反電動勢

反電動勢

反電動勢是指有反抗電流發生改變的趨勢而產生電動勢,其本質上屬於感應電動勢。反電動勢一般出現在電磁線圈中,如繼電器線圈、電磁閥、接觸器線圈、電動機、電感等。反電動勢也是有很多用處的,比如在CRT電視機中的行場回掃線消隱電路,便是用的行場逆程脈衝,也就是行場偏轉線圈的反電動勢。目前,多數外加電流陽極用鍍鋅鐵皮筒予填包,在陰極保護通過的初期,該鍍鋅鐵皮還沒有消耗,此時測量的陽極地床電位在-0.85V CSE左右,接近管道的自然電位,因此,在計算陽極地床接地電阻時,所考慮的反電動勢力很小。

決定因素

1. 轉子角速度

2. 轉子磁體產生的磁場

3. 定子繞組的匝數

當電機設計完畢,轉子磁場與定子繞組的匝數都是確定的,因此唯一決定反電動勢的因數是轉子角速度,或者說是轉子轉速,隨著轉子速度的增加,反電動勢也隨之增加。

用途

下面以常見的直流電磁繼電器為例加以說明。

電磁繼電器的驅動機構為電磁鐵,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,電能轉化為磁能,電磁鐵產生恆定的磁場,繼電器動作。

反電動勢電壓反電動勢電壓

斷電時,電能不再供應,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,此時磁場由恆定狀態變為變化狀態。

根據電磁定律,當磁場變化時,附近的導體會產生感應電動勢,其方向符合法拉第定律和楞次定律,與原先加線上圈兩端的電壓正好相反。這個電壓就是反電動勢。

這也可以用能量守恆定律來解釋。通電時,電能轉化為磁能,斷電時,貯存的磁能轉化為電能。

問題是,既然能量守恆,那么這些能量最終到哪裡去了呢?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。

繼電器一般用開關或電晶體來控制。對於開關來說,在斷電瞬間,反電動勢會在開關的觸點之間產生電火花,造成觸點燒蝕。對於電晶體來說,反電動勢會導致其擊穿損壞。

克服反電動勢最簡單有效的方法,是線上圈兩端反向並聯一支二極體(二極體與線圈並聯),當產生反電動勢時,電流通過二極體釋放,從而保護控制元件。

採用上述方法以後,磁能轉化為電能,電能又全部轉化為熱能散發掉了。

注意事項

(1) 如果電動機工作中由於機械阻力過大而停止轉動,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。

反電動勢波形圖反電動勢波形圖

(2) 當電動機所接電源電壓比正常電壓低很多時,此時

電動機線圈也不轉動,無反電動勢產生,電動機也很容易燒壞。

反電動勢也是有很多用處的,比如在CRT電視機中的行場回掃線消隱電路,便是用的行場逆程脈衝,也就是行場偏轉線圈的反電動勢。

陽極地床的反電動勢

在已有的陰極保護文獻中,一般把陽極地床的反電動勢規定為2V。經過多次現場的測試,我們發現陽極地床的自然電位一般在+0.25V CSE左右(碳粉回填料),而管道的自然電位一般在-0.06V CSE左右。因此我們認為,陽極地床的反電動勢規定為2V有些過大,我們認為規定該值為1.0V較為接近及時情況。因此在計算電源輸出電壓時,在計算值上加上1.0V即可。由於恆電位儀的輸出電壓往往遠遠高於實際計算的電壓值,所以,該值可以忽略不計,只是在估算陽極地床接地電阻時,需要考慮該電壓引起的誤差。

目前,多數外加電流陽極用鍍鋅鐵皮筒予填包,在陰極保護通過的初期,該鍍鋅鐵皮還沒有消耗,此時測量的陽極地床電位在-0.85V CSE左右,接近管道的自然電位,因此,在計算陽極地床接地電阻時,所考慮的反電動勢力很小。陰極保護最初投用時,可以根據實測的陽極地床電位及管道自然電位計算反電動勢大小,從而得到較為精確地地床接地電阻值。

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