电气技术
反电动势一般出现在电磁线圈中,如继电器线圈、电磁阀、接触器线圈、电动机、电感等。通常情况下,只要存在电能与磁能转化的电气设备中,在断电的瞬间,均会有反电动势,反电动势有许多危害,控制不好,会损坏电气元件。
下面以常见的直流电磁继电器为例加以说明。
电磁继电器的驱动机构为电磁铁,由铁芯及缠绕在铁芯上的线圈组成,其电气特性与电感完全一样,能够抑制线圈中电流的变化。
通电时,电能转化为磁能,电磁铁产生恒定的磁场,继电器动作。
断电时,电能不再供应,电磁铁线圈失电,电流迅速下降,磁场失去能量来源,磁场逐渐消失,此时磁场由恒定状态变为变化状态。
根据电磁定律,当磁场变化时,附近的导体会产生感应电动势,其方向符合法拉弟定律和愣次定律,与原先加在线圈两端的电压正好相反。这个电压就是反电动势。
这也可以用能量守恒定律来解释。通电时,电能转化为磁能,断电时,贮存的磁能转化为电能。
问题是,既然能量守恒,那么这些能量最终到哪里去了呢?这就是能量释放问题,也正是这个问题,造成了反电动势的危害。
继电器一般用开关或晶体管来控制。对于开关来说,在断电瞬间,反电动势会在开关的触点之间产生电火花,造成触点烧蚀。对于晶体管来说,反电动势会导致其击穿损坏。
克服反电动势最简单有效的方法,是在线圈两端反向并联一支二极管,当产生反电动势时,电流通过二极管释放,从而保护控制元件。这是从大禹治水的方法中学到的,对于洪水,要疏导,让它流入大海,而不是堵,堵是堵不住的。
采用上述方法以后,磁能转化为电能,电能又全部转化为热能散发掉了。
另外:(1) 如果电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动,这时没有了反电动势,电阻很小的线圈直接接在电源两端,电流会很大,很容易烧毁电动机。
(2) 当电动机所接电源电压比正常电压低很多时,此时电动机线圈也不转动,无反电动势产生,电动机也很容易烧坏。
反电动势也是有很多用处的,比如在CRT电视机中的行场回扫线消隐电路,便是用的行场逆程脉冲,也就是行场偏转线圈的反电动势。
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