电机纯电感性负载时的电枢反应

电枢是电动电机中装有导线的部件，由于导线通过磁极片间磁场的相对运动，引起在导线中感应的电流(如在发电机中那样)或由于电流通过导线引起磁感应，使它在这磁场中转动(如在电动机中那样)。只有直流电机有电枢，电枢包括电枢铁心和电枢绕组，电枢绕组是直流电机的电路部分，也是感生电势、产生电磁转矩进行机电能量转换的部分(发电机是机械能转换成电能)。电枢铁心既是主磁路的一部分有时电枢绕组的支撑部件，电枢绕组就嵌放在电枢铁心的槽内。交流电机为转子。直流电机和交流电机的感生电枢的原理大致相同，直流电机电枢绕组内的电流也是交流的，要通过换向器输出才是直流的。交流电机分为感应电机(异步机)和同步电机，感应电机按转子结构分为鼠笼型转子和绕线型转子，感应电机是定子绕组产生磁场，转子绕组进行机电能量转换。同步电机是转子绕组产生磁场，定子绕组进行机电能量转换。

当电枢绕组中没有电流通过时，由磁极所形成的磁场称为主磁场，近似按正弦规律分布。当电枢绕组中有电流通过时，绕组本身产生一个磁场，称为电枢磁场。电枢磁场对主磁场的作用将使主磁场发生畸变，产生电枢反应;

(1)纯电阻性负载时的电枢反应

电枢磁场的电动势与电流相位相同，电枢磁场使主磁场发生畸变，一半加强，一半削弱;

(2)纯电感性负载时的电枢反应

电枢磁场的电流滞后于电动势90度，电枢磁场产生的电动势与主磁场产生的电动势方向相反，因此削弱了主磁场电动势，这就是为什么三相电路中含有电感性元件时电压下降的原因;这时叫做纵轴去磁电枢反应

(3)纯电容性负载时的电枢反应

电枢磁场的电流超前于电动势90度，因电枢磁场与主磁场成90度，电枢磁场产生的电动势与主磁场产生的电动势方向相同，因此加强了主磁场电动势，这就是为什么三相电路中含有电容性元件时端电压上升的原因;这时叫做纵轴辅助磁电枢反应。

电枢反应的性质

电枢反应分为直轴电枢反映和交轴电枢反应对称负载时，电枢磁动势对主极磁场基波产生的影响，这种现象称为电枢反应。它的主要性质就是去磁增磁和无影响(这都是对主磁通来说的)

负载时直流电机的磁场――电枢反应

直流电机负载后，电枢绕组有电流通过，简称电枢磁场，而电枢磁场对主磁场的影响就称为电枢反应。具体分析如下：当电机带上负载后，电枢绕组中有电流通过，电枢电流将产生电枢磁动势，此时电机的气隙磁场由主磁场和电枢两个磁场共同决定。电枢磁动势的出现，使气隙磁场发生畸变，即电枢反应。在直流电机中，不论电枢绕组是哪种型式，各支路电流都是通过电刷引入获引出，因此电刷是电枢表面上电流分布的分界线。电枢磁势的轴线总是与电刷轴线相重合。

1、交轴电枢磁势Faq

电枢磁场如左图，若电枢上半周的电流为流出，下半周为流入，根据右手螺旋定则，该电枢磁动势建立的磁场如虚线所示。从图可见，电枢磁动势的轴线总是与电刷轴线重合。与主极轴线正交的轴线通常称为交轴，与主极轴线重合的轴线称为直轴;所以当电刷位于几何中性线上时，电枢磁动势时交轴电枢磁动势。

上图是直流电机电流分布和电枢磁场情况示意图，为便于分析让其展开成右图。

设直轴线上与电枢外圆的交点为0点，在距0点的x处作一闭合磁力线回路。

据安培回路定律研究该闭路，该闭路可包围的总电流数即为总磁势Fa：因为设A是沿电枢表面周长方向单位长度上的安培导体数：Zaia

A=-------(安培导体数/cm)

Za――电枢绕组的总导体数;

D――电枢外径;

ia――电枢电流

电枢反应的性质是什么?电枢反应对电机的影响

则闭路总磁势为Fa=2xA，略去铁内磁阻则每个气隙所消耗的磁势为Faq=A&TImes;x。

交轴电枢磁势Faq(x)的分布为呈三角波(略去齿槽影响时)，则电枢磁密的分布波形是――“马鞍形”波。如上右图ba(x)。

2、直轴电枢磁势Fad

如下图此图当电刷不在几何中线时，设移过一个小角度β，除了交轴电枢磁动势外，还会产生直轴电枢磁动势。

电枢磁势分解成两个分量Faq和Fad即Fa=Fad+Fad

电枢反应的作用及性质是什么?电枢反应对电机的影响

3、直轴电枢反应

若电机为发电机时，电刷顺转向移动β角。直轴电枢反应仅存在于电刷不与几何中线处导体接触时，此时也存在交轴电枢反应(以后分析)，现在单独分析直轴电枢磁势的影响。直流发电机：

若电机为发电机时，电刷顺转向移动β角。

★★直流发电机的电刷是顺转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是去磁的。

★★而直流发电机的电刷若是逆转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是增磁的。

直流电机：直流电机的电枢反应情况与直流发电机恰好相反。直流电机的情况，同学们可以自己证明。

4、交轴电枢反应

无论直流电机的电刷是否与几何中线处的导体相接触，交轴磁势Faq及其电枢反应均存在。

这里以电刷在正常理论位置为例来说明交轴电枢反应情况。其思路是：空载时磁密分布波Bo(x)波和负载时电枢磁密分波Ba(x)波的合成，得到气隙合成磁密波B(x)。即：bo(x)+ba(x)=b(x)

平顶波形+马鞍波形=斜坡波形

电枢反应的性质是什么?电枢反应对电机的影响

论：

(1)对直流发电机而言，交轴电枢反应将引起前极端具有去磁作用，后极端具有增磁作用。

(2)对直流电机而言前极端――增磁作用后极端――去磁作用

那么什么叫前极端和后极端?对于发电机而言，顺着转向看过去先看到的极端叫前极端，后经过的极端叫后极端。但是，对于这个原理图，若该电机的磁场方向和电流方向不变，则发电机改成电动机时，转向必然改变也就是对直流发电机时为前极端，对直流电机则为后极端了。而电机内部的电磁关系不变，故直流电机的交轴电枢反应结论应是前极端具有增磁作用，后极端具有去磁作用。

(3)对直流电机而言，交轴电枢反应具有一定的饱和去磁作用。由于磁饱和的影响，增磁处将使该处铁心的饱和程度提高，磁阻增加，从而使实际的气隙磁场比不饱和时略低;而去磁处不饱和，去磁则比增磁的量值大，故得结论(3)。

5、直流电机电枢反应小结

(1)交轴电枢反应

①使主磁场的波形畸变，

电枢反应的作用及性质是什么?电枢反应对电机的影响

②具有一定的饱和去磁作用

(2)直轴电枢反应(仅在电刷偏移理论位置时存在)

电枢反应对电机的影响

通电后的定子绕组产生的变化的磁场，使得闭合回路状态的转子产生电流，那么转子就会产生磁场，这个磁场对原先定子绕组产生的磁场产生了叠加效应，使得其呈现增磁或去磁的现象，这种现象就是电枢反映。因电枢反映的原因使得磁场发生了变化，导致气隙磁场质量下降，使得其机械性能产生不良影响。

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