，此处元件边所受的切线方向的电磁力为 设电枢直径为 ，则电磁力产生的电磁转矩为 若元件数为 ，则电枢表面 段上共有元件边数为 ， 段电流所产生的电磁转矩为 绕组的全部有效导体数为 ；电枢总电流为 ， 为支路对数， 则 其中 为电机的转矩常数，有 一个极距内导线电流所产生的电磁转矩为 每个极下导线电流所产生的电磁转矩是相同的，故直流电机电磁转矩计算公式为 不计饱和影响，电磁转矩计算公式可表示为： 三、电磁功率 不考虑饱和影响，根据感应电动势和电磁转矩计算公式 从电磁的角度看，电动机（或发电机）通过电磁感应作用，从电源吸收（或发出）电磁功率 从机械的角度看，在电动机中 为电磁转矩对机械负载所作的机械功率，在发电机中 为原动机克服制动性电磁转矩所需输入电机的机械功率。 无论是在电动机还是发电机能量在转换过程中，电功率转化为机械功率或机械功率转换为电功率的这部分功率称为电磁功率。 第七节 直流电机的运行原理 一、直流电机的基本方程式 （一）电动势平衡方程式 若电机稳态运行，对于电动机 若电机稳态运行，对于发电机 （二）转矩平衡方程式 对于电动机： 其中T2为负载制动转矩， T0为空载损耗转矩。 稳态运行时 对于发电机： 其中T1为原动机拖动转矩。 稳态运行时 （三）功率平衡关系 例1. 一台他励直流电动机额定电压为220V，额定电流为100A，额定转速为1150r/min，电枢电阻为0.095Ω，空载损耗为1500W。求（1）额定电动势；（2）额定电磁转矩；（3）额定效率。 例2. 一台并励直流发电机额定电压为230V，额定功率为PN=20kW，额定转速为1500r/min，电枢电阻为0.156Ω，励磁电阻为73.3 Ω ，空载损耗为1000W ，附加损耗为0.01PN 。求额定负载下输入功率、电磁功率、各绕组的铜耗、总损耗及效率。 （一）并励直流电动机的工作特性 当U=UN , If=IfN时，n=f(Ia)的关系曲线 1. 转速特性 2. 转矩特性 当U=UN ,If=IfN时，Te=f(Ia)的关系曲线 其中 二 直流电动机工作特性 3. 效率特性 当U=UN ,If=IfN时，η=f(Ia)的关系曲线 铜耗：电流流过导体，消耗在电阻上的损耗。 电刷接触损耗：电刷接触产生。 铁耗：交变的主磁通在铁磁材料内部产生的损耗。 机械损耗：轴承电刷摩擦损耗和通风损耗。 附加损耗：杂散损耗，电枢齿槽使气隙磁通脉振摇摆 产生的铁损耗，估算。 电动机的不变损耗等于随电流平方而变化的可变损耗时，电动机效率最高。 （二）串励直流电动机的工作特性 电动势平衡方程式 电动势公式 转矩公式 其中，Rfc为串励绕组电阻， 空载飞速 $