电枢反应
电枢反应名词解释
电枢反应名词解释
电枢反应是指在电化学电池中，电极与电解质之间发生的化学反应。
电极是电化学电池中的重要组成部分，它能够将化学能转化为电能或者将电能转化为化学能。
电极反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应两种。
其中，氧化还原反应是指电极上的物质发生氧化或还原反应，而非氧化还原反应则是指电极上的物质发生非氧化还原反应，如水的电解等。
在电化学电池中，阳极和阴极分别对应于氧化反应和还原反应。
当电流从阳极流入电解质时，电极上的物质发生氧化反应，释放出电子并形成阳离子。
而当电流从阴极流出电解质时，电极上的物质发生还原反应，吸收电子并形成阴离子。
电极反应的速率和反应物浓度、温度、电场强度等因素有关。
在电化学电池中，电极反应的速率决定了电池的输出电压和电流。
通常情况下，电极反应速率较慢，需要使用催化剂来加速反应速率。
电极反应也可以用于制备化学品。
例如，在电解水中，通过电极反应可以制备出氢气和氧气。
在铜电解中，通过电极反应可以制备出纯铜。
总结一下，电极反应是电化学电池中的核心反应，它决定了电化学电池的输出电压和电流。
了解电极反应的基本原理和影响因素，对于制备化学品和设计电池具有重要的意义。
- 1 -。
电枢反应
1 简介
对称负载时，电枢磁动势对主极磁场基波产生的影响，这种现象称为电枢反应。
当电枢绕组中没有电流通过时，由磁极所形成的磁场称为主磁场，近似按正弦规律分布。
当电枢绕组中有电流通过时，绕组本身产生一个磁场，称为电枢磁场。
电枢磁场对主磁场的作用将使主磁场发生畸变,产生电枢反应;
(1)纯电阻性负载时的电枢反应
电枢磁场的电动势与电流相位相同，电枢磁场使主磁场发生畸变，一半加强，一半削弱；
（2）纯电感性负载时的电枢反应
电枢磁场的电流滞后于电动势90度，电枢磁场产生的电动势与主磁场产生的电动势方向相反，因此削弱了主磁场电动势，这就是为什么三相电路中含有电感性元件时电压下降的原因；这时叫做纵轴去磁电枢反应
（3）纯电容性负载时的电枢反应
电枢磁场的电流超前于电动势90度，因电枢磁场与主磁场成90度，电枢磁场产生的电动势与主磁场产生的电动势方向相同，因此加强了主磁场电动势，这就是为什么三相电路中含有电容性元件时端电压上升的原因；这时叫做纵轴辅助磁电枢反应。
2 电枢反应对直流电机的工作影响
电枢反应对直流电机的工作影响很大，使磁极半边的磁场加强；另半边的磁场减弱，负载越大，电枢反应引起的磁场畸变越强烈，其结果将破坏电枢绕组元件的正常换向，易引起火花，使电机工作条件恶化。
同时电枢反应将使极靴尖处磁通密集，造成换向片间的最大电压过高，也易引起火花甚至造成电机环火。
3 削弱电枢反应影响的方法
加装附加磁极以便使畸变的磁通得以补偿。
对大型电机，在主磁极的顶部加装补偿绕组可使磁通分布畸变得以修正。
电枢反应改善措施
电枢反应改善措施电枢反应是指电动机在启动和停止时产生的电磁力矩，这种反应会对电动机的性能和稳定性产生影响。
为了解决电枢反应带来的问题，需要采取一系列的改善措施。
本文将从减小电枢反应的影响、提高电动机的性能和稳定性等方面，探讨电枢反应改善措施。
一、减小电枢反应的影响。
1. 采用适当的电磁设计，在电动机的设计过程中，可以通过合理的电磁设计来减小电枢反应的影响。
例如，可以采用适当的电磁参数，优化电磁结构，使得电枢反应对电动机的影响降到最低。
2. 采用适当的电枢绕组设计，电枢绕组的设计也会对电枢反应产生影响。
可以通过合理的电枢绕组设计，减小电枢反应的影响。
例如，可以采用合适的绕组方式和绕组参数，使得电枢反应对电动机的影响降到最低。
3. 采用适当的电枢绕组材料，电枢绕组材料的选择也会对电枢反应产生影响。
可以通过选择合适的电枢绕组材料，减小电枢反应的影响。
例如，可以采用低电阻、低温升的电枢绕组材料，使得电枢反应对电动机的影响降到最低。
