反电动势及其在直流电动机中的意义

由于直流电动机的电枢在磁场中旋转，因此由于电磁感应（如在发电机中），电枢导体中会感应出电动势。这种感应电动势的方向与施加电压相反（根据楞次定律），因此被称为反电动势或逆电动势。它用 Eb 表示，由下式给出：

$$\mathrm{E_{b}=\frac{NP\varphi Z}{60A}}$$

反电动势的大小始终小于施加电压的大小。但在正常工作条件下，这两者之间的差异很小。

解释

考虑图中所示的直流并励电动机。当在直流电动机的端子上施加直流电压 V 时，会产生磁场，并且电流开始流过电枢导体。因此，在电枢上作用一个转矩，使电枢旋转。

当电枢旋转时，在电枢绕组中感应出反电动势 Eb，并与施加电压 V 相反。因此，施加电压 V 必须克服反电动势，迫使电流流过电枢。

电能用于克服并导致电流克服反电动势流动，并转换为电枢中的机械能。因此，直流电动机中的机电能量转换仅因反电动势而成为可能。

反电动势在直流电动机中的意义

直流电动机吸收的电枢电流由下式给出：

$$\mathrm{I_{a}=\frac{V-E_{b}}{R_{a}}}$$

因此，反电动势使直流电动机成为一台自调节机器，即它使电动机只吸收产生负载所需转矩所需的电枢电流。因此，它会自动改变电枢电流以满足负载要求，如下所示

  • 当电动机空载运行时，需要一个小的转矩来克服机械损耗。因此，Ia 很小，反电动势几乎等于施加电压。
  • 现在，如果将负载连接到电动机，它会导致电枢减速，因此反电动势降低。反电动势降低会导致更大的电流流过电枢，而较大的电枢电流意味着电动机产生的转矩增大。因此，当电动机减速时，转矩会增大。当电枢电流足以产生负载所需的增大转矩时，电动机将停止减速。
  • 当电动机上的负载减小，则转矩暂时超过要求，因此电枢加速。随着电枢速度的增加，反电动势也增加，导致电枢电流减小。当电枢电流足以产生负载所需的转矩时，电动机将停止加速。

更新于： 2021年8月13日

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