電磁轉(zhuǎn)矩

電磁轉(zhuǎn)矩是電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場各極磁通與轉(zhuǎn)子電流相互作用而在轉(zhuǎn)子上形成的旋轉(zhuǎn)力矩。是電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能最重要的物理量之一 [1] ，仍是阻尼分析與控制的理論基礎(chǔ) [2] 。當(dāng)電樞繞組中有電樞電流流過時，通電的電樞繞組在磁場中將受到電磁力，該力與電機(jī)電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩。由感應(yīng)電動機(jī)工作原理知，感應(yīng)電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以由電磁功率除以電機(jī)的同步機(jī)械角速度求得，而電磁功率對應(yīng)于轉(zhuǎn)子電流在等效電路中轉(zhuǎn)子等效電阻Rr′/s上所產(chǎn)生的功率。對于兩相感應(yīng)伺服電動機(jī)，由于經(jīng)常工作在不對稱運行狀態(tài)，電機(jī)中既有正序磁動勢產(chǎn)生的正向旋轉(zhuǎn)磁場，又有負(fù)序磁動勢產(chǎn)生的反向旋轉(zhuǎn)磁場，正向旋轉(zhuǎn)磁場將使電機(jī)工作在電動機(jī)狀態(tài)，產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)矩T1，而反向旋轉(zhuǎn)磁場則使電機(jī)工作在電磁制動狀態(tài)，產(chǎn)生反向電磁轉(zhuǎn)矩T2，伺服電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩應(yīng)為T1-T2。而T1和T2可分別由正序旋轉(zhuǎn)磁場和負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁功率求得。

定義：轉(zhuǎn)矩是各種工作機(jī)械傳動軸的基本載荷形式，與動力機(jī)械的工作能力、能源消耗、效率、運轉(zhuǎn)壽命及安全性能等因素緊密聯(lián)系，轉(zhuǎn)矩的測量對傳動軸載荷的確定與控制、傳動系統(tǒng)工作零件的強(qiáng)度設(shè)計以及原動機(jī)容量的選擇等都具有重要的意義。

電磁轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的一個重要指標(biāo)，電磁轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確計算也會影響一臺電機(jī)的性能。最常用的兩種方法就是麥克斯韋應(yīng)力張量法和磁通法。這兩種方法都基于有限元計算，有限元分析軟件功能比較強(qiáng)大，可以通過節(jié)點磁位很容易計算電磁轉(zhuǎn)矩 [3] 。

直流電機(jī)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由每極氣隙磁通和電樞電流共同作用產(chǎn)生的。直流電動機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩計算公式TK=9.55KeIK。直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩公式：T=CTΦIa,其中CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，Φ為每極主磁通，Ia為電樞電流。直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩在性質(zhì)上的介紹：1、電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩都是由電樞電流在磁場中受到電磁力產(chǎn)生的;2、電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)動方向相同，它是驅(qū)動力矩，電動機(jī)通過它將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能;3、發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)動方向相反，它是制動力矩，發(fā)電機(jī)通過它將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生及作用：1、直流電動機(jī)，外加電源之后，勵磁線圈會在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個磁場，電樞通電以后，就形成帶電導(dǎo)體。帶電導(dǎo)體在磁場中，就會受到力的作用從而產(chǎn)生運動，這個促使電樞運動的力矩，就是電磁力矩(這個力矩是驅(qū)動電樞運動的)。當(dāng)電樞開始運動之后，就又形成導(dǎo)體切割磁力線，從而導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生(感應(yīng)出)電勢，這個電勢我們稱為感應(yīng)電動勢。外電勢與感應(yīng)電勢關(guān)系為：U=E+IR，U為外電勢，E是內(nèi)電勢(感應(yīng)電勢)，I是電機(jī)電流，R是電機(jī)電阻。2、直流發(fā)電機(jī)，這個情況稍稍復(fù)雜一點。有的發(fā)電機(jī)是自勵磁(要求有剩磁)，有的是外加勵磁電源。無論是哪種情況，都要求有磁的存在，當(dāng)電樞運動在磁場中切割磁力線的時候，就會產(chǎn)生一個電勢，這個電勢就是感應(yīng)電勢。跟電動機(jī)同樣的道理，同時存在著一個電磁力矩，只是這個力矩是阻止電樞運動的，與外部拖動電樞運動的裝置的力矩相平衡。同樣，外電勢與感應(yīng)電勢關(guān)系為：E=U+IR，U為外電勢，E是內(nèi)電勢(感應(yīng)電勢)，I是電機(jī)電流，R是電機(jī)電阻。

異步電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的磁場相互作用使電機(jī)轉(zhuǎn)動。 因為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必須低于旋轉(zhuǎn)磁場才能對轉(zhuǎn)子導(dǎo)線形成磁力線切割，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速要低于定子的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，所以稱異步電機(jī)。