二、提高电动机的性能和稳定性。
1. 优化电动机的控制系统，通过优化电动机的控制系统，可以提高电动机的性能和稳定性。
例如，可以采用先进的控制算法，提高电动机的响应速度和控制精度，使得电动机在启动和停止时的电枢反应影响降到最低。
2. 采用适当的降温措施，电动机在运行过程中会产生热量，如果不能有效地散热，就会影响电动机的性能和稳定性。
可以通过采用适当的降温措施，提高电动机的散热效果，使得电动机在启动和停止时的电枢反应影响降到最低。
3. 采用适当的绝缘材料，电动机在运行过程中会产生较大的电磁场，如果不能有效地绝缘，就会影响电动机的性能和稳定性。
可以通过采用适当的绝缘材料，提高电动机的绝缘效果，使得电动机在启动和停止时的电枢反应影响降到最低。
三、结语。
通过以上改善措施，可以有效地减小电枢反应的影响，提高电动机的性能和稳定性。
在实际应用中，需要根据具体的情况来选择合适的改善措施，以达到最佳的效果。
简述电枢反应的概念
简述电枢反应的概念电枢反应是指在直流电机中，由于电流通过电枢产生的磁场与磁极场相互作用而引起的电枢磁通的变化。
当电机电流流过电枢时，电流会在电枢绕组中产生磁场，这个磁场与电机的磁极场相互作用，导致了电机中的磁场分布发生变化。
电枢反应的主要影响是导致电枢磁通增加或减小，这将影响电机的电磁转矩和电机的性能。
具体而言，电枢反应会引起以下几个方面的影响：1. 磁场形状变化：电枢磁场与磁极场相互作用后，电机的磁场分布会发生变化，磁场的形状会被扭曲、变形。
2. 磁场强度变化：电枢反应会使电机中的磁场强度有所变化，磁通的大小可能会增加或减小，进而影响电机的运行特性。
3. 磁场偏移：电枢反应会导致电机中磁场的偏移。
在没有电枢反应的情况下，电机中的磁场是均匀分布的，而电枢反应会导致磁场集中在电枢所在的区域。
4. 磁场倾斜：电枢反应还会引起电机磁场的倾斜。
在没有电枢反应的情况下，电机磁场是沿着磁极轴线均匀分布的，而电枢反应会导致磁场在轴向上发生倾斜。
5. 磁通获取和损失：电枢反应会使电机的磁通发生变化，从而导致电机的磁通获取和损失的变化。
磁通的变化会影响电机的电磁转矩和输出功率。
电枢反应的产生是由于电枢磁场与磁极场相互作用的结果，主要受到以下几个因素的影响：1. 电枢电流：电枢反应的大小与电枢电流的大小成正比。
电枢电流越大，电枢反应越强。
2. 磁极磁场：磁极的磁场强度越大，电枢反应越强。
因此，采用较强的磁极可以减小电枢反应的影响。
3. 磁极位置：磁极相对于电枢的位置会影响电枢反应的大小。
当磁极靠近电枢时，电枢反应越强。
为了减小电枢反应的影响，常常采取以下一些措施：1. 采用补偿绕组：在电机的极间或极端设置补偿绕组，通过电流的反向作用使电机磁场的分布更均匀。
2. 采用磁极削弱技术：通过在磁极上钻孔或切割磁极来减小磁场的强度，以降低磁极与电枢的相互作用，减小电枢反应的影响。
3. 选择适当的电枢绕组形式：不同绕组形式的电枢对电枢反应的敏感程度也不同。
2.3电枢反应、电动势和电磁转矩
2 直流电机的电磁转矩
产生:电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受电磁力的作用,
该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。
pN ΦI a CT ΦI a 大小: Tem 2 πa pN 其中C T 为电机的转矩常数，有 CT 9.55Ce 2 πa
可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电 流成正比
极身
极靴 几何中性线
（a）气隙形状
为了感应电动势或产生电磁转 矩，直流电机气隙中需要有一定量 的每极磁通 0 ，空载时，气隙磁 通 0 与空载磁动势 F f 0 或空载励磁 电流 I f 0 的关系，称为直流电机的空 载磁化特性。如右图所示。
