直流电动机的反电动势

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电力电子变流技术课后答案第2章

第二章单相可控整流电路

习题与思考题解

2-1．什么是整流？它是利用半导体二极管和晶闸管的哪些特性来实现的？

解：整流电路是一种AC ／DC 变换电路，即将交流电能变换为直流电能的电路，它是利用半导体二极管的单向导电性和晶闸管是半控型器件的特性来实现的。

2-2．某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V ，电流为20A ，采用单相半波可控整流电路直接从220V 交流电网供电。计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值，并选择晶闸管。解：(1)整流输出平均电压

Ｕd =

⎰π

ωωπ

22).(.sin 221t td U =

⎰π

ωωπ

).(.sin 2212t td U

2cos 145.02cos 12

22ααπ+≈⎪⎭

⎫

⎝⎛+U U cos α=

5152.01220

45.075

2145.022=-⨯⨯=-U U d

则控制角α≈60° 导通角θ=π-α=120° (2).负载电流平均值

I d =

U d

=20(A) 则 R ＝U d ／I d ＝75／20=3.75Ω 负载电流有效值I ，即为晶闸管电流有效值I V1，所以

I =I V1=()⎰⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛π

αωωπt d t R U 2

2sin 221=π

παπ22sin 412-+R U ＝37.6(A) (3).当不考虑安全裕量时

I V1=k fe I VEAR =1.57I VEAR

则晶闸管通态平均电流 I VEAR =I V1 /1.57=37.4 /1.57=23.9(A) 晶闸管可能承受的最大正反向电压为 311220222≈⨯=

思考题与习题的解答

附录:

第1章思考题及答案

1-1 变压器的电动势的产生原理是哪一个定律？说明其原理。

答：变压器的电动势的产生原理是法拉第电磁感应定律，即设N匝线圈处在磁场中，它所交链的磁链??N??,当磁链?发生变化时，会产生电场，并在线圈内产生感应电动势。即： e??Nd?d? ??dtdt1-2 根据功能与用途，电机可以分为哪几类？

答：根据功能与用途电机可以分为：动力电机和控制电机。动力电机又分为：静止的电机和旋转电机。控制电机是信号转换和信号传递的装置，容量和体积一般都比较小，在自动控制系统中常用于检测、放大、执行和校正等元件。

静止电机：变压器

动力电机

电机

旋转电机

交流电机

控制电机

1-3 一个电力拖动系统的组成有哪些组成部分，各部

分的作用是什么？

答：电力拖动系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源等组成。

电源电动机传动机构生产机械直流电机

控制设备

生产机械是执行某一生产任务的机械设备，是电力拖动的对象；电源给动力机构——电动机以及控制设备提供电能，电动机把电能转换为机械能，通过传动机构变速或变换运动方式后，拖动生产机械工作；控制设备是各种控制电机、电器、电子元

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件及控制计算机组成，用以控制电动机的运动，实现对生产机械运动的自动控制。

1-4 电机中涉及到哪些基本电磁定律？试说明它们在电机中的主要作用。

答：全电流定律：电生磁的定律，实现电磁转换；电磁感应定律：磁生电的定律，电磁转换；电磁力定律：电磁产生运动的定律，电动机原理。

1-5 如果感应电势的正方向与磁通的正方向符合左手螺旋关系，则电磁感应定律应写成

直流电动机的反电动势

目的通过直流玩具电动机的启动、调速过程中电流强度的变化，显示反电动势的存在及反电动势与转速的关系。

器材直流玩具电动机(额定电压6V)，蓄电池(或直流电源)，大型示教电流表，大型示教电压表，电键，导线等。

操作

(1)如图连接电路。闭合电键，启动电动机，观察电流表的读数变化。在闭合电键的瞬间，电流表的读数突然增大。这是因为电动机转速为零时，没有反电动势，电流强度I＝U/R。

