汽车电工电子技术（第3版）-电磁转矩与反电动势

微课4-3　电磁转矩

电磁转矩和反电动势是直流电动机运行中两个同时出现的重要物理量。

4.1.6.1　电磁转矩M

根据安培定律，可以推导出直流电动机通电后所产生的电磁转矩M与磁极的磁通量Φ及电枢电流IS之间的关系：

式中：M为电磁转矩；Cm为电机常数，与电动机磁极对数p、电枢绕组导线总根数Z及电枢绕组电路的支路对数a有关，即Cm＝pZ／2πa；Φ为磁极磁通；IS为电枢电流。

4.1.6.2　转矩平衡关系

电动机的电磁转矩M为驱动转矩，它使电枢转动。在电动机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空载损耗转矩相平衡，即

式中：M2为机载负载转矩；M0为空载转矩。

4.1.6.3　转矩平衡过程

当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将自动调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。

4.1.6.4　反电动势Ef

线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势。由右手定则可知，感应电动势的方向与电流的方向相反，故称为反电动势Ef。(www.xing528.com)

1.电枢感应电动势

反电动势Ef与磁极的磁通量Φ和电枢的转速n成正比，即

式中：n为电动机的转速。

2.电枢回路电压平衡式

由式（4－2）可推出电枢回路的电压平衡方程式，即

式中：U为外加电压；RS为电枢回路电阻，其中包括电枢绕组的电阻和电刷与换向器的接触电阻。

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电动机的发展

1831年，美国物理学家亨利设计出最初的电子式电动机。受到亨利的启发，威廉·里奇设计并制造出了一台可以转动的电动机，类似于我们在实验室里组装的直流电动机模型。此后，出生于克罗地亚的美国人特斯拉于1888年制造出了第一台感应电动机，在各种电动机中，这算是被应用最广的一种。

19世纪40年代，俄国科学家雅科比用电磁铁替代永久磁铁进行工作。这种新型电动机当时被装在一艘游艇上，并且驶过了涅瓦河。此事引起了极大的轰动。