摘要： 反電動(dòng)勢(shì)（永磁同步電機(jī)反電勢(shì)公式）反電動(dòng)勢(shì)是指由反抗電流發(fā)生改變的趨勢(shì)而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)一般出現(xiàn)在電磁線圈中，如繼電器線圈、電磁閥、接觸器線圈、電動(dòng)機(jī)、電感等。目錄1基本介紹2...

反電動(dòng)勢(shì)（永磁同步電機(jī)反電勢(shì)公式）反電動(dòng)勢(shì)是指由反抗電流發(fā)生改變的趨勢(shì)而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)一般出現(xiàn)在電磁線圈中，如繼電器線圈、電磁閥、接觸器線圈、電動(dòng)機(jī)、電感等。目錄1基本介紹2物理意義3決定因素4注意事項(xiàng)5檢測(cè)法6用途基本介紹編輯直流電動(dòng)機(jī)最初起動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁繞組建立一個(gè)磁場(chǎng)，電樞電流產(chǎn)生另一個(gè)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)相互作用，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。電樞繞組在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，因此產(chǎn)生發(fā)電機(jī)效應(yīng)。實(shí)際上旋轉(zhuǎn)電樞產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，與電樞電壓極性相反，這種自感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)。emf通常表示電動(dòng)勢(shì)，但由于它不是物理意義上的“力”，所以起不到任何幫助，但反電動(dòng)勢(shì)仍然在電動(dòng)機(jī)里作為自感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)用。反電動(dòng)勢(shì)也稱為反抗電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)勻速運(yùn)行時(shí)可以顯著地減小電樞電流。反電動(dòng)勢(shì)物理意義編輯反抗電流通過或反抗電流變化的電動(dòng)勢(shì)叫反電動(dòng)勢(shì)。在電能轉(zhuǎn)化方程UIt=εIt+Irt中，UIt即為輸入電池、電動(dòng)機(jī)或變壓器中的電能，Irt即為各電路中的熱損失能量，輸入電能與熱損失電能的差值即為和反電動(dòng)勢(shì)相對(duì)應(yīng)的那部分有用能量εIt。反電動(dòng)勢(shì)消耗了電路中的電能，但它并不是一種“損耗”，與反電動(dòng)勢(shì)相應(yīng)的那部分電能，將轉(zhuǎn)化為用電器的有用能量，例如，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能、蓄電池的化學(xué)能等。可見，反電動(dòng)勢(shì)的大小，意味著用電器把輸入的總能量向有用能量轉(zhuǎn)化的本領(lǐng)的強(qiáng)弱——用電器轉(zhuǎn)化本領(lǐng)的高低。決定因素編輯1. 轉(zhuǎn)子角速度2. 轉(zhuǎn)子磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)3. 定子繞組的匝數(shù)4.氣隙當(dāng)電機(jī)設(shè)計(jì)完畢，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子繞組的匝數(shù)都是確定的，因此唯一決定反電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)也隨之增加。氣隙（定子內(nèi)徑和磁鋼外徑之差）會(huì)影響繞組的磁通大小，從而也會(huì)影響反電動(dòng)勢(shì)。注意事項(xiàng)編輯（1） 如果電動(dòng)機(jī)工作中由于機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)沒有了反電動(dòng)勢(shì)，電阻很小的線圈直接接在電源兩端，電流會(huì)很大，很容易燒毀電動(dòng)機(jī)。（2） 當(dāng)電動(dòng)機(jī)所接電源電壓比正常電壓低很多時(shí)，此時(shí) 電動(dòng)機(jī)線圈也不轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，電動(dòng)機(jī)也很容易燒壞。反電動(dòng)勢(shì)也是有很多用處的，比如在CRT電視機(jī)中的行場(chǎng)回掃線消隱電路，便是用的行場(chǎng)逆程脈沖，也就是行場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈的反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)法編輯永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的繞組反電動(dòng)勢(shì)含有轉(zhuǎn)子位置信息，因此常被用于無(wú)傳感器控制。應(yīng)用于無(wú)傳感器控制的反電動(dòng)勢(shì)包括電機(jī)的相反電動(dòng)勢(shì)和三次諧波電動(dòng)勢(shì)。而相反電動(dòng)勢(shì)的應(yīng)用方法包括：反電動(dòng)勢(shì)過零法、反電動(dòng)勢(shì)積分及參考電壓比較法、反電動(dòng)勢(shì)積分及鎖相環(huán)法、續(xù)流二極管法等。下面介紹反電動(dòng)勢(shì)過零法。反電動(dòng)勢(shì)過零法三相六狀態(tài)120°通電方式運(yùn)行的無(wú)刷電機(jī)在任意時(shí)刻總是兩相通電工作，另一相繞組是浮地不導(dǎo)通的。這時(shí)候非導(dǎo)通繞組的端電壓（從繞組端部到直流地之間）或相電（從繞組端部到三相繞組中心點(diǎn)之間）就反映出該相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，由于電機(jī)繞組中心點(diǎn)往往是不引出的，所以，通常將非通電繞組的端電壓用于無(wú)傳感器控制時(shí)，稱為端電壓法。無(wú)刷電機(jī)氣隙磁場(chǎng)包含永磁轉(zhuǎn)子和電樞反應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，只是永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)和它感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)才是我們需要的，而電樞反應(yīng)會(huì)引起氣隙磁場(chǎng)的畸變和過零點(diǎn)的移動(dòng)。嚴(yán)格來說，反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)法適用于電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比較小的電機(jī)，例如表貼式轉(zhuǎn)子的情況。