(2)电动机转速逐渐增大时，电流表读数逐渐减小，电压表的读数保持不变。这是因为电动机转速增大时，反电动势ε反也随之增大，

(3)用大姆指和食指捏住电动机转轴，增大阻力矩。在电动机转速降低的同时，可以看到电流表的读数增大。这是因为电动机有负载时，转速降低，反电动势减小，输入电流增大，使动力矩增大，来达到新的平衡。

(4)分析以上实验现象，输入电动机的电压U＝ε反+IR保持不变。输入电动机的总功率为IU，随着电流的增大而增大。IU=Iε反+I2R，其中I2R这一部分为发热的功率，余下的Iε反这一部分就是转变为机械能的功率。

电动机的反电动势定稿

如果一条通电导线处于一个磁场中，由于导线也产生磁场，那么导线产生的磁场和原有磁场就会发生相互作用,使得导线受力。这就是电动机和喇叭的基本原理。

电动机的反电动势问题

由电动机的转子切割磁力线而产生，其方向与外加电压相反，故称为“反电动势”。此时通过电枢线圈的电流，正比于外加电压与反电动势之差。设U为电动机的外加电庄，ε为反电动势，R为直流电动机之内电阻，则通过直流电动机的电流：U=ε+IR 电动机在开始起动时，反电动势极小，故通入的电流很大。为避免将转子烧坏，可于电路中串联一个变阻器，当电机从启动到正常运转时其电阻逐渐减小，最后到达一个正常值。大型电动机中之启动器，就是此种装置。因直流电动机在开始转动时，反电动势极小，转子内有很大电流，因而能发出很强的转动力，因此电车推动器常用此种直流电动机。在电流通过电解槽时，由于电极或电解质发生化学变化，也有反电动势发生。

在网上我就查到了这些，很想听听各位老师对电动机反电动势的理解。

说说电动机以外的吧，可能跑题了.

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。

直流无刷电机无位置传感器控制中反电动势过零检测算法及其相位修正

上海大学　张相军　陈伯时　朱平平

上海新源变频电器有限公司　雷淮刚

摘要:针对具有梯形反电动势波形的直流无刷电机无位置传感器的控制,文章提出了一种软件实现的方法,给出了算法,并通过实验验证了这种方法的正确性和可行性。

关键词:梯形反电动势　直流无刷电机　无位置传感器控制　软件实现

Zero-crossing Algorithm and Phase C orrection of BEMF in the

Sensorless Control of Trapezoidal BLDC Motors

Zhang Xiangjun　Chen Boshi　Zhu Ping ping　Lei Huaigang Abstract:In this paper,a softw are method an d an algorithm are put forw ard for th e sensorles s trapezoidal brus hless DC m otor.T he experimen tal results s how that the advanced m ethod is correct and feasib le.

Keywords:trapez oidal BEM F　br ushles s DC motor　sensorless control　softw are-realiz e

1　引言

直流无刷电机实际上是一种永磁同步电机,其转子采用永磁材料励磁,体积小、重量轻、结构简单、维护方便、运行可靠,且具有高效节能、易于控制等一系列优点,已广泛应用于办公自动化设备、计算机外围设备、仪器仪表和家用电器等领域[1]。无位置传感器控制技术的提出,解决了传感器的难于安装和维修等一系列弊病,在小容量、轻载起动条件下,无位置传感器无刷直流电机成为一种理想的选择,并具有广阔的发展前景。尤其在家电领域中得到了长足的发展。

直流电机内部反电动势

直流电机作为一种典型的无刷电动机，在工作过程中，会产生内部电动势，这种电动势被称为反电动势。这里我们将对直流电机的内部反电动势简单介绍一下，供大家参考。

一、直流电机内部反电动势的产生原因

首先，在直流电机的内部，当电动机的转子受到外部电源的驱动时，会形成一种电磁扭矩，将转子强行绕着电机定子的磁轨旋转，从而使转子受到外部的正电动势的推动而旋转。

其次，在直流电机的内部，转子上有许多小铁心，电流流经后形成分布在转子上的磁场，与外界的驱动磁场发生相互作用，形成反向电动势。

二、直流电机内部反电动势的影响

当反电动势的影响比较大时，电机无法满足额定的工作电流要求，出现过温和过流现象，从而影响电机的性能，而且由于反电动势的影响，会导致电机的效率降低，进而减少电机的有效功率。

