直流电机的电枢反应及负载时的磁场

1、电枢反应：　　　　　　　

　　电机负载时，电枢绕组中有电流流过，产生一磁动势，称为电枢磁动势。此时，气隙磁场有主极磁势和电枢磁势二者合成磁势建立，电枢磁势的出现必然对空载时的主极磁场有影响，使气隙磁密的分布发生变化，这种电枢磁势对主极所建立气隙磁场的影响称为电枢反应。
　　由于这两个磁动势的互相作用，直流电机才能进行机电能量的转换。
　　电枢反应对电机运行特性影响很大：
　　　　对电动机：影响转速。
　　　　对发电机：影响感应电势。

2、电枢磁场的分布：

　　同极性下电流方向相同，异极性下电流方向相反。电刷是电枢表面电流分布的分界线。特点：电枢磁场与主极磁场分布是相对静止的。
　　　　

3、电枢磁动势沿电枢表面分布：　　　　　　　　　　　　　

　　a、以一个元件为例：线圈匝数，电流安。元件边产生磁动势安匝。每根磁力线仅与一个元件边相交链，磁场对称于电刷轴线，反向对称于磁极轴线。将电枢从几何中性线处切开。每个磁回路的磁势均为安匝。
　　规定磁动势方向与磁力线的方向一致，不计铁磁材料的磁压降，则全部降落在两气隙上，于是，每通过一次气隙消耗磁动势为 ，可得一个元件所耗于气隙的磁动势的空间分布关系为： 一矩形波。
　　　

　　　每极下有一个元件边的磁动势波形

　　b、若每极下有四个元件边均匀分布：
　　据上分析，应有四个矩形波，它们相互之间位移一个槽距，将它们迭加起来可得一阶梯数为2的阶梯波。

　　c、若每极下元件边的数目很多，且均匀分布在电枢表面，则经上述方法迭加后总的电枢磁动势会接近于三角波形。

4、电枢磁场的磁密沿电枢表面分布：（推导B与F的关系）　

　　设电枢绕组的总匝数为N，元件数为S，极对数为p，极距为 ，电枢直径为，每元件匝数为W_y，则N＝2SW_y，阶梯数为S/2_p ，阶梯波幅值为： ， 为电枢表面单位周长上的安匝数，称为线负荷。若忽略铁磁材料中的磁压降，则电枢磁场沿电枢表面的分布曲线为：
　　上式表明：与成正比，与成反比。即：极靴下，气隙变化小，变化小；极尖处，气隙大，大大削弱，曲线呈马鞍形。

5、 直流电机负载时磁场的电枢反应

6、直流电机负载时磁场特点（呈去磁作用）：

　　a、磁场发生了畸变。
　　b、磁路不饱和时，主磁场中削弱的数量与加强的数量相等。当磁路饱和时，增磁使饱和程度提高，使铁心的磁阻增大，使曲线与不计饱和时降低；另一方面，去磁使磁密减小，饱和程度降低，使铁心磁阻减小，曲线比不计饱和时高。
　　总之，由于铁心磁阻变化的非线性，磁阻增大的量比减小的量要大，所以，磁密增大的量比减小的量要小，使磁场的磁密比不计饱和时的要小，呈去磁作用。