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关于永磁同步电机的反电势
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最近在设计一个永磁同步电机，在2d仿真的时候，发现空载反电势比额定负载时候的反电势还大，并且空载反电势比额定电压还要大，我设计的额定相电压是220V，现在不知道正不正常？各位有没有遇到过这种情况？麻烦大家了。。。。。。附图如下：
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是不是因为电枢反应啊
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额定点空载反电势大于负载时的外施加电压是有可能的，因为空载反电势没有考虑到弱磁控制，在实际带负载实验时候反电势由于弱磁控制，是低于施加电压的。调速永磁同步电机最佳工作性能范围是额定点空载反电势/施加电压=（0.88--0.92），我们公司现在的产品都是按照这个范围来确定绕组匝数的，非常实用，可供参考。
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额定点空载反电势大于负载时的外施加电压是有可能的，因为空载反电势没有考虑到弱磁控制，在实际带负载实验 ...
谢谢你的回复，但是我的空载反电势比额定电压还高，这个有问题吗？
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谢谢你的回复，但是我的空载反电势比额定电压还高，这个有问题吗？
如果不是超过太厉害，是允许的，王秀和的书上有提到空载反电势÷电压=（0.85--1.2）都可以。
在这个范围是被允许的
但是对电机要求严格的话还是要看设计要求的&
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如果不是超过太厉害，是允许的，王秀和的书上有提到空载反电势÷电压=（0.85--1.2）都可以。
非常感谢。。
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学习了一下，实用
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学习了，调速永磁同步电机最佳工作性能范围是额定点空载反电势/施加电压=（0.88--0.92）。谢谢
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学习了，很有用。
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对调速电机，空载反电势／额定电压一般取到0.9就可以了，不宜太高。但对同步电机，取到1.0也行，一般不大于1.0。
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你设定的空载转速是不是偏高了
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你设定的空载转速是不是偏高了
有可能，但是空载转速不是一个固定的值吗？还需要自己指定这个转速吗？
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活到老，学到老
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最近正好遇到这个问题，学习了
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本帖最后由 zengxiaodong 于
09:48 编辑
就是电枢反应的缘故。例如电流相位不同（其实就是交直轴电流不同）和大小不同，都会导致磁路饱和状态不同，从而影响线圈磁链，自然就影响到了电压。
切记，电机里面的磁场是由永磁体以及线圈共同确定的，矢量控制中所谓转子磁场（磁链）定向就是永磁，定子磁场（磁链）定向就是线圈，而气隙磁场（磁链）定向就是共同作用。
一般来说，空载反电势和额定电压之间的关系并没有确定的什么范围，主要取决于电感的大小（电阻可以忽略），而且牵涉到功率因素、短路比、电压调整率、效率、成本等等！
另外，楼主那个电压波形不对，实测波形应该光滑得多。
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该用户从未签到
长见识了！！！
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本帖最后由 zengxiaodong 于
17:58 编辑
反电势的波形就是根据线圈实际的位置和连接方式以及匝数，对于矢量磁位之差进行累加，这样就已经考虑了短距、分布的影响，如果要考虑斜槽的效应，可以用分段计算的办法求取。
下面是实际计算出来的空载相磁链波形图：
Graph1.jpg (125.17 KB, 下载次数: 0)
13:22 上传
可以看到，波形几乎就是完美的正弦波，实际测试反电势（线电压）波形也是很好的正弦波。
网上有很多人说磁链求导数就得到反电势波形，理论上当然如此，但实际上求导的误差比较大，会导致波形不光滑，要进行多点滤波才能够接近实际波形，下面是求导后的波形。
Graph2.jpg (135.46 KB, 下载次数: 0)
13:22 上传
可见明显不光滑（大部分文献给出的就是这样的波形，实际上是不对的），而且与实测波形不吻合！
由此可见，不应去进行求导运算，对于正弦性挺好的波形可以直接将磁链波形乘以2*pi*f就是反电势波形(相位相差90度)，或者磁链滤波后的基波乘以2*pi*f就是基波电压的波形。
如果要计算线反电势波形只需要将2相数据直接算术相减就可以得到，波形会更好，因为3的倍数次谐波自动消除了!
