电磁转矩

概念定义

电磁转矩是电动机旋转磁场各极磁通与转子电流相互作用后，在转子上形成的旋转力矩。它是电动机把电能转换为机械能过程中的重要物理量，也是电机阻尼分析与控制的理论基础。电磁转矩应用于电动机、发电机等电机设备。

工作原理

电枢绕组通入电枢电流后，处于磁场中的通电绕组受到电磁力作用。该电磁力与电机电枢铁心半径的乘积形成电磁转矩，使转子获得旋转作用。由此，磁场、电流、电磁力和作用半径共同构成电磁转矩产生过程中的主要物理关系。

在感应电动机中，转子内流动的感应电流与旋转磁场相互作用并产生电磁转矩。其电磁转矩可以由电磁功率除以电机的同步机械角速度求得。电磁功率对应转子电流在等效电路中转子等效电阻Rr′/s上产生的功率，因此电磁功率、同步机械角速度和转子等效电路可用于分析感应电动机的转矩形成。

技术构成

电磁转矩涉及旋转磁场的各极磁通、转子电流或电枢电流、电枢绕组、电磁力以及电枢铁心半径等要素。旋转磁场提供磁通条件，绕组或转子中的电流参与电磁作用，产生的电磁力通过相应作用半径形成旋转力矩。对于感应电动机，电磁功率和同步机械角速度则构成转矩计算中的关键量。

不对称运行状态

两相感应伺服电动机经常处于不对称运行状态，电机中同时存在正序磁动势形成的正向旋转磁场，以及负序磁动势形成的反向旋转磁场。正向旋转磁场使电机处于电动机状态并产生正向电磁转矩T1；反向旋转磁场使电机处于电磁制动状态并产生反向电磁转矩T2。

两相感应伺服电动机的实际电磁转矩为T1与T2之差，即T1-T2。T1和T2可以分别通过正序旋转磁场与负序旋转磁场产生的电磁功率求得。这种分解方式把正向驱动作用和反向制动作用分别处理，再确定两者共同作用下的转矩。

应用场景

在电动机中，电磁转矩直接联系电磁作用与转子的机械旋转，可用于描述电能向机械能转换时的旋转作用。在感应电动机分析中，它用于连接转子等效电路、电磁功率与同步机械角速度；在两相感应伺服电动机中，则用于分析正向旋转磁场和反向旋转磁场共同存在时的驱动与制动作用。电磁转矩也适用于发电机等电机设备的电磁与机械作用分析。