電樞反應(yīng)簡(jiǎn)介

電樞是電動(dòng)電機(jī)中裝有導(dǎo)線的部件，由于導(dǎo)線通過磁極片間磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，引起在導(dǎo)線中感應(yīng)的電流（如在發(fā)電機(jī)中那樣）或由于電流通過導(dǎo)線引起磁感應(yīng)，使它在這磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)（如在電動(dòng)機(jī)中那樣）。只有直流電機(jī)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(jī)的電路部分，也是感生電勢(shì)、產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部分（發(fā)電機(jī)是機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能）。電樞鐵心既是主磁路的一部分有時(shí)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(jī)為轉(zhuǎn)子。直流電機(jī)和交流電機(jī)的感生電樞的原理大致相同，直流電機(jī)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(jī)分為感應(yīng)電機(jī)（異步機(jī)）和同步電機(jī)，感應(yīng)電機(jī)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(yīng)電機(jī)是定子繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。同步電機(jī)是轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)，定子繞組進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。

當(dāng)電樞繞組中沒有電流通過時(shí)，由磁極所形成的磁場(chǎng)稱為主磁場(chǎng)，近似按正弦規(guī)律分布。當(dāng)電樞繞組中有電流通過時(shí)，繞組本身產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，稱為電樞磁場(chǎng)。電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的作用將使主磁場(chǎng)發(fā)生畸變，產(chǎn)生電樞反應(yīng);

（1）純電阻性負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)

電樞磁場(chǎng)的電動(dòng)勢(shì)與電流相位相同，電樞磁場(chǎng)使主磁場(chǎng)發(fā)生畸變，一半加強(qiáng)，一半削弱；

（2）純電感性負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)

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

（3）純電容性負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)

電樞磁場(chǎng)的電流超前于電動(dòng)勢(shì)90度，因電樞磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)成90度，電樞磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與主磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向相同，因此加強(qiáng)了主磁場(chǎng)電動(dòng)勢(shì)，這就是為什么三相電路中含有電容性元件時(shí)端電壓上升的原因；這時(shí)叫做縱軸輔助磁電樞反應(yīng)。

電樞反應(yīng)的性質(zhì)

電樞反應(yīng)分為直軸電樞反映和交軸電樞反應(yīng)對(duì)稱負(fù)載時(shí)，電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主極磁場(chǎng)基波產(chǎn)生的影響，這種現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)。它的主要性質(zhì)就是去磁增磁和無影響（這都是對(duì)主磁通來說的）

負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)――電樞反應(yīng)

直流電機(jī)負(fù)載后，電樞繞組有電流通過，簡(jiǎn)稱電樞磁場(chǎng)，而電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響就稱為電樞反應(yīng)。具體分析如下：當(dāng)電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞繞組中有電流通過，電樞電流將產(chǎn)生電樞磁動(dòng)勢(shì)，此時(shí)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)由主磁場(chǎng)和電樞兩個(gè)磁場(chǎng)共同決定。電樞磁動(dòng)勢(shì)的出現(xiàn)，使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，即電樞反應(yīng)。在直流電機(jī)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(shì)的軸線總是與電刷軸線相重合。

1、交軸電樞磁勢(shì)Faq

電樞磁場(chǎng)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(dòng)勢(shì)建立的磁場(chǎng)如虛線所示。從圖可見，電樞磁動(dòng)勢(shì)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(dāng)電刷位于幾何中性線上時(shí)，電樞磁動(dòng)勢(shì)時(shí)交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)。

上圖是直流電機(jī)電流分布和電樞磁場(chǎng)情況示意圖，為便于分析讓其展開成右圖。

設(shè)直軸線上與電樞外圓的交點(diǎn)為0點(diǎn)，在距0點(diǎn)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(shì)Fa：因?yàn)樵O(shè)A是沿電樞表面周長(zhǎng)方向單位長(zhǎng)度上的安培導(dǎo)體數(shù)：Zaia

A=-------（安培導(dǎo)體數(shù)/cm）

Za――電樞繞組的總導(dǎo)體數(shù)；

D――電樞外徑；

ia――電樞電流

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

交軸電樞磁勢(shì)Faq（x）的分布為呈三角波（略去齒槽影響時(shí)），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(shì)Fad

如下圖此圖當(dāng)電刷不在幾何中線時(shí)，設(shè)移過一個(gè)小角度β，除了交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)外，還會(huì)產(chǎn)生直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)。

電樞磁勢(shì)分解成兩個(gè)分量Faq和Fad即Fa＝Fad＋Fad

3、直軸電樞反應(yīng)

若電機(jī)為發(fā)電機(jī)時(shí)，電刷順轉(zhuǎn)向移動(dòng)β角。直軸電樞反應(yīng)僅存在于電刷不與幾何中線處導(dǎo)體接觸時(shí)，此時(shí)也存在交軸電樞反應(yīng)（以后分析），現(xiàn)在單獨(dú)分析直軸電樞磁勢(shì)的影響。直流發(fā)電機(jī)：

若電機(jī)為發(fā)電機(jī)時(shí)，電刷順轉(zhuǎn)向移動(dòng)β角。

★★直流發(fā)電機(jī)的電刷是順轉(zhuǎn)向偏移一個(gè)小角度時(shí)，直軸電樞反應(yīng)對(duì)主極磁場(chǎng)的作用將是去磁的。

★★而直流發(fā)電機(jī)的電刷若是逆轉(zhuǎn)向偏移一個(gè)小角度時(shí)，直軸電樞反應(yīng)對(duì)主極磁場(chǎng)的作用將是增磁的。

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

4、交軸電樞反應(yīng)

無論直流電機(jī)的電刷是否與幾何中線處的導(dǎo)體相接觸，交軸磁勢(shì)Faq及其電樞反應(yīng)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(yīng)情況。其思路是：空載時(shí)磁密分布波Bo（x）波和負(fù)載時(shí)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(duì)直流發(fā)電機(jī)而言，交軸電樞反應(yīng)將引起前極端具有去磁作用，后極端具有增磁作用。

（2）對(duì)直流電機(jī)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(duì)于發(fā)電機(jī)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(duì)于這個(gè)原理圖，若該電機(jī)的磁場(chǎng)方向和電流方向不變，則發(fā)電機(jī)改成電動(dòng)機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)向必然改變也就是對(duì)直流發(fā)電機(jī)時(shí)為前極端，對(duì)直流電機(jī)則為后極端了。而電機(jī)內(nèi)部的電磁關(guān)系不變，故直流電機(jī)的交軸電樞反應(yīng)結(jié)論應(yīng)是前極端具有增磁作用，后極端具有去磁作用。

（3）對(duì)直流電機(jī)而言，交軸電樞反應(yīng)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(shí)際的氣隙磁場(chǎng)比不飽和時(shí)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(jī)電樞反應(yīng)小結(jié)

（1）交軸電樞反應(yīng)

①使主磁場(chǎng)的波形畸變，

②具有一定的飽和去磁作用

（2）直軸電樞反應(yīng)（僅在電刷偏移理論位置時(shí)存在）

電樞反應(yīng)對(duì)電機(jī)的影響

通電后的定子繞組產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)，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(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)對(duì)原先定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)產(chǎn)生了疊加效應(yīng)，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(chǎng)發(fā)生了變化，導(dǎo)致氣隙磁場(chǎng)質(zhì)量下降，使得其機(jī)械性能產(chǎn)生不良影響。