解析电动势平衡方程式并分析其运行特征

无刷直流电机的运行特性是指电机在起动、正常工作和调速等情况下，电机外部各可测物理量之间的关系。

电机是一种输入电功率、输出机械功率的原动机械。因此，我们最关心的是它的转矩、转速，以及转矩和转速随输入电压、电流、负载变化而变化的规律。据此，电机的运行特性可分为起动特性、工作特性、机械特性和调速特性。

讨论各种电机的运行特性时，－般都从转速公式、电动势平衡方程式、转矩公式和转矩平衡方程式出发。

对于无刷直流电机，其电动势平衡方程式为

式中，σ是电源电压（V）；E是电枢绕组反电动势（V）；Iacp是平均电枢电流（A）；racp是电枢绕组的平均电阻（Ω）；ΔU是功率晶体管饱和管压降（V），对于桥式换相线路为2ΔU。

对于不同的电枢绕组形式和换相线路形式，电枢绕组反电动势有不同的等效表达式，但不论哪一种绕组和线路结构，均可表示为

E=Ken （1-2）

式中，乃是电机转速（r／min）；Ke是反电动势系数（V／r／min）。 由式（1－1）、式（1－2）可知：

在转速不变时，转矩平衡方程式为

式中，M2是输出转矩（N·m）Mo是摩擦转矩（N·m），M是电磁转矩。这里，

Km为转矩系数（N·m／A）。

在转速变化的情况下，则

式中，J是转动部分（包括电机本体转子及负载）的转动惯量（kg。2m）；ω是转子的机械角速度（rad／s）。

下面从这些基本公式出发，来讨论无刷直流电机的各种运行特性。