0
N
A
为了经济、合理地利用材料， 一般直流电机额定运行时，额定磁 通 N 设定在图中 A点，即在磁化特 性曲线饱和与未饱和的转折点,又称 为膝点。
1、当电刷在几何中性线上时，将 主磁场分布和电枢磁场分布叠加， 可得到负载后电机的磁场分布情况， 如图（a）所示。
电枢磁场磁通 密度分布曲线
Bx
主磁场的 磁通密度 分布曲线 两条曲线逐点叠加后 得到负载时气隙磁场 的磁通密度分布曲线
磁感应强度零点发 生偏移
B0 x
Bax
由图可知，电刷在几何中性线时的电枢反应的特点：
二 直流电机的电枢电动势和电磁转矩
1
直流电机的电枢电动势
枢电动势。
产生:电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中感应的电动势简称为电
大小:
pN Ea Φn C e Φn 60 a
pN 其中 C e 为电机的结构常数 (电动势常数 ) 60 a
可见,直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关。
同步发电机电枢反应
四个轴
直轴（纵轴、d 轴）：主磁极轴线位置。 交轴（横轴、q 轴）：与直轴成 900 电角度的位置。 相轴： 每相绕组的轴线位置。 时轴: 时间相量在其上投影可得瞬时值
内功率因数角Ψ=00
时轴
.
E0A
Fδ
.
IA
.
E 0C
. IC
d轴 Ff
.
.
A
I B E0B
交轴电枢反应
q轴 A轴
Fa
Y
C
Ψ+90
电枢反 正弦 恒定，由电 由电流瞬 由电流的f 应磁势 波 枢电流决定 时值决定 和P决定
准备工作
三个角
•
•
内功率因数角 : 是 E0 与I 的时间相位角, 与电机参数及负载有关;
•
•
外功率因数角 : 是U 与I 的时间相位角,与负载有关;
•
•
功率角(功角) : 是 E0 与U 的时间相位角.三者关系:
无 , •
•
Id Ir
功电流产生电磁力, 不形成电磁转矩
Y n1
n
A
Z
C N
If X
S
B Φad
电枢磁势和电枢电流分量
Fa F ad F aq 直轴分量
•• •
I IdIq
Fad Fa sin 交轴分量
Faq Fa cos
I d I sin I q I cos
当忽略电机本身参数,
ψ≈φ=00,
•
Iq
•
Ia
,
有功电流产生电磁力, 并形成电磁转矩Tem
n1
Tem
当忽略电机本身参数, ψ≈φ=900,
同步发电机电枢反应
电枢反应的概念
交轴电枢反应 直轴电枢反应
交轴电枢反应直轴电枢反应交轴电枢反应是指在交流电机中，由于电流的变化引起的电枢中的磁场变化，从而产生的电动势。
在交流电机中，电枢是绕在铁心上的线圈，当通过电流时，会在铁心上产生磁场。
然而，由于交流电的特性，电流的方向和大小会随着时间的变化而变化，从而导致电枢中的磁场也随之变化。
这种变化的磁场会导致电枢中产生电动势，进而产生电流。
这就是交轴电枢反应。
交轴电枢反应在交流电机中具有重要的作用。
首先，它可以使电机的起动更加平稳。
当电机启动时，由于电枢中的磁场的变化，会产生一个额外的电动势，这个电动势的方向恰好和电源电动势相反。
这样，起动时的电流就会减小，使得电机启动更加平稳。
交轴电枢反应还可以使电机的转速稳定。
在电机运行过程中，电枢中的磁场的变化会产生一个反向的电动势，这个电动势的大小和电机的转速成正比。
当电机的转速增加时，反向电动势也会增加，从而抵消电源电动势的增加，使得电机的转速保持稳定。
然而，交轴电枢反应也会带来一些问题。
例如，它会使得电机的励磁磁场发生畸变，从而影响电机的性能。
此外，在一些特殊情况下，交轴电枢反应还可能导致电机发生震动或噪音。
接下来，我们来看一下直轴电枢反应。
直轴电枢反应是指在直流电机中，由于电流的变化引起的电枢中的磁场变化，从而产生的电动势。
