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任务七

直流电机的基本方程任务七直流电机的基本方程直流电机的基本方程包括电压平衡方程、电磁转矩平衡方程和功率平衡方程。直流电机的基本方程将直流电机中电、磁、机械等物理量联系起来，符合电学、力学及能量守恒定律。直流电机的基本方程是分析直流电机运行特性的基础。任务七直流电机的基本方程电枢电动势电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是每个支路里的感应电动势。当电机的气隙中有磁场存在，且电枢旋转使电枢导体切割磁力线时，在电枢绕组中会产生感应电动势。感应电动势的大小，可根据电磁感应定律求得，方向可用右手定则判定。任务七直流电机的基本方程电磁转矩电枢绕组通过电流时，在磁场中将受到电磁力的作用，电磁力在电枢轴上产生的转矩称电磁转矩。电磁转矩的大小，可根据电磁力定律求得，方向可用左手定则判定。制造好的直流电机其电磁转矩仅与电枢电流和气隙磁通成正比。在电动机中电磁转矩是动力转矩，在发电机中电磁转矩是阻力转矩。任务七直流电机的基本方程直流电机的损耗电机是实现机电能量转换的装置，因而功率关系是电机运行中最基本的关系。电机运行过程中，存在输入功率、输出功率和各种损耗，它们之间应满足能量守恒定律。铜损耗是由于电机的各种绕组中流过电流而产生的电阻损耗，铜耗与电流平方成正比，随着电机的负载变化，称为可变损耗。铜耗包括电枢绕组、励磁绕组、换向极绕组、补偿绕组的铜耗和电刷与换向器接触电阻产生的损耗。铜耗将引起绕组及换向器发热。任务七直流电机的基本方程交变磁通在铁心中产生的磁滞和涡流损耗称为铁耗。电枢铁心在静止的磁场中旋转，通过铁心中的磁通为交变磁通，产生铁耗；电枢旋转时，电枢槽口引起主极表面磁通脉动，在极靴表面产生铁耗。铁耗大小与电机的转速、磁密及铁心冲片的厚度、材料有关。铁耗将引起铁心发热。机械损耗是指电机旋转时，转动部分与静止部分以及周围空气摩擦所引起的损耗，主要有轴承摩擦损耗、电刷摩擦损耗和电枢与周围空气的摩擦损耗等，其大小和电机转速有关。机械损耗将引起轴承和换向器发热。任务七直流电机的基本方程铁耗和机械损耗在电机空载时就存在，其大小与电机负载（电枢电流）无关，合称为空载损耗（又称不变损耗）。产生附加损耗的原因很多，诸如：电枢反应使气隙磁场畸变而引起铁耗的增加；电枢表面电流分布不均而引起铜耗的增加等。附加损耗中一部分空载时已存在，另一部分随负载而变化。附加损耗一般不易计算，而估计为电机输出功率的0.5%～1%。任务七直流电机的基本方程电动势平衡方程式发电机：电枢绕组接负载后，感应电动势驱动电流流动，电枢电流与感应电动势同方向；电动机：电枢绕组经电刷外接

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