直流電機負載后,電樞繞組有電流通過, 并產(chǎn)生電樞磁場。
負載時氣隙磁場由主磁場和電樞磁場共同作用
電樞磁場會對主磁場產(chǎn)生一定的影響,這一影響稱為電樞反應。
電樞反應會使得每極磁通發(fā)生變化,也會使氣隙磁場發(fā)生畸變,從而影響電機的性能。
一、電樞磁勢的分布
電樞磁勢的分布與電樞電流的分布有關。
電樞電流的方向由電刷來界定。圖中電刷以上電流為流入紙里,電刷以下為流出紙面。
這樣的電流分布所產(chǎn)的磁力線如圖所示。(右手定則)
可見,電樞磁勢的軸線總是與和電刷接觸的導體的連線重合。或者說電刷位置決定了電樞磁勢的軸線。
當電刷與處于幾何中性線上的導體相接觸時,電樞磁勢的軸線在交軸方向。并把這一磁勢稱為交軸電樞反應磁勢。
設直軸線與電樞外圓的交點為0點,在距0點為x處作一閉合磁力線回路。該閉路包圍的電流數(shù)即為總磁勢fa。
電樞表面單位長度上的安培導體數(shù)稱為電機的線負荷a , a=nia/(πda)。
x處閉路上的總磁勢fa(x)=a*2x,忽略鐵心磁阻,則每個氣隙消耗的磁勢為 fa(x)=ax (-t/2 < x <t/2)
上式為一個極距的電樞磁勢分布,將一對極的電樞磁勢波形畫出,(忽略齒槽影響)將得到三角波。
二、電樞磁勢單獨產(chǎn)生的磁感應強度的分布:
ba(x)=μ0fa(x)/δ
該磁密由磁勢和氣隙共同決定。
極面下氣隙基本不變,磁密正比于磁勢;
兩極之間的區(qū)域內(nèi),氣隙變大,磁密迅速減小。一個周期的磁密波形呈馬鞍形。
三、電樞磁場與勵磁磁場(主磁場)的合成及電樞反應
主磁場為平頂波,電樞磁場為馬鞍形波。
在一個極距內(nèi)相加時,一半極距內(nèi)磁密加強,另一半極距內(nèi)磁密減弱。
如果電機的磁場不飽和,則半個極距內(nèi)增加的磁通量與另半個極距內(nèi)減少的磁通量相等。即每極總磁通φ與空載時一樣。
實際上由于飽和,使得每極磁通總體上有所減少。
由圖可知,原來的磁場發(fā)生了畸變,0點發(fā)生了位移。
(交軸)電樞反應:氣隙磁場發(fā)生畸變(對發(fā)電機而言
前極端去磁、后極端增磁;而對電動機而言則為前極端增磁、后極端去磁);每極磁通減少。此反應會對電機性能產(chǎn)生不良影響。
四、直軸電樞反應
電樞磁勢的軸線總是與和電刷接觸的導體的連線相一致。
當電刷與幾何中性線上的導體相接觸時,電樞磁勢的軸線也處于幾何中性線上,即與主極軸線正交,稱其為交軸電樞磁勢。
以上討論的實際上是交軸電樞反應。
如果將電刷位置逆時針移動β角,則電樞磁勢可分為兩部分。
2β范圍內(nèi)的磁勢為直軸電樞磁勢fad。
(π-2β)角度內(nèi)的磁勢為交軸電樞磁勢faq。
直軸電樞磁勢的作用為:
1.對發(fā)電機來說,電刷順轉(zhuǎn)向偏移時為去磁,逆轉(zhuǎn)向偏移時為增磁;
2.對電動機來說,電刷順轉(zhuǎn)向偏移時為增磁,逆轉(zhuǎn)向偏移時為去磁。