2022-2023学年高二物理竞赛课件：感应电动势和电磁转矩的计算

感应电动势和电磁转矩的计算 一、感应电动势的计算 感应电动势：一条支路的电动势（电刷间的电动势） 分析思路：每条支路的元件分布在磁场内的不同的位 置，每个元件内感应电动势的瞬时值是不同的，但元 件数甚多时，任何瞬时构成支路的情况没有大的差 别。每个元件中电动势的变化情况是相同的，因此可 以认为每条支路中各元件电动势瞬时值的总和是不变 的。先求出每个元件电动势的平均值，再乘上每条支 路中串连的元件数即可得到支路电动势。 感应电动势和电磁转矩的计算 磁化曲线 电机磁化曲线表明，电机磁路中磁通数值不大时，磁动势随着磁通成正比例增加；磁通达到一定数值时，磁动势的增加比磁通增加快，磁化曲线呈饱和特性；当磁通数值已经很大再增加时，对应磁动势急剧增加，此时磁路饱和程度很高。 磁化曲线：表示空载主磁通与主极磁动势之间的关系的曲线。 三、直流电机负载时的磁场及电枢反应 当直流电机带上负载以后，在电机磁路中又形成一个磁动势，这个磁动势称为电枢磁动势。 此时的电机气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的。电枢磁动势对励磁磁动势所产生的气隙磁场的影响称为电枢反应。 单个元件所产生的电枢磁势 设电枢槽内仅有一个元件，元件边处于极轴线上，元件为 匝，元件中电流为 多个个元件所产生的电枢磁势 4个元件所产生的电枢磁动势波形 其中 为线负荷，表 示电枢表面上单位长度的安匝数。 阶梯波幅值为： 在实际电机中，元件数较多，阶梯形的电枢磁势波形将趋向于三角波 电枢反应 比较主磁极磁场分布曲线和合成磁场分布曲线，得出以下结论： 1、有负载时气隙磁场发生了畸变 物理中性线发生了偏移 2、电枢反应呈现去磁作用 忽略电枢铁心的磁压降，电枢磁场的磁密沿电枢表面分布的曲线为 当元件轴线从某一主极轴线位置转到相邻主极轴线位置时，电枢转过的电角度为 ，而与元件交链的磁通由 变到 。这个过程所经历的时间为 根据电磁感应定律 一个匝数为 的元件中感应电动势的平均值为 每条支路串联的元件数是 ，支路电动势的平均值为 绕组的全部有效导体数是 ，故 式中 为电动势常数 感应电动势计算公式可表示为： 机械角速度 若不计饱和影响，磁通与励磁电流的关系为 $