电枢反应

电枢反应交轴电枢反应

交轴电枢反应即交轴电枢磁动势对主极磁场的影响。在这里，我们为了分析问题的简单，假定①磁场是不饱和的，②发电机电枢转向是逆时针的，电动机则为顺时针的。从而可知：

(1)交轴电枢磁场在半个极内对主极磁场起去磁作用，在另半个极内则起增磁作用，引起气隙磁场畸变，使电枢表面磁通密度等于零的位置偏移几何中性线，新的等于零的位置我们称之为物理中性线。

(2)不计饱和时，交轴电枢反应既无增磁，亦无去磁作用。考虑饱和时，起到去磁作用。

电枢反应直轴电枢反应

当电刷不在几何中性线上时，出现了直轴电枢反应。

(1)若为发电机，电刷顺着旋转的方向移动一个夹角，对主极磁场而言，直轴起去磁反应，若电刷逆着旋转方向移动一个夹角，则直轴电枢反应将是增磁的。

(2)若为电动机，则刚好相反。

电枢反应使气隙磁场发生畸变，会对电机的换向带来不利影响：

1、由于几何中性线处的气隙磁密不再为零，于是，处在几何中性线处的换向元件（电刷是与处在几何中性线处的元件所连接的换向片接触的）中必然会产生感应电动势，使换向发生困难。

2、气隙磁场畸变使换向器上的片间电压不均匀，尤其当电机负载突变时，形成强烈的电枢反应，气隙磁场严重畸变，有可能使相邻两换向片之间的电位差超过一定的限度，从而产生电位差火花，而且随着电弧的拉长可能出现环火。换向是直流电机的一个专门问题，换向不良就会在换向器和电刷间产生火花，火花超过定程度，就会烧坏电刷和换向器，严重影响电机运行。此外，火花会产生电磁波，对无线通信造成干扰。

产生火花的原因有很多，除电磁原因外，还有机械的原因，换向过程中还伴随着电化学、电热等因素，它们相互交织在一起，过程相当复杂。

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。

电枢反应对直流电机的工作影响很大，使磁极半边的磁场加强；另半边的磁场减弱，负载越大，电枢反应引起的磁场畸变越强烈，其结果将破坏电枢绕组元件的正常换向，易引起火花，使电机工作条件恶化。同时电枢反应将使极靴尖处磁通密集，造成换向片间的最大电压过高，也易引起火花甚至造成电机环火。

加装附加磁极以便使畸变的磁通得以补偿。对大型电机，在主磁极的顶部加装补偿绕组可使磁通分布畸变得以修正。

在直流电机中，主场由场线圈产生。在发电和电动两种模式中，电枢承载电流并建立磁场，称为电枢磁通。电枢磁通对主磁场的影响称为电枢反应。电枢反应：

1. 去磁场

2. 交叉磁化主场。

消磁效果可以通过在主励磁绕组上增加额外的安匝来克服。具有共同的极点可以减少交叉磁化效应。

在放大器旋转放大器中，电枢反应是必不可少的。

电枢反应的下降是磁场对发电机主极磁通分布的影响。

由于电枢缠绕有线圈，因此每当电流在线圈中流动时，在电枢中形成磁场。该场与发生器场成直角，称为电枢的交叉磁化。电枢磁场的作用是扭曲发生器磁场并移动中性平面。中性平面是电枢绕组平行于磁力线移动的位置，这就是为什么位于该平面内的轴被称为磁中性轴（MNA）的原因。这种效应被称为电枢反应和正比于在电枢线圈中流过的电流。

发电机的电刷必须设置在中性平面上;也就是说，它们必须接触换向器的连接到没有感应电动势的电枢线圈的部分。如果电刷接触到中性面外的换向片，会使“带电”线圈短路，造成电弧和功率损耗。

没有电枢反应，磁中性轴（MNA）将与几何中性轴（GNA）重合。电枢反应引起中性平面沿旋转方向移动，如果电刷处于空载状态，即没有电枢电流流过时，当电枢电流流动时，它们不会处于中性平面。出于这个原因，希望将校正系统结合到发电机设计中。

这是克服电枢反应效应的两个主要方法。第一种方法是当发电机产生正常的负载电流时，改变电刷的位置，使它们处于中性平面。在另一种方法中，在发生器中安装称为极间的特殊极点，以抵消电枢反应的影响。

电刷设置方法在发电机在相当恒定负载下运行的设备中是令人满意的。如果负载有明显的变化，中性平面就会按比例移动，刷子总是不能正确的位置。电刷设置方法是纠正小型发电机（产生大约1000W或更少）的电枢反应的最常见手段。较大的发生器需要使用间极。