三、直流电机内部反电动势的抑制方法

针对反电动势的影响，有一些抑制方法，比如：增大定子匝数，增大定子电感，减小定子抗拉抗，加装绝缘电容，增大励磁电流等，以此来降低反电动势的影响，使电机工作正常。

以上就是关于直流电机内部反电动势的介绍，希望对大家有所帮助，实现电机的正常运行。

直流无刷电机工作原理

无刷直流电机

1 永磁无刷直流电动机的工作原理

有刷直流电动机由于电刷的换向，使得由永久磁钢产生的磁场与电枢绕组通电后产生的磁场在电机运行过程中始终保持垂直从而产生最大转矩，使电机运转。无刷直流电机的运行原理和有刷直流电机基本相同，即在一个具有恒定磁通密度分布的磁极下，保证电枢绕组中通入的电流总量恒定，以产生恒定的转矩，且转矩只与电枢电流的大小有关。

无刷直流电机的运行还需依靠转子位置传感器检测出转子的位置信号，通过换相驱动电路驱动与电枢绕组连接的各功率开关管的导通与关断，从而控制定子绕组的通电，在定子上产生旋转磁场，拖动转子旋转。随着转子的转动，位置传感器不断地送出信号，以改变电枢的通电状态，使得在同一磁极下的导体中的电流方向不变。因此，就可产生恒定的转矩使无刷直流电机运转起来。

由无刷直流电动机的组成来看，它实际上是一个由电动机本体、电子开关线路及转子磁钢位置传感器组成的闭环系统。电动机本体有星形连接方式和角形连接方式，电子开关线路的逆变器可采用半桥电路或全桥电路，因此，不同的选择会使电动机产生不同的性能并且成本也不同。下面对此作一个对比。

(l) 绕组利用率与普通直流电动机不同，无刷直流电动机的绕组是断续通电的。适当地提高绕组通电利用率可以使同时通电导体数增加，使电阻下降，提高效率。从这个角度来看，定子绕组三相比四相好，四相比五相好，电子开关线路逆变器采用全桥控制比半桥控制好。

(2) 转矩的波动无刷直流电动机的输出转矩脉动比普通直流电动机大，因此希望尽量减小转矩脉动。一般相数越多，转矩的脉动越小。全桥驱动比半桥驱动转矩的脉动小。

反电动势常数与反电动势的关系

反电动势常数与反电动势的关系反电动势（ Back（EMF）是指在电动机、发电机或变压器等设备中，当有电流通过时产生的电动势。而反电动势常数是指在这些设备中，反电动势与电流之间的关系。

在直流电动机中，反电动势与电机转速（转子的转动速度）成正比。通常情况下，反电动势 E）可以表示为：

E=k⋅ω

其中：

•E（是反电动势；

•k（是反电动势常数；

•ω（是电机的角速度转速）。

反电动势常数（k（是描述设备特性的参数，表示单位转速时产生的反电动势。它的数值通常由设备的设计和物理特性决定，与设备的构造、线圈匝数等有关。

在直流电动机的运行中，反电动势产生的原因是由于电机运转时线圈在磁场中产生感应电动势，反向于施加在电机上的电压，从而形成反电动势。这个反电动势与电机的机械转动速度有关，且反电动势常数（k（反映了这种关系。

这个关系式可以用于估算电动机在不同负载或电压条件下的转速，以及在电机制动时产生的反电动势大小。

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他励直流电动机反电动势

他励直流电动机的反电动势是指电动机在逆向磁场作用下，产生与原磁场方向相反的电动势。反电动势的大小与电动机的转速、磁通量、磁极对数等因素有关。

在理想情况下，如果电动机的转速为零，则反电动势也为零。随着电动机转速的增加，反电动势也会相应增加。在实际情况中，由于存在机械摩擦、电源内阻等因素，即使电动机转速为零，反电动势也不会完全消失，而是会保持在一个较小的值附近。

