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。
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(二极管与线圈并联),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。
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。