MC-B3 · 直流电动机转矩与转速
直流电动机的转矩与转速
旋转的电枢也在发电。其反电动势对抗电源电压，决定转速。改变励磁磁通，看转速往哪走，亲自验证与直觉相反的结果。
减弱励磁磁通，转速往哪走
反电动势 Eb = kΦN 与端电压几乎平衡，所以转速为 N = (V - IaRa)/(kΦ)。把磁通滑块调小。注意 Φ 在分母上，便能先预测转速往哪走。
励磁磁通 ΦΦ = 1.00
用滑块连续改变磁通。曲线即转速 N。
反电动势平衡决定的转速
N = (V - IaRa)/(kΦ) = 1500 rpm
减小磁通看似变慢，其实相反。反电动势 Eb = kΦN 须对抗几乎不变的端电压，故 Φ 变小则 N 须变大才平衡。
减小 Φ，N?
不吻合
反电动势是限制电流的门闩
电动机的电枢也在磁通中旋转发电。该反电动势 Eb = kΦN 对抗电源，故电枢电流为 Ia = (V - Eb)/Ra。反电动势越大，电流越小。起动瞬间 N = 0，故 Eb = 0，电流激增到 V/Ra。因此大型电动机用起动电阻压住初始电流。
观察Eb = kΦN
反电动势是磁通与转速之积。
选择Ia = (V - Eb) / ?
电枢电流是剩余电压除以电枢电阻。
转矩是磁通与电流之积
在磁通中通电流的导体受力 F = BIl。把电枢全部导体的转矩相加得 T = kΦIa。负载增大时转速略降，反电动势随之减小，Ia = (V - Eb)/Ra 增大，转矩也增大，达到新的平衡。电动机自动匹配负载的这一自调整，正得益于反电动势。
自己来T = ?
转矩是磁通与电枢电流之积。
掌控转速的三个旋钮
N = (V - IaRa)/(kΦ) 有三个旋钮。弱磁调速降低 Φ，把转速推到额定以上(恒功率、高速)。调压调速降低 V，把转速广泛降到额定以下(恒转矩)。电阻调速在电枢串入电阻以降速，但该电阻耗损大、效率差。三者都是动同一个式子的哪一项之别。
填空N = (V - IaRa) / ?
转速是反电动势除以磁通的形式。
回到第一屏
减小磁通反而提速，是因为反电动势 Eb = kΦN 须与几乎不变的端电压平衡。分母 Φ 变小，为保平衡 N 须变大。在同一式 N = (V - IaRa)/(kΦ) 中，降 V 则减速，串入电阻增大 IaRa 也减速。转矩 T = kΦIa 是磁通与电流之积，负载变化时反电动势自动调节电流以匹配转矩。直流电动机的一切行为都系于这一反电动势平衡。
直流电动机：旋转电枢的反电动势 Eb = kΦN 对抗端电压，故电枢电流 Ia = (V - Eb)/Ra，转速 N = (V - IaRa)/(kΦ)，转矩 T = kΦIa。Φ 在分母，弱磁则转速升高。调速即同一式中 V、Φ、R 三个旋钮。
握住这一平衡后
反电动势平衡是直流电动机一切特性的根。励磁串联还是并联，改变 Φ 与 Ia 的关系，给出串励、并励、复励不同的转矩-转速曲线。下一单元讲同一机器作发电机运转时的外特性与电压建立(MC-B4)。那里的出发点同样是 Eb = kΦN。