電樞反應簡介

電樞是電動電機中裝有導線的部件，由于導線通過磁極片間磁場的相對運動，引起在導線中感應的電流（如在發(fā)電機中那樣）或由于電流通過導線引起磁感應，使它在這磁場中轉(zhuǎn)動（如在電動機中那樣）。只有直流電機有電樞，電樞包括電樞鐵心和電樞繞組，電樞繞組是直流電機的電路部分，也是感生電勢、產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進行機電能量轉(zhuǎn)換的部分（發(fā)電機是機械能轉(zhuǎn)換成電能）。電樞鐵心既是主磁路的一部分有時電樞繞組的支撐部件，電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。交流電機為轉(zhuǎn)子。直流電機和交流電機的感生電樞的原理大致相同，直流電機電樞繞組內(nèi)的電流也是交流的，要通過換向器輸出才是直流的。交流電機分為感應電機（異步機）和同步電機，感應電機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為鼠籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子，感應電機是定子繞組產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子繞組進行機電能量轉(zhuǎn)換。同步電機是轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生磁場，定子繞組進行機電能量轉(zhuǎn)換。

當電樞繞組中沒有電流通過時，由磁極所形成的磁場稱為主磁場，近似按正弦規(guī)律分布。當電樞繞組中有電流通過時，繞組本身產(chǎn)生一個磁場，稱為電樞磁場。電樞磁場對主磁場的作用將使主磁場發(fā)生畸變，產(chǎn)生電樞反應;

（1）純電阻性負載時的電樞反應

電樞磁場的電動勢與電流相位相同，電樞磁場使主磁場發(fā)生畸變，一半加強，一半削弱；

（2）純電感性負載時的電樞反應

電樞磁場的電流滯后于電動勢90度，電樞磁場產(chǎn)生的電動勢與主磁場產(chǎn)生的電動勢方向相反，因此削弱了主磁場電動勢，這就是為什么三相電路中含有電感性元件時電壓下降的原因；這時叫做縱軸去磁電樞反應

（3）純電容性負載時的電樞反應

電樞磁場的電流超前于電動勢90度，因電樞磁場與主磁場成90度，電樞磁場產(chǎn)生的電動勢與主磁場產(chǎn)生的電動勢方向相同，因此加強了主磁場電動勢，這就是為什么三相電路中含有電容性元件時端電壓上升的原因；這時叫做縱軸輔助磁電樞反應。

電樞反應的性質(zhì)

電樞反應分為直軸電樞反映和交軸電樞反應對稱負載時，電樞磁動勢對主極磁場基波產(chǎn)生的影響，這種現(xiàn)象稱為電樞反應。它的主要性質(zhì)就是去磁增磁和無影響（這都是對主磁通來說的）

負載時直流電機的磁場――電樞反應

直流電機負載后，電樞繞組有電流通過，簡稱電樞磁場，而電樞磁場對主磁場的影響就稱為電樞反應。具體分析如下：當電機帶上負載后，電樞繞組中有電流通過，電樞電流將產(chǎn)生電樞磁動勢，此時電機的氣隙磁場由主磁場和電樞兩個磁場共同決定。電樞磁動勢的出現(xiàn)，使氣隙磁場發(fā)生畸變，即電樞反應。在直流電機中，不論電樞繞組是哪種型式，各支路電流都是通過電刷引入獲引出，因此電刷是電樞表面上電流分布的分界線。電樞磁勢的軸線總是與電刷軸線相重合。

1、交軸電樞磁勢Faq

電樞磁場如左圖，若電樞上半周的電流為流出，下半周為流入，根據(jù)右手螺旋定則，該電樞磁動勢建立的磁場如虛線所示。從圖可見，電樞磁動勢的軸線總是與電刷軸線重合。與主極軸線正交的軸線通常稱為交軸，與主極軸線重合的軸線稱為直軸；所以當電刷位于幾何中性線上時，電樞磁動勢時交軸電樞磁動勢。