与交流电机不同，直流电机的电枢是直接连接在电源上的，因此电流的方向和大小是恒定的。
然而，由于电流的大小变化，电枢中的磁场也会随之变化，从而产生电动势。
直轴电枢反应在直流电机中的作用也非常重要。
首先，它可以使电机的起动更加平稳。
当电机启动时，由于电枢中的磁场的变化，会产生一个额外的电动势，这个电动势的方向和电源电动势相反。
这样，起动时的电流就会减小，使得电机启动更加平稳。
直轴电枢反应还可以使电机的转速稳定。
在电机运行过程中，电枢中的磁场的变化会产生一个反向的电动势，这个电动势的大小和电机的转速成正比。
当电机的转速增加时，反向电动势也会增加，从而抵消电源电动势的增加，使得电机的转速保持稳定。
1.3 直流电机的电枢反应
第1章 直流电机
第1章 直流电机
第1章 直流电机
如果认为直流电机电枢上 有无穷多整距元件分布，则电 枢磁动势在气隙圆周方向空间
分布呈三角波，如图中 Fa所x 示。
讨论： 1) N越大，电枢磁动势波越趋于 三角波； 2）波形幅值出现在导体中的电 流改变方向处； 3）幅值为（1/2）N Ia。
1.3.2
第1章 直流电机
1.3.3
二、电刷偏离几何中性线上时的电枢反应
电刷从几何中性线偏移
角，电枢磁动势轴线也随
之移动 角，如图(a)、
(b)所示。
电枢磁动势可以分解 为两个垂直分量：交轴电 枢磁动势 和直Fa轴q 电枢磁 动势 。 Fad
电刷顺转向偏移
发电机 交轴和直轴去磁
电动机 交轴和直轴助磁
电刷逆转向偏移 交轴和直轴助磁 交轴和直轴去磁
的每极磁通 0，空载时，气隙磁通 与空载0 磁动势 或空F载f 0 励磁电流
的关系I f 0，称为直流电机的空载磁化 特性。如右图所示。
为了经济、合理地利用材料， 一般直流电机额定运行时，额定磁
通 N设定在图中 A点，即在磁化特
性曲线开始进入饱和区的位置。
1.3.1
第1章 直流电机
1.3.2
第1章 直流电机
1.3
1.3 直流电机的电枢反应
教学内容：
1.3.1 直流电机的空载磁场 1.3.2 直流电机负载时的磁场
1.3.3 直流电机的电枢反应
教学目的与要求：
1 掌握直流电机空载磁场 2 掌握直流电机负载磁场 3 熟练掌握直流电机电刷位于几何中性线上时的电枢反应 4 掌握直流电机电刷偏离几何中性线上时的电枢反应
（3）几何中性线——空载时磁密为零的线
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机械功率 TΩ
电
电功率
动
机
EaIa
⑶在电磁感应的作用下，
机械能与电能相互转换的功率为电磁功率，用PM表示
作业：P37 2-6
§2.5 直流电机的电势平衡方程式
1、发电机的电势平衡方程
U=Ea-IaRa-2△us
U<Ea
Rf
u △ s表示两个电刷的接触压降， + Uf u 一般取2△ s=2V
Ia
+ Ra
Da
A为常数，称为线负荷
略去下层边 抽去换向器 电刷位置
？电枢磁势的方向在空间固定不变
§2.3 负第载四时章直流直流电电机机的的气电隙枢磁反场应
2、建系
取主磁极的中心线为原点，在距原点两边x处作一闭合回路，根据安培换路定律，
F 作用在该闭合回路的电枢磁势为： ia A • 2x
忽略铁心中的磁阻，回路中的磁势都消耗在两个气隙上，则在回路每个气隙所消耗的
F 磁势为： ax A • x
即：x
Fax
(Bax
0
Fax
Bax
)
但当σ↑↑↑，
尽管Fax也增大， 仍然有Bax↓
结论：
Fax是三角波
电枢磁场Bax呈 马鞍形分布
§2.3 负载时直流电机的气隙磁场
二、负载时气隙磁场的分析与计算
1、设磁路未饱和，运用叠加定理：
• 负载时的气隙磁场=电枢磁场• +空载磁场 N
0
为什么去磁 大于增磁？
§2.3 负载时直流电机的气隙磁场
电枢反应: 电枢磁势使气隙磁场发生的变化 三、电枢反应的影响
1、磁场发生扭曲 2、物理中心线偏离几何中心线 3、对每极磁通的影响