反电动势对于直流电动机的工作过程有重要影响。通过调节电动机的输入电流和反电动势的大小，可以实现电动机的调速和正反转控制。此外，反电动势还与电动机的能量转换有关，是衡量电动机性能的重要参数之一。

因此，在实际应用中，需要根据具体的工作环境和要求，选择合适的电动机和控制器，并对其进行合理的维护和保养，以保证其正常工作和延长使用寿命。

电机反电动势

电机反电动势是指电机在运行时，由于电枢电流变化引起的一个电磁现象。反电动势的作用是与电源提供的电动势相抵消，使得电机运行时的实际功率与电源输出的功率相等。因此，反电动势被认为是电机能效的重要指标之一。

反电动势的产生原理

电机反电动势产生的原理是在电枢中通过线圈产生了磁场，电枢在转动过程中，与磁场相互作用会引起感应电动势。这个感应电动势的极性与励磁电动势的极性相反，所以称为反电动势。

通俗地讲，反电动势就是电机转动时，它所产生的电动势，它的方向与供电电压的方向相反，它的大小与电机实际的运行速度成正比。具体而言，电动机的反电动势与磁通量成正比，它的公式为：

Eb = K * Φm * N

其中，Eb表示反电动势；K是电机的常数；Φm是电机的磁通量；N是电机的转速。

反电动势的作用

不同类型的电机都存在反电动势，它们的作用有所不同。主要作用如下：

1. 直流电机反电动势的作用

在直流电机中，反电动势扮演着非常重要的角色。反电动势可以使得直流电机在负载变化时，能够保持一定的转速稳定性。同时，反电动势还可以减小电机的起始电流，降低起动时的负载。

2. 感应电机反电动势的作用

在感应电机中，反电动势会产生涡流，这会减小电流的强度，从而避免电机发生过载。此外，感应电机的反电动势还可以缩短电机转速提高平均功率因素和效率。

3. 同步电机反电动势的作用

在同步电机中，反电动势的作用不太明显，因为同步电机的电动势与反电动势相等，它们会相互抵消。但是，在实际运行中，同步电机有可能出现逸出现象，此时反电动势会比电动势稍微大一些，从而使电机稳定地运转起来。

电机的反电势

电机的反电势是指当电机运行时，电机中感应产生的电动势。它是电机运行过程中非常重要的一个物理量，对于电机的性能和运行稳定性有着重要影响。

反电势的概念最早是由英国物理学家迈克尔·法拉第在1831年提出的。当导体在磁场中运动时，磁场会与导体中的电荷相互作用，从而在导体两端产生电动势。这个现象被称为感应电动势，而在电机中，感应电动势就是电机的反电势。

电机的反电势与电机的转子磁通有关。当电机运行时，电机的转子磁通会随着转子的转动而变化。由于磁场与导体中的电荷相互作用，感应电动势就会在电机的定子绕组中产生。这样，电机的定子绕组中就会产生一个与转子磁通变化相关的电动势，即反电势。

反电势的大小与电机的转速成正比。当电机转速较低时，转子磁通变化较慢，反电势较小；而当电机转速较高时，转子磁通变化较快，反电势较大。反电势的大小对电机的性能有着重要影响。一方面，反电势的存在会产生回阻，降低电机的运行速度；另一方面，反电势也能够起到保护电机的作用，避免电机过载损坏。

在电机的运行过程中，反电势的存在还会对电机的输出功率产生影响。根据电机的工作原理，电机的输出功率等于输入功率减去损耗功率。输入功率是指电机输入的电能，而损耗功率是指电机在运行

过程中产生的各种损耗。反电势的存在会减小电机的输入功率，从而降低电机的输出功率。

反电势还可以用来实现电机的调速。在电机的运行过程中，通过调节电机的输入电压，可以改变电机的反电势大小，从而实现电机的调速。这在实际应用中非常重要，特别是对于需要频繁变速的场合，能够提高电机的灵活性和可控性。

