04电磁转矩和电枢电动势.doc

太 原 铁 路 机 械 学 校教 师 课 时 授 课 计 划 编号： 4 教师： 武可庚 班级： 机电1、2 序号： 日期： 课题： 第五节直流电机的电磁转矩和电枢电动势的计算 目的与要求： 了解电机电动势及电磁转矩的意义和计算公式，熟悉影响电枢电动势及电磁转矩的因素。 课 时 教 学 进 程教 学 环 节 及 内 容教学方法及说明时间组织教学旧课复习及考核 考勤提问2分5分教 学 环 节 及 内 容教学方法及说明时间第五节 直流电机的电磁转矩和电枢电动势的计算一、 电磁转枢的计算1、 定义：电枢中电流与气隙中磁场相互作用产生的转矩。电机有负载时，电枢绕组中有电流渡过，载流导体在气隙磁场中将受到电磁力的作用，电磁力对电枢轴心所形成的转矩称为电磁转矩，下面以发电机为例来建立电磁转矩的计算公式。2、 公式：假定电枢导体在电枢表面均匀分布，电刷在几何中性线。 此时电枢由原动机带动，以恒定的转速n逆时针方向旋转。由于电枢表面各处的磁通密度不同，因而各处导体所受电磁力的大小也不同，设某一导体所处的所隙磁通密度Bx，则该导体所受的切线方向的电磁力为fx=BxLia 式中Bx-导体所在处的气隙磁通密度 l -导体的有效长度 ia-导体电流即支路电流fx产生的电磁转矩为Tx=fx-=Bilia 式中Da-电枢直径 若电枢总导体数为N，电枢表面dx段上共有导体数为-dx，dx段导体所产生的电磁转矩为 Dt= 因为 ia=式中Ia-电枢电流 2a-支路数所以 Dt=因为每个极下导体电流所产生的电磁转矩的大小和方向都是相同的，所以总的电磁转矩为Tem= = = =Cr=式中Cr-转矩常数，它与电机构造有关，对于已制成的电机，Cr为一常数； -每极磁通， = Ia的单位为A， 的单位为Wb，则 的单位为N.m138分教 学 环 节 及 内 容教学方法及说明时间新课电磁转矩与电枢电流Ia和每极磁通通 的乘积成正比。3、 电磁转矩方向在发电机中，电磁转矩Tem的方向与电枢转向相反，对电枢旋转起制动作用。在直流电动机的中，电磁转矩不是一个制动转矩，而是一个驱动转矩，正是在电磁转矩的作用下，电枢才能旋转，带动生产机械。二、 电枢感应电动势的计算1、 定义：一条支路内所有串联导体的电动势之和，即为直流电机的电枢电动势。电枢电动势的计算公式进行推导。仍然假定电枢导体在电枢表面均匀分布，电刷在几何中性线，整距绕组。2、 2、公式：作电动机运行时，外电源向电枢绕组输入直流电流，设在N极下导体电流的方向为穿出纸面，在S极下导体电流的方向为进入纸面，这时电枢将产生电磁转矩Tem，使电枢以n的转速顺时针方向旋转。3、 当电枢旋转时，电枢导体必然会切割气隙磁场，感应电动势，由于电枢表面各处的磁通密度，故各处导体的感应电动势也不同，为了简化计算，可先求出每根导体的平均电动势eav，即4、 = = =5、 每条支路的导体数为 ，所以电枢电动势6、 = =7、 将式代入上式，并整理得式中 =Ce称为电动势常数，是一个与电机结构有并的量，对已制成的电机，Ce为一常数。 若取n的单位为r/min， 的单位为Wb，则Ea的单位为V。 说明电枢电动势与转速和每极磁通的乘积成正比，它也是直流电机一个十分重要的基本公式。4、 电枢电动势的方向 电动机中电枢电动势是个反电动势，外电源必须克服反电动势的作用，才能使电机正常工作。对发电机不上反电动势。38分教 学 环 节 及 内 容时