电枢反应

电力工程术语

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。假设作用在直流发电机上的唯一磁动势是由定子磁场产生的。然而，在电枢绕组中的电流产生的磁场叫电枢磁场，电枢磁场的轴线与主磁场的轴线垂直相交。无论在电动机还是发电机中这个对磁场的扭曲和削弱作用都有发生。通常把电枢磁动势造成的反应叫做电枢反应。

简介

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。

电枢反应分类

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。

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。

工作影响

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。

电枢反应对换向的影响

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。

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