摘要： 反電動勢（永磁同步電機(jī)反電勢公式）反電動勢是指由反抗電流發(fā)生改變的趨勢而產(chǎn)生電動勢。反電動勢一般出現(xiàn)在電磁線圈中，如繼電器線圈、電磁閥、接觸器線圈、電動機(jī)、電感等。目錄1基本介紹2...

反電動勢（永磁同步電機(jī)反電勢公式）反電動勢是指由反抗電流發(fā)生改變的趨勢而產(chǎn)生電動勢。反電動勢一般出現(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5檢測法6用途基本介紹編輯直流電動機(jī)最初起動時，勵磁繞組建立一個磁場，電樞電流產(chǎn)生另一個磁場，兩磁場相互作用，起動電動機(jī)運(yùn)行。電樞繞組在磁場中旋轉(zhuǎn)，因此產(chǎn)生發(fā)電機(jī)效應(yīng)。實際上旋轉(zhuǎn)電樞產(chǎn)生一個感應(yīng)電動勢，與電樞電壓極性相反，這種自感應(yīng)電動勢稱為反電動勢。emf通常表示電動勢，但由于它不是物理意義上的“力”，所以起不到任何幫助，但反電動勢仍然在電動機(jī)里作為自感應(yīng)電動勢應(yīng)用。反電動勢也稱為反抗電動勢，當(dāng)電動機(jī)勻速運(yùn)行時可以顯著地減小電樞電流。反電動勢物理意義編輯反抗電流通過或反抗電流變化的電動勢叫反電動勢。在電能轉(zhuǎn)化方程UIt=εIt+Irt中，UIt即為輸入電池、電動機(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勢相對應(yīng)的那部分有用能量εIt。反電動勢消耗了電路中的電能，但它并不是一種“損耗”，與反電動勢相應(yīng)的那部分電能，將轉(zhuǎn)化為用電器的有用能量，例如，電動機(jī)的機(jī)械能、蓄電池的化學(xué)能等。可見，反電動勢的大小，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3. 定子繞組的匝數(shù)4.氣隙當(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，因此唯一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。氣隙（定子內(nèi)徑和磁鋼外徑之差）會影響繞組的磁通大小，從而也會影響反電動勢。注意事項編輯（1） 如果電動機(jī)工作中由于機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動，這時沒有了反電動勢，電阻很小的線圈直接接在電源兩端，電流會很大，很容易燒毀電動機(jī)。（2） 當(dāng)電動機(jī)所接電源電壓比正常電壓低很多時，此時 電動機(jī)線圈也不轉(zhuǎn)動，無反電動勢產(chǎn)生，電動機(jī)也很容易燒壞。反電動勢也是有很多用處的，比如在CRT電視機(jī)中的行場回掃線消隱電路，便是用的行場逆程脈沖，也就是行場偏轉(zhuǎn)線圈的反電動勢。反電動勢檢測法編輯永磁無刷直流電動機(jī)的繞組反電動勢含有轉(zhuǎn)子位置信息，因此常被用于無傳感器控制。應(yīng)用于無傳感器控制的反電動勢包括電機(jī)的相反電動勢和三次諧波電動勢。而相反電動勢的應(yīng)用方法包括：反電動勢過零法、反電動勢積分及參考電壓比較法、反電動勢積分及鎖相環(huán)法、續(xù)流二極管法等。下面介紹反電動勢過零法。反電動勢過零法三相六狀態(tài)120°通電方式運(yùn)行的無刷電機(jī)在任意時刻總是兩相通電工作，另一相繞組是浮地不導(dǎo)通的。這時候非導(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之間）就反映出該相繞組的感應(yīng)電動勢。在實際應(yīng)用場合，由于電機(jī)繞組中心點往往是不引出的，所以，通常將非通電繞組的端電壓用于無傳感器控制時，稱為端電壓法。無刷電機(jī)氣隙磁場包含永磁轉(zhuǎn)子和電樞反應(yīng)產(chǎn)生的磁場，只是永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場和它感應(yīng)的反電動勢才是我們需要的，而電樞反應(yīng)會引起氣隙磁場的畸變和過零點的移動。嚴(yán)格來說，反電動勢檢測法適用于電樞反應(yīng)電動勢比較小的電機(jī)，例如表貼式轉(zhuǎn)子的情況。在有些無刷直流電機(jī)中電樞反應(yīng)比較強(qiáng)，使得非導(dǎo)通相的感應(yīng)電動勢包含較大的電樞反應(yīng)電動勢成分，這樣從端電壓中提取反電動勢過零點就存在較大的誤差。這種端電壓法容易實現(xiàn)，但往往帶有很多噪聲干擾信號，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勢信號。尤其是在高速重載或者繞組電氣時間常數(shù)很大情況下，續(xù)流二極管導(dǎo)通角度很大，可能使得反電動勢無法檢測。另外就是存在PWM干擾信號。在對霍爾傳感器正確位置分析時指出，如果以相反電動勢過零點定義為0°，為了獲得盡可能大的電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出，同一相的反電動勢和電流應(yīng)當(dāng)同相位。所以，正確換相點應(yīng)當(dāng)在延后30°處。也就是說，在相反電動勢過零點后30°時刻，應(yīng)當(dāng)就是該相換相點出現(xiàn)時刻。由于每隔60°應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個換相點，檢測到反電動勢的過零點以后，延時（30+60K）°電角度（K=0，1，2…）就是相應(yīng)的換相時刻。為了電路設(shè)計方便，取K=1，也就是取相反電動勢過零點滯后90°電角作為一個換相點。在每一相檢測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勢信號滯后一個90°電角度，從而得到電機(jī)換相的時刻。一個反電動勢檢測電路的例子如圖所示。現(xiàn)以U相為例說明該檢測電路的工作原理：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稱所引起的過零點漂移。后再經(jīng)過一次濾波處理，主要是消除高頻信號的干擾，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)的中性點電位作為參考電位，接到三個比較器的反相輸入端。比較器的翻轉(zhuǎn)點滯后反電動勢過零點約90°電角度，即比較器的翻轉(zhuǎn)點對應(yīng)著電機(jī)的換相時刻。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，滯后相角接近90°。例如，電路參數(shù)采用R=180kΩ，R=50kQ，C=2.2μF時，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相位進(jìn)行校正。可行方法是在控制器中實時對此滯后時間進(jìn)行計算，對換相時間進(jìn)行校正。反電動勢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，電能轉(zhuǎn)化為磁能，電磁鐵產(chǎn)生恒定的磁場，繼電器動作。斷電時，電能不再供應(yīng)，電磁鐵線圈失電，電流迅速下降 ，磁場失去能量來源，磁場逐漸消失，此時磁場由恒定狀態(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。這也可以用能量守恒定律來解釋。通電時，電能轉(zhuǎn)化為磁能，斷電時，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，也正是這個問題，造成了反電動勢的危害。繼電器一般用開關(guān)或晶體管來控制。對于開關(guān)來說，在斷電瞬間，反電動勢會在開關(guān)的觸點之間產(chǎn)生電火花，造成觸點燒蝕。對于晶體管來說，反電動勢會導(dǎo)致其擊穿損壞。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（二極管與線圈并聯(lián)），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。