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馬達小教室:反電動勢 ( I )

来源: 心得 rexwumotor 2022-7-18 22:09 顯示全部回文 |閱讀模式
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在介紹馬達四象限時,有提到馬達可以當作發電機使用,因此來說明一下反電動勢(Back Electromotive Force,Back-EMF)的作用。
馬達在送電的運轉過程當中,啟動的當下,電流會忽然飆高,再隨著轉速上升而持續下降,當馬達達到穩速運轉時,電流值會下降到最低點,為何電流會產生這樣子的變化?

  
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馬達運轉

當物體運動時,達到穩定狀態不再有速度變化時,就不需再提供額外的力量,只剩基本的物理損耗,這是牛頓第一運動定律的解釋。而馬達電流就等同於力量,因此穩態後,就不需要再有電流輸入。這是機械力學觀點的解答,十分正確而且妥當;但在電學當中,仍然存在著矛盾。
由電壓方程式來看,馬達內部的電阻值為恆定值,輸入電壓在沒有變化的情況之下,電流也應該是一個固定值。但馬達在啟動運轉後,隨著轉速變化,電流會產生的變化,這就意味著反電動勢的存在。反電動勢會導致輸入電壓值下降,才能在固定電阻值的條件下,造成輸入電流下降。
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電壓方程式

反電動勢發生的原因,仔細想一想,馬達狀態是指送電給了線圈,產生電磁場後與磁鐵磁場作用,最後轉化為動能旋轉輸出。但沒送電的線圈會發生什麼事?此時由於馬達處於旋轉狀態。線圈會感受到磁場的變化,法拉第定律產生反應,在線圈上生成渦電流,這就是反電動勢的來源。事實上不僅是空的線圈會受到旋轉磁場變化的影響,正在送電的線圈也會有反應。
所以反電動勢是個一體兩面的存在;當輸入電壓12伏(V),馬達穩態轉速為1200轉(RPM),反之,若用外部力量帶動馬達旋轉達到1200轉時,就會產生12伏的反電動勢。

總結一下反電動勢對馬達造成的影響:
1.抑制電流
2.限制最高轉速

重點整理:
反電動勢在馬達設計中為重要參數,會限制最高轉速及工作電流。

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