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本帖最后由 zengxiaodong 于
13:42 编辑
额定负载相磁链波形图，可见波形有了变化，特别是相位超前了，这就是电枢反应的效果，仅根据这张图就可以计算出电机的平均电感。
Graph2.jpg (124.32 KB, 下载次数: 0)
13:42 上传
下面是线磁链波形图，可见波形变好了。
Graph1.jpg (122.87 KB, 下载次数: 0)
13:42 上传
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本帖最后由 zengxiaodong 于
14:13 编辑
求平均电感的简单方法，根据相磁链波形图，把高次谐波全部滤除，得到A相基波磁链波形图如下：
Graph1.jpg (78.5 KB, 下载次数: 1)
13:46 上传
读出零点时刻（位置）的磁链数值，乘以2*pi*f然后除以电流峰值，就得到了平均电抗，除以（2*pi*f）就是平均电感。
因此零点时刻（位置）的相磁链数值，除以相电流峰值，就是平均电感。
注意：此法仅对于如图的A相有效。而且计算所得电感包括了电枢反应电感，槽漏感、齿顶漏感、谐波漏感、斜槽漏感等，仅不包括端部漏感！
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本帖最后由 zengxiaodong 于
14:43 编辑
同样一台电机，上面是双层绕组的结果，也可以接成单层绕组，空载相磁链波形图如下：
Graph1.jpg (123.24 KB, 下载次数: 0)
14:00 上传
可见波形明显出现平顶现象。
比较计算双层绕组和单层绕组的平均电感，在100%，200%，300%额定负载下的对比结果如下：
双层：0.345mH、0.321mH、0.304mH
单层：0.501mH、0.462mH、0.423mH
可见负载越大磁路越饱和，从而电感越小。另外单层绕组的电感比双层绕组几乎大40%以上！
不管是单层绕组还是双层绕组，其齿槽转矩是一样的，如下图：
Graph1.jpg (162.72 KB, 下载次数: 1)
14:43 上传
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请问一下直流电机反电动势和自感电动势的方向问题
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请问一下，直流电机在断电的时候，绕组产生一个很大的自感电动势和电机旋转产生的反电动势的方向是如何的，为什么直流电机正负极短接刹车是利用反电动势，但是它的自感电动势呢？直流电机的反电动势接近电源电压，方向和电源电压相反，但是断电的时候自感电动势应该是阻碍电流减小，大小应该是比反电动势大很多的，为什么刹车都只是说利用反电动势，电流相反来刹车？我是弄不清如果电机断电后，是反电动势还是自感电动势起作用，两个的方向有是如何的，能抵消吗？
满意回复+15
　　自感电动势和反电动势是完全不同的两回事。
　　自感电动势是因为电机具有电感(无论定子还是电枢均由铁芯上的绕组构成)，电机中电
流有变化时就会产生自感电 ...
自感电动势在断电瞬间起作用，持续到储藏在电机线圈里的能量放完为止，一般的电机可能几十个毫秒就放完了。反电动势是由于停电后，电机转子和负载的机械惯性拖动 ...
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我个人理解，自感电动势和反电动势是同一方向的，突然断电的时候反电动势的电压突然升高电流方向不会改变
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你只要记住断电前后，电流方向不变，就好判断了，别整那些自感，反感啊什么的方向，难记~~
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　　自感电动势和反电动势是完全不同的两回事。
　　自感电动势是因为电机具有电感(无论定子还是电枢均由铁芯上的绕组构成)，电机中电
流有变化时就会产生自感电动势。
　　自感电动势方向由楞次定律，总是阻碍电流的变化。所以电流增加时自感电动势方向为
阻碍电流增加，电流减少时方向为阻碍电流减少。
　　所以，直流电动机断电时，自感电动势方向必与电源电动势方向相同，即如果电源未断
开，沿环路是叠加的。
　　从能量角度看，自感电动势是铁芯中储存的磁场能量需要释放。自感电动势高，表明磁
场能量释放得快。如果没有自感电动势产生电流的回路，自感电动势将达到很高的数值，可
能造成开关拉电弧甚至绕组绝缘损坏，所以较大功率的直流串激电动机不允许直接拉闸断电
，必须先将电动机中电流减到相当小再断电或先与电动机并联电阻再断电。并激电动机则不
存在此问题。至于什么是串激什么是并激，请参考电机学教材。
　　所谓反电动势，则是由于电动机在转动，绕组导体切割磁力线(本质上仍是磁链变化)而
产生的，电动机不动则没有反电动势(电动机堵转情况就是如此，因不存在反电动势，电流
大为增加)。其方向在直流电动机正常工作例如直流电动机拖动水泵抽水时必是与电源电动
势方向相反。直流电动机旋转方向不变，反电动势方向也不变。
　　从能量角度看，反电动势是电流对反电动势做功，将电能转换成机械能。当电源断电时
因电动机旋转方向不变，反电动势方向也不变。此时若与电动机并联有电阻，则反电动势将
产生电流，转子储存的机械能转换成电阻发热，使电动机较迅速停转。
　　由此，自感电动势与反电动势没有关系。当直流电动机电源断电时，自感电动势与反电
动势方向相反。
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maychang 发表于
　　自感电动势和反电动势是完全不同的两回事。
　　自感电动势是因为电机具有电感(无论定子还是电枢均由铁 ...
