電磁感應與交流電
反電動勢
當馬達旋轉時,它會反抗那股正在驅動它的電流。轉動的線圈產生自己的電壓,回頭去抵抗電源。這個反抗的電壓就是反電動勢。它解開了每台馬達都會展現的謎題:為什麼馬達轉得愈快,抽取的電流反而愈小?
精確地說,運轉中的馬達同時也是發電機:它旋轉的線圈感應出一個反抗外加電壓的電動勢,正如冷次定律所要求。電流由電源與這個反電動勢之間的差決定:I = (V_supply - EMF_back) / R,其中 R 是線圈的電阻。在啟動的瞬間線圈還沒轉,所以 EMF_back = 0、電流很大;當馬達加速起來,反電動勢隨之增大,電流就下降。
這解釋了啟動時的湧入電流、為什麼卡死的馬達會過熱(反電動勢崩潰、電流飆升),以及為什麼馬達在轉到全速後運轉得很有效率。誠實的重點是:反電動勢並不是被浪費掉的能量——它是「正在做機械功」的標誌;馬達做的功愈多,負載就愈重,必須抽取的電流也愈大。
一台接在 120 V 上的風扇馬達,線圈電阻為 6 ohm。啟動時沒有反電動勢,電流為 120 / 6 = 20 A。到了全速、反電動勢為 108 V 時,電流變成 (120 - 108) / 6 = 2 A。
反電動勢隨轉速上升,把 20 A 的啟動湧入電流削減到運轉時的 2 A。
如果馬達被卡死,反電動勢消失,電流可能高到燒毀繞線。這正是為什麼被卡住的馬達會跳電、冒煙、或燒斷保險絲。
又称
另见