单相交流串励电动机的电磁关系简介

1.电磁转矩的大小

根据载流导体在磁场中受力的原理，电动机的导体产生的电磁转矩，与磁极的磁通及电枢电流的大小成正比，同时还和电枢的几何尺寸、结构有关系。再考虑到电动机是在交流电源下工作，电磁转矩的大小是随时间变化的。因此，根据理论推导，单相交流串激电动机的电磁转矩平均值为

式中 Φ_m——定子每极主磁通的最大值；

I_a——电枢总电流有效值；

p——电动机的磁极对数；

N——电枢上的总导体数；

a——电枢绕组的并联支路数；

——电动机的转矩常数。

2.电枢电动势的大小

电动机在旋转时，电枢导体切割定子磁场，电枢导体上又要产生感应电动势，称为电枢电动势。由于电枢电动势的方向与电枢电流方向相反，故又称为反电动势。根据电磁感应定律。又考虑到电动机在交流电源下工作的情况，单相交流串励电动机的电枢电动势有效值大小为

式中 Φ_m——定子每极主磁通的最大值；

n——电枢的转速（r/min）；(www.xing528.com)

——与电动机结构有关的电动势常数。

3.等效电路及电压平衡关系

单相交流串励电动机的等效电路如图5-38a所示。从图中可看到，当电动机在交流电源电压的作用下，电动机产生电磁转矩T，克服负载转矩T_L，电枢以转速n的速度稳定运行。这时，电枢中又产生电枢电动势。同时电动机的电枢电流I在其回路中还产生电阻压降IR和电抗压降jIX。于是，单相交流串激电动机的电压平衡关系为

式中 R=R_a+R_f——电枢绕组和励磁绕组的总电阻；

X=X_a+X_f——电枢绕组和励磁绕组的总电抗；

——电动机的电流有效值。

单相交流串励电动机在铁心不饱和的情况下，铁心损耗可忽略不计。这时，I和相位相同。电枢电动势的大小与磁通的大小成正比，所以和相位也相同，和相位也相同。此外，回路中的电阻压降和同相位；而电抗压降超前。所以，根据式（6-9）可画出电动机各电磁量的相量图，如图6-38b所示。

从相量图中可得到，单相交流串励电动机的功率因数cosφ为

图6-38 串励电动机的等效电路及相量图

a）等效电路 b）相量图