maychang你好，那我断电后将电机正负极短接，电机会立马停下来，很多书上说是利用反电动势使电机停下来的，但是此时电机的自感电动势呢，按道理，反电动势不会大于电机供电的电源电压，但是自感电动势在断电瞬间会比反电动势大很多吧，那电流的方向应该是和自感电动势方向相同的，不会有那种短接后刹车，我现在不明白的是掉电短接刹车是不是证明反电动势比自感电动势大，或是自感电动势仅仅在于一瞬间
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maychang老前辈说的很好。
似乎搞清楚方向，对电子工程师比不是最重要。
把问题简化就好。
我就记得电能和动能的关系，以及电流方向不能突变，好像就足够了。
电机的电压、转速、负载大小、反电动势大小，应该有一个公式的。
移动通信设计，GPS防盗定位终端设计。各种电子产品设计，温度仪表设计专家。
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唔！…学习了…自感和反感不是一会事呀！…？？？
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自感电动势在断电瞬间起作用，持续到储藏在电机线圈里的能量放完为止，一般的电机可能几十个毫秒就放完了。反电动势是由于停电后，电机转子和负载的机械惯性拖动转子继续转而产生，属于发电机发出的电，持续到电机停下来为止。
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jxj311 发表于
maychang你好，那我断电后将电机正负极短接，电机会立马停下来，很多书上说是利用反电动势使电机停下来的 ...
断电后短路电机两端确实是反电动势做功转换成热，使电机迅速停止转动。
自感电动势仍存在，断电后很短时间内自感电动势比反电动势高，电流将按照原方向流动，即自感电动势对电机转子做功(使转子加速转动)，但如8楼所言，自感电动势释放铁芯磁场能量时间很短，磁场能量和转子惯性(包括负载机械惯性)储能相比较小得多(相差两个数量级以上)，因此看不出转子加速，随后则是由于反电动势做功，转子迅速停止。
反电动势做功使转子迅速停止过程，电流方向与正常工作时相反，且电流数值随转子转速降低而减小。在此电流变化过程中也存在自感电动势，但不起主要作用。
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maychang 发表于
断电后短路电机两端确实是反电动势做功转换成热，使电机迅速停止转动。
自感电动势仍存在，断电后很短时 ...
明白了，谢谢
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ocon 发表于
自感电动势在断电瞬间起作用，持续到储藏在电机线圈里的能量放完为止，一般的电机可能几十个毫秒就放完了。 ...
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电动机等效为一个电感，电阻和一个和转速n成正比的电压源，在启动或者制动的时候，电流会发生变化，电感就会充电放点。方向你根据楞磁定律判断。电感放电的时候相当于电流源……
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有谁知道反电动势如何测量？
一个人要成就一番事业，需要高人指点、贵人相助、家人相随、小人监督！！！！！
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就是这么个玩意，
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maychang 发表于
断电后短路电机两端确实是反电动势做功转换成热，使电机迅速停止转动。
自感电动势仍存在，断电后很短时 ...
maychang,你好！
请问直流有刷电动机在正常工作情况下，电机正负极会否出现瞬间高压？我的40V电机在运作过程会烧电池电路板，电机正常运转是有换向器的，在换向的瞬间电流被切断（有些电机甚至在换向器处产生电弧，打火花），电阻趋向无穷，自感电动势对输入电路产生高压叠加，你觉得我这样解释合理不？
是电池通过机械开关直接接电机的；电机规格40V 450W。
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mrjackyu 发表于
maychang,你好！
请问直流有刷电动机在正常工作情况下，电机正负极会否出现瞬间高压？我的40V电机在运作 ...
