電樞反應

對稱負載時，電樞磁動勢對主極磁場基波產生的影響，這種現象稱為電樞反應。假設作用在直流發電機上的唯一磁動勢是由定子磁場產生的。然而，在電樞繞組中的電流產生的磁場叫電樞磁場，電樞磁場的軸線與主磁場的軸線垂直相交。無論在電動機還是發電機中這個對磁場的扭曲和削弱作用都有發生。通常把電樞磁動勢造成的反應叫做電樞反應。

基本介紹

• 中文名：電樞反應
• 外文名：Armature reaction
• 解釋：電樞磁動勢對主極磁場基波的影響
• 舉例一：純電阻性負載時的電樞反應
• 分類：交軸電樞反應、直軸電樞反應
• 學科 ：電力工程

簡介

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，近似按正弦規律分布。當電樞繞組中有電流通過時，繞組本身產生一個磁場，稱為電樞磁場。電樞磁場對主磁場的作用將使主磁場發生畸變，產生電樞反應：

(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

電樞磁場的電流滯後於電動勢90度，電樞磁場產生的電動勢與主磁場產生的電動勢方向相反，因此削弱了主磁場電動勢，這就是為什麼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於電動勢90度，因電樞磁場與主磁場成90度，電樞磁場產生的電動勢與主磁場產生的電動勢方向相同，因此加強了主磁場電動勢，這就是為什麼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。

電樞反應分類

交軸電樞反應

交軸電樞反應即交軸電樞磁動勢對主極磁場的影響。在這裡，我們為了分析問題的簡單，假定①磁場是不飽和的，②發電機電樞轉向是逆時針的，電動機則為順時針的。從而可知：

(1)交軸電樞磁場在半個極內對主極磁場起去磁作用，在另半個極內則起增磁作用，引起氣隙磁場畸變，使電樞表面磁通密度等於零的位置偏移幾何中性線，新的等於零的位置我們稱之為物理中性線。

(2)不計飽和時，交軸電樞反應既無增磁，亦無去磁作用。考慮飽和時，起到去磁作用。

直軸電樞反應

當電刷不在幾何中性線上時，出現了直軸電樞反應。

(1)若為發電機，電刷順著旋轉的方向移動一個夾角，對主極磁場而言，直軸起去磁反應，若電刷逆著旋轉方向移動一個夾角，則直軸電樞反應將是增磁的。

(2)若為電動機，則剛好相反。

工作影響

電樞反應對直流電機的工作影響很大，使磁極半邊的磁場加強；另半邊的磁場減弱，負載越大，電樞反應引起的磁場畸變越強烈，其結果將破壞電樞繞組元件的正常換向，易引起火花，使電機工作條件惡化。同時電樞反應將使極靴尖處磁通密集，造成換向片間的最大電壓過高，也易引起火花甚至造成電機環火。

加裝附加磁極以便使畸變的磁通得以補償。對大型電機，在主磁極的頂部加裝補償繞組可使磁通分布畸變得以修正。

電樞反應對換向的影響

電樞反應使氣隙磁場發生畸變，會對電機的換向帶來不利影響：

1、由於幾何中性線處的氣隙磁密不再為零，於是，處在幾何中性線處的換向元件（電刷是與處在幾何中性線處的元件所連線的換向片接觸的）中必然會產生感應電動勢，使換向發生困難。

2、氣隙磁場畸變使換向器上的片間電壓不均勻，尤其當電機負載突變時，形成強烈的電樞反應，氣隙磁場嚴重畸變，有可能使相鄰兩換向片之間的電位差超過一定的限度，從而產生電位差火花，而且隨著電弧的拉長可能出現環火。換向是直流電機的一個專門問題，換向不良就會在換向器和電刷間產生火花，火花超過定程度，就會燒壞電刷和換向器，嚴重影響電機運行。此外，火花會產生電磁波，對無線通信造成干擾。

產生火花的原因有很多，除電磁原因外，還有機械的原因，換向過程中還伴隨著電化學、電熱等因素，它們相互交織在一起，過程相當複雜。