电机原理及拖动第4版习题及答案(边春元) 第八章思考与习题解答

第八节思考题及答案.什么是特种电机？特种电机的分类？

答：与传统直流电机、异步电机和同步电机相比，在工作原理、励磁方式、技术性能或功能及结构上有较大特点的电机统称为特种电机。特种电机大致划分为如下几类：永磁电机、磁阻类电机、伺服电动机、直线电动机、信号检测与传感电机以及非传统电磁原理电机等。

1.永磁同步电动机与电励磁同步电动机在结构上有什么相似之处，又有什么不同之处？两者相比，永磁同步电动机有什么特点？

答：永磁同步发电机与电励磁同步发电机在结构上的不同在于前者采用永磁体建立磁场，取消了励磁绕组、励磁电源、集电环和电刷等，结构简单、运行可靠。假设采用稀土永磁，可以提高气隙磁密和功率密度，具有体积小、重量轻的优点。但永磁同步发电机制成后，难以通过调节励磁磁场以控制输出电压，使其应用受到了限制。

2.永磁同步电动机径向式和切向式转子磁极结构各有什么优点？

答：径向式结构：漏磁系数小、转轴上不需采取隔磁措施、转子冲片机械强度相对较高、安装永磁体后转子不易变形等。切向式结构：在于一个极距下的磁通由相邻两个磁极并联提供，可得到更大的每极磁通。尤其当电动机极数较多，而径向式结构又不能提供足够的每极磁通时，这种结构便具有明显的优势。此外，这种转子结构的凸极效应明显，产生的磁阻转矩在电机总转矩中的比例可达40%,这对充分利用磁阻转矩，提高电动机功率密度和扩展电动机的恒功率运行范围都是有利的。

3.简述永磁无刷电动机的构成，其中位置传感器有哪几种？

答：永磁无刷直流电动机由电动机本体、转子位置检测装置和功率驱动电路三局部组成。常用的位置传感器主要有电磁式位置传感器、光电式位置传感器、磁敏式位置传感器，其中，磁敏式位置传感器种类有多种，如霍尔元件、磁敏晶体管以及磁敏电阻器等。

驱动器端的反电动势

英文回答：

Counter Electromotive Force (CEMF) on the Driving End.

Counter electromotive force (CEMF), also known as back electromotive force (BEMF), is a phenomenon that occurs in electric motors and generators. It is an electromotive force that opposes the applied voltage in the motor or generator.

In a DC motor, the CEMF is generated by the rotation of the armature in the magnetic field. The CEMF is

proportional to the speed of the motor and the strength of the magnetic field. As the motor's speed increases, the CEMF also increases.

In a DC generator, the CEMF is generated by the

rotation of the armature in the magnetic field. The CEMF is proportional to the speed of the generator and the strength

直流有刷电机反向电动势处理

直流有刷电机是一种常见的电动机类型，它们通常用于需要可靠的速度和方向控制的应用中。当需要对直流有刷电机进行反向操作时，需要考虑处理反向电动势的影响。

首先，让我们来了解一下反向电动势是什么。当直流有刷电机工作时，电流通过电机的线圈，产生磁场，这个磁场与电机的转子磁场相互作用，从而产生转矩。同时，由于发电原理的相反，电机也会产生一个反向的电动势。当电机停止供电时，这个反向电动势会导致电机产生惯性运动，也就是转子会继续旋转一段时间。

在处理直流有刷电机的反向电动势时，有几种常见的方法。一种方法是使用电路来控制电机的反向旋转。通过改变电机的供电极性，可以改变电机的旋转方向。这通常需要使用一个双极开关或者电子开关来实现。另一种方法是使用机械装置，例如齿轮箱或者离合器，来改变电机的输出方向。这种方法适用于需要频繁反向旋转的应用。

