第六节 直流电动机的反电动势*
一、直流电动机
我们在初中已经学过直流电动机的构造原理，这里简单复习一下。电动机是把电能转化为机械能的装置，用直流电源供电的电动机叫做直流电动机。直流电动机是利用通电线圈在磁场里转动的原理制成的。我们知道，通电线圈在磁场中要受到力矩的作用而发生转动，但线圈中通入一定方向的电流时，线圈转到它的平面跟磁力线垂直的平衡位置时，就会停下来。因此，直流电动机中装有换向器（图 2–24），它由两个铜制的半环组成。有了换向器，线圈转到平衡位置时可以自动改变线圈里的电流方向，线圈就可以不停地转动下去了。
二、直流电动机的反电动势
电动机的线圈在磁场里转动时，线圈导线切割磁力线，所以在线图中必然要产生感生电动势，由楞次定律知道，这个感生电动势的方向跟使线圈转动的电流方向相反，因此也跟外加电压的方向相反，通常把这个电动势叫做反电动势。电动机的线图转动得越快，线圈导线切割磁力线越快，反电动势就越大，显然，只有线圈转动时，才有反电动势。
如果用 ℰ 表示反电动势，V 表示外加电压，R 表示线圈的电阻，那么，电动机工作时的电流强度 I 就是
（1）式可以改写为
上式表明：电路中有反电动势存在时，加在电路两端的电压 V 等于反电动势 ℰ 跟线圈电阻上损失的电压 IR 之和。
如果用 I 乘（2）式的各项就得到
上式中的 VI 是电路供给电动机的功率（输入功率），ℰI 是转化为机械能的功率（输出功率），I2R 是在电动机线圈上损失的热功率。上式表示，电路供给电动机的功率等于转化为机械能的功率与线圈上损失的热功率之和，可见能的转化和守恒定律对直流电动机是完全适用的。从这里我们也看到电功和电热的区别，在直流电动机中，由于存在着反电动势，有一部分电能转化为机械能，电功并不等于电热，而是大于电热。
在外加电压 V 一定的情况下，电动机的输入功率并不是在任何情况下都相同，电动机带动负载工作时，线圈受到两个力矩的作用。一个是通电线圈在磁场中受到的力矩，它使线圈转动，叫做动力矩；一个是负载和机械摩擦所造成的力矩，它阻碍线圈转动，叫做阻力矩。当动力矩和阻力矩平衡时，电动机匀速转动。当负载增加时阻力矩增大，线圈的转速减小，反电动势随着减小。从（1）式知道，这时电流强度增大；从（2）式知道，这时输入功率也增大。可见，电动机的输入功率是随着负载的增加而增大的。线圈中的电流强度增大时，电动机的动力矩也增大，当动力矩增大到和阻力矩平衡时，电动机就在较小的转速下重新做匀速转动。
发布时间：2025/2/17 下午7:57:36 阅读次数：506