上圖是直流電機電流分布和電樞磁場情況示意圖，為便于分析讓其展開成右圖。

設直軸線上與電樞外圓的交點為0點，在距0點的x處作一閉合磁力線回路。

據(jù)安培回路定律研究該閉路，該閉路可包圍的總電流數(shù)即為總磁勢Fa：因為設A是沿電樞表面周長方向單位長度上的安培導體數(shù)：Zaia

A=-------（安培導體數(shù)/cm）

Za――電樞繞組的總導體數(shù)；

D――電樞外徑；

ia――電樞電流

則閉路總磁勢為Fa＝2xA，略去鐵內(nèi)磁阻則每個氣隙所消耗的磁勢為Faq＝A&TImes;x。

交軸電樞磁勢Faq（x）的分布為呈三角波（略去齒槽影響時），則電樞磁密的分布波形是――“馬鞍形”波。如上右圖ba（x）。

2、直軸電樞磁勢Fad

如下圖此圖當電刷不在幾何中線時，設移過一個小角度β，除了交軸電樞磁動勢外，還會產(chǎn)生直軸電樞磁動勢。

電樞磁勢分解成兩個分量Faq和Fad即Fa＝Fad＋Fad

3、直軸電樞反應

若電機為發(fā)電機時，電刷順轉(zhuǎn)向移動β角。直軸電樞反應僅存在于電刷不與幾何中線處導體接觸時，此時也存在交軸電樞反應（以后分析），現(xiàn)在單獨分析直軸電樞磁勢的影響。直流發(fā)電機：

若電機為發(fā)電機時，電刷順轉(zhuǎn)向移動β角。

★★直流發(fā)電機的電刷是順轉(zhuǎn)向偏移一個小角度時，直軸電樞反應對主極磁場的作用將是去磁的。

★★而直流發(fā)電機的電刷若是逆轉(zhuǎn)向偏移一個小角度時，直軸電樞反應對主極磁場的作用將是增磁的。

直流電機：直流電機的電樞反應情況與直流發(fā)電機恰好相反。直流電機的情況，同學們可以自己證明。

4、交軸電樞反應

無論直流電機的電刷是否與幾何中線處的導體相接觸，交軸磁勢Faq及其電樞反應均存在。

這里以電刷在正常理論位置為例來說明交軸電樞反應情況。其思路是：空載時磁密分布波Bo（x）波和負載時電樞磁密分波Ba（x）波的合成，得到氣隙合成磁密波B（x）。即：bo（x）+ba（x）＝b（x）

平頂波形＋馬鞍波形＝斜坡波形

論：

（1）對直流發(fā)電機而言，交軸電樞反應將引起前極端具有去磁作用，后極端具有增磁作用。

（2）對直流電機而言前極端――增磁作用后極端――去磁作用

那么什么叫前極端和后極端？對于發(fā)電機而言，順著轉(zhuǎn)向看過去先看到的極端叫前極端，后經(jīng)過的極端叫后極端。但是，對于這個原理圖，若該電機的磁場方向和電流方向不變，則發(fā)電機改成電動機時，轉(zhuǎn)向必然改變也就是對直流發(fā)電機時為前極端，對直流電機則為后極端了。而電機內(nèi)部的電磁關系不變，故直流電機的交軸電樞反應結(jié)論應是前極端具有增磁作用，后極端具有去磁作用。

（3）對直流電機而言，交軸電樞反應具有一定的飽和去磁作用。由于磁飽和的影響，增磁處將使該處鐵心的飽和程度提高，磁阻增加，從而使實際的氣隙磁場比不飽和時略低；而去磁處不飽和，去磁則比增磁的量值大，故得結(jié)論（3）。

5、直流電機電樞反應小結(jié)

（1）交軸電樞反應

①使主磁場的波形畸變，

②具有一定的飽和去磁作用

（2）直軸電樞反應（僅在電刷偏移理論位置時存在）

電樞反應對電機的影響

通電后的定子繞組產(chǎn)生的變化的磁場，使得閉合回路狀態(tài)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電流，那么轉(zhuǎn)子就會產(chǎn)生磁場，這個磁場對原先定子繞組產(chǎn)生的磁場產(chǎn)生了疊加效應，使得其呈現(xiàn)增磁或去磁的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就是電樞反映。因電樞反映的原因使得磁場發(fā)生了變化，導致氣隙磁場質(zhì)量下降，使得其機械性能產(chǎn)生不良影響。