既然“是电池通过机械开关直接接电机的”，怎么“会烧电池电路板”？
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maychang 发表于
既然“是电池通过机械开关直接接电机的”，怎么“会烧电池电路板”？
我也不明白，但是我们的电子工程师在电池两端并一个60V 5K的TVS就搞定了，如果是接TVS搞定，说明是有瞬间高压击穿电池控制芯片，我问他为什么有瞬间高压，他也不知道，所以问问版主看看知道怎么回事不~~~呵呵
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mrjackyu 发表于
我也不明白，但是我们的电子工程师在电池两端并一个60V 5K的TVS就搞定了，如果是接TVS搞定，说明是有瞬间 ...
我在16楼回复，意思是说：电池通过机械开关直接接电机，并没有电路板，何以会烧电池电路板？
按照你17搂所说，你们的电池并非简单的电池，很可能附加了防短路防过流等等保护电路。烧毁的是这些保护电路而不是电池。
烧毁保护电路的原因是电流“倒流”，而电池自身是不怕电流“倒流”的(电池充电时电流就是倒流的)。
不一定要并联TVS，并联一支较大的电容亦可。并联电容的好处是理论上没有能量损耗，而TVS是耗能的。
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maychang 发表于
我在16楼回复，意思是说：电池通过机械开关直接接电机，并没有电路板，何以会烧电池电路板？
按照你17搂 ...
电池是好几个电芯组装在一起，达到40V，并通过PIC系列单片机控制设计的，具有20A保护，欠压保护等，（但是据我们电子工程说这个电池不咋地，呵呵，电池是其他分公司做的）
今天我拆开了那个开关，发现里面有电路板，有一个MOS管和NE555芯片，估计是用调脉宽占空比方式来调马达转速的；开关行程最低点就是正负极直接供电给马达，转速最高；开关输出给马达并联了一个二极管，应该是断电时放自感电流的；
电机是永磁直流有刷电动机，额定40V 450W；
我现在不明白的是：
没有加TVS（我们试过电容，可能容量不够还是会烧）为什么会烧电池，我知道是有很大的反向电动势，但是我不知道是什么地方产生这个反向电动势；是电动机产生的杂波吗？还是开关上mos管导致的？
如果是电动机产生的，反电动势不可能超过输入电压，所以这个可能被排除；
自感电动势有两种情况，如果电流减少，那么自感电动势与电源叠加，又因为有二极管接通正负，自感电动势会通过二极管回到电机；如果电流增加（负载加大，特别是电流正在减少然后突然升高），自感电动势与电源反向，是不是因为这个原因呢？
电池烧板是电池本身保护没到位，加TVS保护相当于电池要做的事情推到产品上做了，电池应该可以做大波动的保护，对吧？
我是做产品结构的，想转行过去做电子，望多多指教，谢谢~！
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mrjackyu 发表于
电池是好几个电芯组装在一起，达到40V，并通过PIC系列单片机控制设计的，具有20A保护，欠压保护 ...
没有看到具体电路，不好说。
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& &&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，其方向符合法拉第定律和楞次定律，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。& & 反电动势是指与电源的电动势方向相反的电动势。电路中存在多个电源时可能出现反电动势。比如同一导轨回路上的两根金属棒切割磁场的速度不等，有可能出现反电动势；动生电动势和感生电动势同时存在时可能出现反电动势。对线圈而言，其中的通电电流发生变化时就会在线圈的两端产生反电动势。比如LC振荡电路中电感线圈两端电压的变化与反电动势紧密联系；电动机线圈在转动时，反电动势也伴随产生了。& & 电动机的原理初中就能理解，是将电能转化为机械能的装置，通电的线圈在磁场里受到磁场对它的安培力的作用，使得线圈绕轴旋转。安培力是线圈转动的动力来源。如果我们只看到安培力的动力作用，电动机的线圈会不断地加速，这显然是不可能的，因为每个电动机都有一个最大的转速。这个最大的转速是如何形成的呢？& & 通电瞬间线圈几乎不动而电流最大，安培力产生的转动力矩远大于阻力矩，线圈开始转动。线圈转动时它就开始切割磁感线，在线圈中产生一个“反向电动势E反”，与加载在线圈外部的电势差U（外部电源提供）相反，起减小电流的作用。开始时刻反向电动势很小，电流很大，安培力的转动力矩较大，转速逐渐加大。随着转速的加大，反向电动势增大，线圈中的电流也就减小了，安培力的转动力矩减小到与阻力矩抗衡时就是电动机的最大速度的时候。
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