根據(jù)電磁定律,當(dāng)磁場變化時,附近的導(dǎo)體會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,其方向符合法拉第定律和楞次定律,與原先加在線圈兩端的電壓正好相反,這個電壓就是反電動勢。電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動切割磁力線產(chǎn)生一個感應(yīng)電勢,其方向與外加電壓相反,故稱為電機(jī)“反電動勢”。
電路中存在多個電源時可能出現(xiàn)反電動勢。比如同一導(dǎo)軌回路上的兩根金屬棒切割磁場的速度不等,有可能出現(xiàn)反電動勢;動生電動勢和感生電動勢同時存在時可能出現(xiàn)反電動勢。對線圈而言,其中的通電電流發(fā)生變化時就會在線圈的兩端產(chǎn)生反電動勢。比如LC振蕩電路中電感線圈兩端電壓的變化與反電動勢緊密聯(lián)系;電動機(jī)線圈在轉(zhuǎn)動時,反電動勢也伴隨產(chǎn)生了。
電動機(jī)的原理初中就能理解,是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置,通電的線圈在磁場里受到磁場對它的安培力的作用,使得線圈繞軸旋轉(zhuǎn)。安培力是線圈轉(zhuǎn)動的動力來源。如果我們只看到安培力的動力作用,電動機(jī)的線圈會不斷地加速,這顯然是不可能的,因?yàn)槊總€電動機(jī)都有一個最大的轉(zhuǎn)速。這個最大的轉(zhuǎn)速是如何形成的呢?
通電瞬間線圈幾乎不動而電流最大,安培力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩遠(yuǎn)大于阻力矩,線圈開始轉(zhuǎn)動。線圈轉(zhuǎn)動時它就開始切割磁感線,在線圈中產(chǎn)生一個“反向電動勢E反”,與加載在線圈外部的電勢差U(外部電源提供)相反,起減小電流的作用。開始時刻反向電動勢很小,電流很大,安培力的轉(zhuǎn)動力矩較大,轉(zhuǎn)速逐漸加大。隨著轉(zhuǎn)速的加大,反向電動勢增大,線圈中的電流也就減小了,安培力的轉(zhuǎn)動力矩減小到與阻力矩抗衡時就是電動機(jī)的最大速度的時候。
1) 轉(zhuǎn)子角速度
2) 轉(zhuǎn)子磁場產(chǎn)生的磁場
3) 定子繞組的匝數(shù)當(dāng)電機(jī)設(shè)計完畢,轉(zhuǎn)子磁場與定子繞組的匝數(shù)都是確定的。因此位移決定反電動勢的因數(shù)是轉(zhuǎn)子角速度,或者說是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,隨著轉(zhuǎn)子速度的增加,反電動勢也隨之增加。
通常情況下,只要存在電能與磁能轉(zhuǎn)化的電氣設(shè)備中,在斷電的瞬間,均會有反電動勢,反電動勢有許多危害,控制不好,會損壞電氣元件。
克服反電動勢最簡單有效的方法,是在線圈兩端反向并聯(lián)一支二極管,當(dāng)產(chǎn)生反電動勢時,電流通過二極管釋放,從而保護(hù)控制元件。
這是從大禹治水的方法中學(xué)到的,對于洪水,要疏導(dǎo),讓它流入大海,而不是堵,堵是堵不住的。采用上述方法以后,磁能轉(zhuǎn)化為電能,電能又全部轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)掉了。
反電動勢也是有很多用處的,某些情況下是可以有效利用起來的,下面通過介紹延時繼電器工作原理介紹反電動勢的有效利用。
圖示:延時繼電器構(gòu)成原理圖
圖示是生產(chǎn)中常用的一種延時繼電器的示意圖。鐵芯上由兩個線圈A和B。線圈A跟電源連接,線圈B的兩端接在一起,構(gòu)成一個閉合電路。在拉開開關(guān)S的時候,彈簧K并不能立即將銜鐵D拉起,從而使觸頭C(連接工作電路)立即離開,過一段時間后觸頭C才能離開;延時繼電器就是這樣得名的。
拉開開關(guān)S時使線圈A中電流變小并消失時,鐵芯中的磁通量發(fā)生變化(減小),從而在線圈B中激起感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場要阻礙原磁場的減小,這樣,就使鐵芯中磁場減弱得慢些,因此彈簧K不能立即將銜鐵拉起。