交轴电枢反应

图2.4.1（a）是电机空载时主磁极励磁绕组所建立的主磁场分布图，磁力线以磁极轴线为对称分布。设电刷在几何中性线上（这里省略了换向器），当直流电机负载运行时在一个磁极下电枢导体的电流都是一个方向，相邻不同极性的磁极下，电枢导体电流方向相反。在电枢电流产生的电枢磁动势的作用下，电机的电枢磁场如图2.4.1（b）所示。

图2.4.1　交轴电枢反应合成磁场

电枢是旋转的，但是电枢导体中电流分布情况不变，因此电枢磁动势的方向是不变的，相对静止的。电枢磁场以电刷为极轴线，电刷处（即二极直流电机几何中性线处）电枢磁动势最强，而在主磁极的极轴线处电枢磁动势为零。电枢磁场的轴线与主磁场的轴线相互垂直。当电刷位于几何中性线上时，电枢磁动势刚好与主磁极磁动势正交，因此我们把这时的电枢反应称为交轴电枢反应。

当直流电机负载运行时，电机内的磁场由主磁极磁场和电枢磁场合成。如不考虑磁路的饱和，可将两者叠加起来，则得到如图2.4.1（c）所示的合成磁场。由图可见，电枢反应的结果使主磁极磁场的分布发生畸变。同时，合成磁场对主磁极轴线已不再对称了，使得物理中性线（通过磁密为零的点并与电枢表面垂直的直线）由原来与几何中性线相重合的位置移动了一个角度α。对电动机而言，物理中性线逆转向移过几何中性线α角度，对发电机而言，物理中性线顺转向移过几何中性线α角度。

气隙磁场发生畸变的原因是电枢反应。图2.4.1（a）主极磁场和图2.4.1（b）电枢磁场在右上方磁场方向都是向下叠加的，是增强的。在左上方主极磁场方向向下，而电枢磁场方向向上，二者叠加后减少。故图2.4.1（c）右上方磁通条数多，而左上方磁通条数少。同理可分析下方磁通变化。一半极面下的磁通密度增加，而使另一半极面下的磁通密度减少。当磁路不饱和时，整个极面下磁通的增加量与减少的量正好相等，则整个极面下总的磁通量仍保持不变。但由于磁路存在饱和现象，磁通密度的增量要比减少量略少一些。这样，每极下的磁通量将会由于电枢反应的作用有所削弱。这种现象称为电枢反应的去磁作用。图2.4.2（c）是合成磁场波形图。图中B0（x）是主磁极磁通密度，Bα（x）是电枢磁通密度，Bδ（x）是B0（x）和Ba（x）直接相加得到的合成磁通密度。

图2.4.2　合成磁场波形