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MC-B2 · 电枢反应

电枢反应与中性轴的移动

负载电流流过时,电枢也成了磁体,扭转主磁通。看合成磁通往哪偏、换向应发生的中性轴被推向何处,再亲手选出无火花的电刷位置。

电刷放在何处才无火花

主磁通(竖)与电枢横轴磁通(横)合成,合成磁通朝旋转方向倾斜。磁通为零的磁中性轴(金色虚线)也被推同样多。换向必须发生在磁通为零处。把电刷放到三个位置,找出与磁中性轴对齐的那个。

点击选择电刷位置。金色虚线 = 磁中性轴。
电刷与磁中性轴的偏差
β
电刷留在几何中性轴,就会偏离磁中性轴朝旋转方向推移的那么多。换向线圈残留些许电动势而起火花。
接近

电枢也成为磁体

负载时电枢绕组流过电流,其电枢磁动势的轴指向电刷轴,即几何中性轴。若主磁通由磁极纵向通往电枢,电枢磁通便与之垂直、为横向。这横轴磁通正是电枢反应的起点。

观察Φa ⊥ Φf
电枢磁通是与主磁通垂直的横轴。

两磁通的矢量和推移中性轴

主磁通与电枢横轴磁通垂直,故合成磁通作为二者矢量和朝旋转方向倾斜。磁密为零的磁中性轴与合成磁通垂直,于是从几何中性轴朝旋转方向偏移同样的角。偏移随电枢电流增大而增大。一侧极尖磁通拥挤饱和、另一侧减弱,整体磁通略减(去磁作用)。

选择Φr = Φf + ?
合成磁通是主磁通与电枢磁通的矢量和。
填空β ∝ ?
中性轴的偏移角随电枢电流增大而增大。

保护换向的三种校正

把电刷移到新的磁中性轴,在该负载下换向干净,但偏移角随负载而变,颇为麻烦。换向极是置于中性轴处的小磁极,在换向线圈中产生恰当的反电动势以消除火花。补偿绕组嵌在极面槽中,就地抵消电枢横轴磁通,从根本防止畸变。机器越大,越是换向极与补偿绕组并用。

自己来校正: ?
换向极与补偿绕组阻止火花与畸变。

回到第一屏

火花消失,只在电刷顺旋转向移到磁中性轴时。电枢横轴磁通与主磁通矢量相加,使合成磁通朝旋转方向倾斜,把磁通为零的中性轴推移同样多。换向必须发生在磁通为零处,故固定电刷偏离而起火花。电枢反应正是动摇了 B1 中换向器在过零处切换的承诺。于是用电刷移动,以及不随负载变化的换向极、补偿绕组,把过零守在原位。

电枢反应:负载电流所生电枢横轴磁通与主磁通矢量合成,使合成磁通朝旋转方向倾斜,把磁通为零的中性轴推移同样多(偏移角与电枢电流成正比)。固定电刷偏离而起火花,故以电刷移动、换向极、补偿绕组守住换向的过零。
握住这一畸变后

电枢反应既是直流电机的麻烦,也是设计的精妙。掌握了中性轴与磁通,接下来转向把同一机器当电动机运转时,磁通与电枢电流产生的转矩与转速。下一单元讲转矩 T ∝ Φ·Ia 与转速 N ∝ (V - IaRa)/Φ 的关系,以及改变励磁来调速(MC-B3)。