Transcript 圖4-1 2極電機之電樞反應

電工機械 I
電樞反應
電樞導體通過電流後產生磁通(磁場)
而對主磁極之磁場的大小或分布，造
成抵消或干擾，使得主磁極兩極尖磁
場強度不相等。
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圖4-1 2極電機之電樞反應
(a) 主磁極產生的磁通分佈
電工機械 I
圖4-1 2極電機之電樞反應
(b) 電樞電流產生的磁通分佈
電工機械 I
圖4-1 2極電機之電樞反應
電樞電流所產生的磁通與磁場產生的磁通，兩者合成的
磁通分佈情形。
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電樞反應對電機影響
(1)磁中性面偏移：
發電機順轉向，電動機逆轉向
(2) 總磁通減少：順轉向發電機極尖前弱後強
電動機極尖前強後弱
(3) 換向困難，電刷產生火花：(電刷未移)
發電機後端，電動機前端
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圖4-2 磁中性面的偏移
圖 4-3 總磁通量減少
(a) 發電機前極尖磁通減少
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(b)電動機後極尖磁通減少
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圖4-4 換向困難
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電樞反應的補償方法
一、改良主磁極
1. 削極尖法(不同心圓)：
使極尖空氣隙變大，磁阻增加
2. 採用單極尖之磁極交互疊置：
使極尖磁通易飽和，磁阻增加
3. 楞德爾磁極法：(少用)
極心刻有長槽，磁阻增加
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圖4-6 不同心圓
圖4-7單極尖磁極疊片
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電樞反應的補償方法
二、設置補償繞組：最有效
1. 匝少、線粗與電樞繞組串聯，
電流相反(磁通方向相反)
2. 置於主磁極極面之槽上
3. 構造複雜，大容量、高速、變動大
之電機
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圖4-8 補償繞組
黑:電樞磁通
補償繞組
與電樞串聯
紅:補償繞組所生磁通
(a)裝置位置
(b)接線圖
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電樞反應的補償方法
三、設中間極(換向磁極)：
1. 消去換向區之電樞反應；消除電樞之
電抗電壓 e r
2. 匝少、線粗與電樞繞組串聯，磁通方向
相反；狹小、細長之磁極
3. 放置位置：順轉向
發電機異極性NsSn，電動機同極性NnSs
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圖4-9 中間極
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磁動勢
FA 電樞磁動勢
FC 交磁磁動勢
FD 去磁磁動勢
FB 主磁極磁動勢
(1) 電刷位於機械中性面：FA全為交磁磁動勢FC
(2) 正常移位：有FC與FD
(3) 不正常移位：有FC與加磁磁動勢FM(與FB同方向)
去磁、交磁部份
圖 4-11 去磁部份
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圖 4-12 交磁部份
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去、交磁磁動勢（安匝數）
FA=NI
每極安匝數
FA/P
每極去磁安匝
數FD/P
每極交磁安匝
數 FC/P
電機角 
機械角 
Z

Ia
Z
a
2P
2P

Z
Ia
2
a
180
360

2

Z
360


Ia
a
 FA/ P
Ia
180  2
a
180
 FA/ P
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換 向



每一線圈在通過電刷後，其電流方向會改變，
稱為換向
換向時，線圈兩端所連接的換向片必為電刷
所短路，被電刷短路的期間稱為換向時間
電抗電壓 er：會維持先前電流方向，阻礙換向
換 向 週 期 TC 
Wb
W b 電 刷 寬 度， V C 速 度
,
VC
平 均 電 抗 er  L
i
t
 L
2IC
TC
,
IC 環 流
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圖 4-13 換向
圖 4-13 換向中
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圖 4-13 換向後
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圖 4-14 換向曲線
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圖4-15 過速換向
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圖4-15 過速換向
電工機械 I
圖4-15 過速換向
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圖4-16 欠速換向
圖4-16 欠速換向
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圖4-16 欠速換向
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換向情形

理想換向：
e r  ec

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換向電壓
e：
c
e r  ec；電刷前端火花
過速換向：
(1) 發電機：移位過度；負載減輕
(2) 電動機：移位不足；負載加重
欠速換向則情形相反；電刷太寬前後皆有火花
改善換向方法
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e r  e L 自  e M 互  e a交 感 電 勢

電阻換向：高接觸電阻電刷，使Ic下降；
er< 2V 時使用

電壓換向(佳)：(a)移電刷
(b)設中間極
(c)設補償繞組

設中間極時不需移位，電刷放機械中性面
獲得良好換向之方法

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增長換向週期TC：
降低轉速；增加電刷寬度

減少電感：
短節距；前進疊繞，後退波繞

適當提高電刷接觸電阻
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圖4-17 他激式發電機的電壓與電流
E  I a R a  VB  V
 V  E  I a R a  VB
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圖4-18 分激式發電機的電壓與電流
 Ia  IL  If
If 
E  I a R a  VB  V
 V  E  I a R a  VB
V
Rf
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圖4-20 串激式發電機的電壓與電流
Ia  IL  Is
E  I a ( R a  R s )  VB  V
 V  E  I a ( R a  R s )  VB
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圖4-21 長分路複激式發電機
的電壓與電流
根據克希荷夫電流定律=>流進=流出
 Ia  Is  IL  If
If 
V
Rf
E  I s ( R a  R s )  VB  V
 V  E  I a ( R a  R s )  VB
圖4-22 短分路複激式發電機 電工機械 I
的電壓與電流
 I a  I f  I s且 I s  I L  I s  I L  I a  I f
Vf  V  I s R s  E  I a R a  V B
If 
Vf
Rf
E  I a R a  VB  I s R s  V
 V  E  I a R a  I s R s  VB
圖 4-23 電動機電樞繞組也會 電工機械 I
感應電勢(反電勢)
圖 4-23 發電機電樞繞組也會 電工機械 I
產生電磁力(反作用力)
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圖4-25 他激式電動機的電壓
V  VB  I a R a  E
 E  V  I a R a  VB
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圖4-26 分激式電動機的電壓與電流
依據克希荷夫電流定律=>流進=流出
 IL  If  Ia  Ia  IL  If
V  E  I a R a  VB  I f  R f
If 
V
Rf
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圖4-28 串激式電動機的電壓與電流
Ia  IL  Is
V  E  I a ( R a  R s )  VB
圖4-29 長分路複激式電動機 電工機械 I
的電壓與電流
依據克希荷夫電流定律=> 流進 = 流出
 I L  I f  I s且 I s  I a
 Is  Ia  IL  If
If 
V
Rf
V  E  I a ( R a  R s )  VB
圖4-31 短分路複激式電動機 電工機械 I
的電壓與電流
依據克希荷夫電流定律=>流進=流出
 I L  I s =I a  I f
If 
Vf
Rf
Vf  V  I s R s  E  I a R a  VB
V  I s R s  VB  I a R a  E  I s R s  Vf
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