申論題

直流電動機的電樞反應

電樞反應概念

直流電動機的電樞反應是指電樞繞組中的電流產生的磁場對主磁場的影響。當電動機運轉時，電樞電流在其繞組內產生一個橫向磁場，這個磁場會對主磁場（由電動機的主磁極產生）造成畸變，從而影響電動機的性能。

電樞反應的效應

1. 磁場畸變：

   • 電樞反應會使主磁場變形，導致磁場強度在空氣間隙中不均勻。

2. 磁場弱化：

   • 在電樞反應的作用下，主磁場在某些區域被削弱，這會減少電動機的有效磁通，影響電動機的轉矩輸出。

3. 電刷火花：

   • 磁場的畸變會使電刷和換向器之間產生火花，這會導致換向困難，進而損壞換向器。

電樞反應

1. 正常磁場：
   • 由主磁極產生的均勻磁場。
2. 電樞反應磁場：
   • 由電樞繞組中的電流產生的橫向磁場。
3. 合成磁場：
   • 主磁場和電樞反應磁場疊加後的合成磁場，顯示出畸變和削弱。

改善電樞反應的方法

為了減少電樞反應的負面影響，可以採取以下措施：

1. 加裝補償繞組：

   • 在主磁極的極靴上加裝補償繞組，這些繞組的電流與電樞電流相反，從而抵消電樞反應產生的磁場。

2. 使用中性區域電刷：

   • 將電刷放置在磁中性區（MNA），即電樞反應對磁場影響最小的區域，從而減少電刷火花。

3. 提高電樞反應的電抗性：

   • 增加電樞鐵芯的磁阻，通過在電樞鐵芯中引入適當的空氣隙，減少電樞反應的磁通。

4. 改變換向極的設計：

   • 在電動機設計中加入換向極，這些換向極產生的磁場與電樞反應的磁場相反，從而抵消電樞反應的影響。

總結

電樞反應對直流電動機的運行性能有著重要的影響，特別是在高負載運行時。通過採取補償繞組、合理安置電刷、提高電樞反應的電抗性和改變換向極設計等措施，可以有效地改善電樞反應，從而提高直流電動機的運行穩定性和效率。