①不饱和：Φ=Φ0
②饱和：Φ<Φ0即去磁
§2.4 直流电机的基本物理量
（感应电势、电磁转矩、电磁功率）
Ea
T
｛
pN
2a
• • Ia
CT Ia
CT
pN 为转矩常数
2 a
Tem
pN
2a
Ia
CTIa
Ea
pN 60a
n Cen
30
CT Ce
ia D
fav
§2.4 直流电机的基本物理量
（感应电势、电磁转矩、电磁功率）
3⑴、电电动磁机功率PM
{ 从电源吸收电能 除去自身损耗 进入电枢的功率PM=EaIa
电枢在电磁转矩的作用下以机械角速度Ω恒速 旋转所作的机械功率 T.Ω
作业：P37 2-6
§2.4 直流电机的基本物理量
（感应电势、电磁转矩、电磁功率）
3⑵、发电电磁机功率PM 原动机克服电磁转矩T的制动作用所做的机械功率TΩ,也正好 等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的电功率PM=EaIa
Ea：感应电势 Ia：电枢电流 Ea Ia:电功率 T:制动转矩 Ω：机械角速度 T Ω ：机械功率
Ea Ia:电功率
发 电
60
机
Ea • Ia Cen • ：机械功率
Ce
•
60
2
Ia
•
CT • 2
60
•
60
2
Ia
•
CTIa • T •
定义：PM=EaIa=TΩ
Ea：反电势 Ia：电枢电流 Ea Ia:电功率 T:驱动转矩 Ω：机械角速度 T Ω ：机械功率
PM
是直流电机通过电磁感应作用实现机电能量转换的三个基本的物理量
②等于一条支路内所有串联导体电动势之和
1、电枢绕组中的感应电势Ea
①Ea：等于一对正负电刷之间
引出的直流电动势
③等于一根导体在一个极距范围内切割磁
力线所生的平均电动势eav乘上一条支路内 的总导体数N/2a
τ
§2.4 直流电机的基本物理量
§2.3 负载时直流电机的气隙磁场
电枢反应: 电枢磁势使气隙磁场发生的变化 • 负载时电枢磁场（势）
一、负载时电枢磁场的分析与计算
1、设电枢绕组在电枢表面均匀连续地分布
总导体数N 电枢上的支路电流（导体中的电流）用ia表示
电枢直径Da 电枢沿圆周上的每单位长度的平均安培导体数用A表示
则： A Nia （安培导体数/cm）
§2.4 （电感§枢应2绕.电4组势直中、流电的电磁感机转应的矩电基、本势电物磁理功量率）
2、电磁转矩
fav
T:电枢上所有导体所产生的转矩之和
T
N
•(
fav
•
D) 2
N
• (BPj
•l
•
ia
)
•
(
2 p
•
1) 2
N
•(
l
•l
•
ia
)
•
(
2 p
•
1) 2
pN
• • ia
pN
• • 2aia 2a
§2.4 电（枢感绕应组电中势的、感电应磁电转矩势、电磁功率）
综上得：
Ea
N 2a
• eav
N 2a
•
BPj
•l
•v
N 2a
• •l
•l
•
2
p •
60
n
C n e
Ce为电动势常数：Ce
pN 60a
Φ为每极磁通
则：Ea Cen
｛ Ea正比Φ.n
当Φ不变，Ea正比n 当n不变， Ea正比Φ而与Bσ(x)的分布无关
S
§2.3 负载时直流电机的气隙磁场
磁路未饱和：B (x) Ba (x) B0 (x)
2、磁路饱和
∵磁路饱和,(增加部分的磁通密度很大，∴其饱和程度增加快
∴增磁部分为：B (x) Ba (x) B0 (x)
而磁部分，饱和程度低 ∴Bσ(x)接近B0(x)- Ba(x)
∴增加的面积<减少的面积，即：
+U
Ea
-
机械功率 TΩ
电
电功率
动
机
EaIa
作业：P37 2-6
§2.5 直流电机的电势平衡方程式
2、电动机的电势平衡方程
U=Ea+IaRa+2△us
Rf
U>Ea
+ Uf -
u △ s表示两个电刷的接触压降， u 一般取2△ s=2V
Ia
+ Ra
+U
Ea
-
电功率 Ea Ia
电动 机
机械功率 TΩ
作业：P37 2-6