此外，还可以通过控制电机的加速和减速过程来处理反向电动势。在电机停止供电时，可以通过施加制动力或者改变电机的负载

来减缓电机的惯性运动，从而减少反向电动势的影响。

总的来说，处理直流有刷电机的反向电动势需要综合考虑电路

控制、机械装置和动力学调节等多种方法，以实现可靠的反向操作。针对具体的应用需求，可以选择合适的方法来处理反向电动势，从

而确保电机的正常运行和可靠性。

直流电动机制动的常用方法

直流电动机制动是指将电动机从运动状态下快速停止或减速的

过程，常用的方法有电阻制动、反电动势制动和机械制动三种。

1. 电阻制动：通过在电动机旋转时接入外部电阻，使电动机的

电动势和负载电动势之间产生电位差，从而使电动机失去能量而停止。这种方法适用于小型电动机，但缺点是会浪费大量能量。

2. 反电动势制动：当电动机减速时，电枢中产生的反电动势会

随着电动机减速而减小，而这时将电源极性反向，使电动机转成发电机，反电动势变成励磁电动势，使电机受到的反作用力增大，从而使电机快速停止。这种方法适用于大型电动机，但需要适当的逆变器控制电源极性和电流幅值。

3. 机械制动：通过机械方式使电动机失去能量而停止，如制动

器或制动器组件，通过对电机轴或同轴轴来实现制动。机械制动的优点是制动力可大可小，缺点是制动器部件的摩擦会导致额外的磨损和热量产生，需要进行及时的维护。

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《电机与电气控制技术》第2版习题解答第三章直流电机

《电机与电⽓控制技术》第2版习题解答第三章直流电机《电机与电⽓控制技术》第2版习题解答

第三章直流电机

3-1直流电机中为何要⽤电刷和换向器，它们有何作⽤？

答：直流发电机与直流电动机的电刷是直流电压、电流引出与引⼊的装置。在发电机中换向器是将电枢元件中的交变电势度换为电刷向直流电势；在电动机中换向器使外加直流电流变为电枢元件中的交流电流，产⽣恒定⽅向的转矩，使电枢旋转。

3-4阐明直流电动机电磁转矩和电枢电动势公式T=C tφI a1，E a=C eφn中各物理量的涵义。

答：直流电动机电磁转矩T=C TφI a

式中C T：与电动机结构有关的常数，称转矩系数；

φ：每极磁通；

I a：电枢电流、

T：电磁转矩。

直流电动机电枢电动势公式E a=C eφn

式中：C e：与电动机结构有关的另⼀常数，称电动势系数；

φ：每极磁通；

n：电动机转速；

E a：电枢电动势。

3-5直流电动机电枢电动势为何称为反电动势？

答：直流电动机电枢转动时，电枢绕组导体切割磁⼒线，产⽣感应电动势，由于该电动势⽅向与电枢电流的⽅向相反，故称为反电动势。

3-6试写出直流电动机的基本⽅程式，它们的物理意义各是什么？

答：直流电动机的基本⽅程式有电动势平衡⽅程式、功率平衡⽅程式和转矩平衡⽅程式。

1）电动势平衡⽅程式：U=E a+I a R a

式中U：电枢电压；

E a：电枢电动势；

I a：电枢电流；

R a：电枢回路中内电阻。

2）功率平衡⽅程式：

电动机的输⼊电功率P1=P em+P cua

式中P em：电磁功率

P cua：电枢绕组的铜损

电动机输出的机械功率：P2=P em-P Fe-P m=P1-P cua-P Fe-P m

直流电动机的反电动势

电力电子变流技术课后答案第2章

思考题与习题的解答

直流电动机的反电动势

电动机的反电动势定稿

直流无刷电机无位置传感器控制中反电动势过零检测算法及其相位修正

直流电机内部反电动势

直流无刷电机工作原理

反电动势常数与反电动势的关系

他励直流电动机反电动势

电机反电动势

电机的反电势

电机原理及拖动 第4版 习题及答案(边春元) 第八章思考与习题解答

驱动器端的反电动势

直流有刷电机反向电动势处理

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《电机与电气控制技术》第2版习题解答第三章直流电机

电机原理及拖动第4版习题及答案(边春元) 第八章思考与习题解答