磁轉(zhuǎn)矩計(jì)

《電子學(xué)名詞》第一版。 2100433B

1993年，經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。

電磁轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，電磁轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確計(jì)算也會(huì)影響一臺(tái)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(jì)算，有限元分析軟件功能比較強(qiáng)大，可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)磁位很容易計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩 。

電磁轉(zhuǎn)矩直流電機(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(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式T_K=9.55K_eI_K。

直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩公式：T=C_TΦI_a,其中C_T為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，Φ為每極主磁通，I_a為電樞電流。

直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩在性質(zhì)上的介紹：1、電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩都是由電樞電流在磁場(chǎng)中受到電磁力產(chǎn)生的；2、電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，它是驅(qū)動(dòng)力矩，電動(dòng)機(jī)通過(guò)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(dòng)方向相反，它是制動(dòng)力矩，發(fā)電機(jī)通過(guò)它將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生及作用：1、直流電動(dòng)機(jī)，外加電源之后，勵(lì)磁線(xiàn)圈會(huì)在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，電樞通電以后，就形成帶電導(dǎo)體。帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中，就會(huì)受到力的作用從而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，這個(gè)促使電樞運(yùn)動(dòng)的力矩，就是電磁力矩（這個(gè)力矩是驅(qū)動(dòng)電樞運(yùn)動(dòng)的）。當(dāng)電樞開(kāi)始運(yùn)動(dòng)之后，就又形成導(dǎo)體切割磁力線(xiàn)，從而導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生（感應(yīng)出）電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)我們稱(chēng)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。外電勢(shì)與感應(yīng)電勢(shì)關(guān)系為：U=E IR，U為外電勢(shì)，E是內(nèi)電勢(shì)（感應(yīng)電勢(shì)），I是電機(jī)電流，R是電機(jī)電阻。2、直流發(fā)電機(jī)，這個(gè)情況稍稍復(fù)雜一點(diǎn)。有的發(fā)電機(jī)是自勵(lì)磁（要求有剩磁），有的是外加勵(lì)磁電源。無(wú)論是哪種情況，都要求有磁的存在，當(dāng)電樞運(yùn)動(dòng)在磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)就是感應(yīng)電勢(shì)。跟電動(dòng)機(jī)同樣的道理，同時(shí)存在著一個(gè)電磁力矩，只是這個(gè)力矩是阻止電樞運(yùn)動(dòng)的，與外部拖動(dòng)電樞運(yùn)動(dòng)的裝置的力矩相平衡。同樣，外電勢(shì)與感應(yīng)電勢(shì)關(guān)系為：E=U IR，U為外電勢(shì)，E是內(nèi)電勢(shì)（感應(yīng)電勢(shì)），I是電機(jī)電流，R是電機(jī)電阻。

電磁轉(zhuǎn)矩異步電機(jī)

定子和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)相互作用使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 因?yàn)檗D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必須低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)才能對(duì)轉(zhuǎn)子導(dǎo)線(xiàn)形成磁力線(xiàn)切割，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速要低于定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，所以稱(chēng)異步電機(jī)。

三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式為：

其中U₁ 為輸入電壓 ；

可以知道T∝U₁² 轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，設(shè)正常輸入電壓時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T(mén)₂ ，電壓下降使電磁轉(zhuǎn)矩T下降很多；由于T₂ 不變，所以T小于T₂ 平衡關(guān)系受到破壞，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，轉(zhuǎn)差率S上升；它又引起轉(zhuǎn)子電壓平衡方程式的變化，使轉(zhuǎn)子電流I₂上升。也就是定子電流I₁隨之增加（由變壓器關(guān)系可以知道）；同時(shí)I₂增加也是電動(dòng)機(jī)軸上送出的轉(zhuǎn)矩T又回升，直到與T₂相等為止。這時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速又趨于新的穩(wěn)定值 。

電磁轉(zhuǎn)矩同步電機(jī)

同步發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與磁場(chǎng)的強(qiáng)度和繞組里的電流大小有關(guān)。磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁轉(zhuǎn)矩越大；電流越大，電磁轉(zhuǎn)矩也越大。

1. M=CmφI 其中：M---同步發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；Cm---同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)；φ---同步發(fā)電機(jī)的磁通；I---同步發(fā)電機(jī)的電流。

2. 另外，也可用功率表示轉(zhuǎn)矩的公式：M=P/ω 其中：M---同步發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；P--- 同步發(fā)電機(jī)的輸出功率； ω---同步發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角速度。

電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)都有電磁轉(zhuǎn)矩，對(duì)于發(fā)電機(jī)，電磁轉(zhuǎn)矩性質(zhì)為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即與轉(zhuǎn)速方向相反；對(duì)于電動(dòng)機(jī)，電磁轉(zhuǎn)矩性質(zhì)為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即與轉(zhuǎn)速方向相同。

三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子電流的有功分量和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子電流的有功分量、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱成正比。

對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩分析理論的研究，有3個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題尚未得到很好的解決:①電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)的定義和計(jì)算方法是基于單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)提出的，可否直接推廣于多機(jī)電力系統(tǒng)仍然存在疑問(wèn)；②電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)的定義是從辨識(shí)角度提出的，定義不夠嚴(yán)謹(jǐn)，需要更深入的科學(xué)論證和完善；③電磁轉(zhuǎn)矩法與特征分析法的聯(lián)系沒(méi)有建立；電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)的理論計(jì)算以及在多機(jī)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用尚無(wú)深入研究 。