在有些無(wú)刷直流電機(jī)中電樞反應(yīng)比較強(qiáng)，使得非導(dǎo)通相的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)包含較大的電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成分，這樣從端電壓中提取反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)就存在較大的誤差。這種端電壓法容易實(shí)現(xiàn)，但往往帶有很多噪聲干擾信號(hào)，需用低通濾波器濾除。續(xù)流二極管導(dǎo)通引起的電壓脈沖可能覆蓋反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。尤其是在高速重載或者繞組電氣時(shí)間常數(shù)很大情況下，續(xù)流二極管導(dǎo)通角度很大，可能使得反電動(dòng)勢(shì)無(wú)法檢測(cè)。另外就是存在PWM干擾信號(hào)。在對(duì)霍爾傳感器正確位置分析時(shí)指出，如果以相反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)定義為0°，為了獲得盡可能大的電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出，同一相的反電動(dòng)勢(shì)和電流應(yīng)當(dāng)同相位。所以，正確換相點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在延后30°處。也就是說，在相反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)后30°時(shí)刻，應(yīng)當(dāng)就是該相換相點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)刻。由于每隔60°應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)換相點(diǎn)，檢測(cè)到反電動(dòng)勢(shì)的過零點(diǎn)以后，延時(shí)（30+60K）°電角度（K=0，1，2…）就是相應(yīng)的換相時(shí)刻。為了電路設(shè)計(jì)方便，取K=1，也就是取相反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)滯后90°電角作為一個(gè)換相點(diǎn)。在每一相檢測(cè)電路將相電壓深度濾波，它不僅起到濾波作用，而且將輸入的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)滯后一個(gè)90°電角度，從而得到電機(jī)換相的時(shí)刻。一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路的例子如圖所示。現(xiàn)以U相為例說明該檢測(cè)電路的工作原理：首先，U相端電壓經(jīng)R和R進(jìn)行降壓，然后經(jīng)一階低通濾波器深度濾波，使其產(chǎn)生 近90°的滯后相移。再經(jīng)過C隔直處理，以消除三相電壓不對(duì)稱所引起的過零點(diǎn)漂移。后再經(jīng)過一次濾波處理，主要是消除高頻信號(hào)的干擾，基本不產(chǎn)生相位滯后。其輸出一路接到比較器U12B的同相輸入端，另一路經(jīng)R與其他兩相耦合，產(chǎn)生電機(jī)的中性點(diǎn)電位作為參考電位，接到三個(gè)比較器的反相輸入端。比較器的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)滯后反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)約90°電角度，即比較器的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)著電機(jī)的換相時(shí)刻。電路由R、R、C構(gòu)成一階低通濾波器，該濾波器滯后相角極限值為90°電角度，因此C選擇較大電容值。滯后角度和滯后時(shí)間隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速增加而增大，所以電機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，滯后相角接近90°。例如，電路參數(shù)采用R=180kΩ，R=50kQ，C=2.2μF時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到500r/min，相移為85.77°，滯后的相角接近90°。低轉(zhuǎn)速時(shí)滯后的相角偏離90°較大，為了不影響電機(jī)的出力并獲得好的特性需要對(duì)相位進(jìn)行校正。可行方法是在控制器中實(shí)時(shí)對(duì)此滯后時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，對(duì)換相時(shí)間進(jìn)行校正。反電動(dòng)勢(shì)用途編輯下面以常見的直流電磁繼電器為例加以說明。電磁繼電器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為電磁鐵，由鐵芯及纏繞在鐵芯上的線圈組成，其電氣特性與電感完全一樣，能夠抑制線圈中電流的變化。通電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為磁能，電磁鐵產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，繼電器動(dòng)作。斷電時(shí)，電能不再供應(yīng)，電磁鐵線圈失電，電流迅速下降 ，磁場(chǎng)失去能量來源，磁場(chǎng)逐漸消失，此時(shí)磁場(chǎng)由恒定狀態(tài)變?yōu)樽兓癄顟B(tài)。根據(jù)電磁定律，當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)，附近的導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，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(gè)電壓就是 反電動(dòng)勢(shì)。這也可以用能量守恒定律來解釋。通電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為磁能，斷電時(shí)，貯存的磁能轉(zhuǎn)化為電能。問題是，既然能量守恒，那么這些能量最終到哪里去了呢？這就是能量釋放問題，也正是這個(gè)問題，造成了反電動(dòng)勢(shì)的危害。繼電器一般用開關(guān)或晶體管來控制。對(duì)于開關(guān)來說，在斷電瞬間，反電動(dòng)勢(shì)會(huì)在開關(guān)的觸點(diǎn)之間產(chǎn)生電火花，造成觸點(diǎn)燒蝕。對(duì)于晶體管來說，反電動(dòng)勢(shì)會(huì)導(dǎo)致其擊穿損壞。克服反電動(dòng)勢(shì)最簡(jiǎn)單有效的方法，是在線圈兩端反向并聯(lián)一支二極管（二極管與線圈并聯(lián)），當(dāng)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，電流通過二極管釋放，從而保護(hù)控制元件。