Gegenelektromotorische Kraft entsteht, indem der Tendenz des Stromflusses in der Wicklung entgegengewirkt wird. Gegenelektromotorische Kraft entsteht in folgenden Situationen: (1) wenn Wechselstrom durch die Spule fließt; (2) wenn ein Leiter in ein magnetisches Wechselfeld gebracht wird; (3) wenn ein Leiter das magnetische Feld durchschneidet. Elektrische Geräte wie Relaisspulen, elektromagnetische Ventile, Schützspulen und Motorwicklungen erzeugen im Betrieb induzierte elektromotorische Kraft.
Die Erzeugung eines stationären Stroms erfordert zwei notwendige Bedingungen: erstens einen geschlossenen Leiterkreis. Zweitens, gegenelektromotorische Kraft. Wir können das Phänomen der induzierten elektromotorischen Kraft anhand eines Induktionsmotors verstehen: An die Statorwicklungen des Motors werden dreiphasige symmetrische Spannungen mit einer Differenz von 120 Grad angelegt, wodurch ein kreisförmiges rotierendes Magnetfeld erzeugt wird, sodass die in diesem rotierenden Magnetfeld platzierten Rotorstäbe einer elektromagnetischen Kraft ausgesetzt sind und von statischer zu rotierender Bewegung wechseln, wodurch in den Stäben ein induziertes Potenzial erzeugt wird und induzierter Strom durch den geschlossenen Kreis der Stäbe fließt, die durch die leitfähigen Endringe verbunden sind. Auf diese Weise wird in den Rotorstäben ein elektrisches Potenzial oder eine elektromotorische Kraft erzeugt und diese elektromotorische Kraft ist die sogenannte gegenelektromotorische Kraft. Bei einem Motor mit gewickeltem Rotor ist die Leerlaufspannung des Rotors eine typische gegenelektromotorische Kraft.
Verschiedene Motortypen weisen völlig unterschiedliche Veränderungen der Größe der gegenelektromotorischen Kraft auf. Die Größe der gegenelektromotorischen Kraft eines Asynchronmotors ändert sich jederzeit mit der Lastgröße, was zu sehr unterschiedlichen Wirkungsgradindikatoren unter verschiedenen Lastbedingungen führt. Bei einem Permanentmagnetmotor bleibt die Größe der gegenelektromotorischen Kraft unverändert, solange die Drehzahl unverändert bleibt, sodass die Wirkungsgradindikatoren unter verschiedenen Lastbedingungen grundsätzlich unverändert bleiben.
Die physikalische Bedeutung der Gegenelektromotorischen Kraft ist die elektromotorische Kraft, die dem Stromfluss oder der Stromänderung entgegenwirkt. In der Beziehung zur Umwandlung elektrischer Energie UIt = εIIt + I2Rt ist UIt die Eingangsenergie, z. B. die Eingangsenergie einer Batterie, eines Motors oder eines Transformators; I2Rt ist die Wärmeverlustenergie in jedem Stromkreis, die eine Art Wärmeverlustenergie darstellt. Je kleiner, desto besser; die Differenz zwischen Eingangsenergie und Wärmeverlustenergie ist der Anteil der Nutzenergie εIIt, der der Gegenelektromotorischen Kraft entspricht. Mit anderen Worten: Die Gegenelektromotorische Kraft dient der Erzeugung von Nutzenergie und ist umgekehrt proportional zum Wärmeverlust. Je größer die Wärmeverlustenergie, desto geringer die erzielbare Nutzenergie.
Objektiv betrachtet verbraucht die Gegen-EMK zwar elektrische Energie im Stromkreis, stellt aber keinen „Verlust“ dar. Der der Gegen-EMK entsprechende Teil der elektrischen Energie wird in nutzbare Energie für die elektrischen Geräte umgewandelt, beispielsweise in die mechanische Energie des Motors und die chemische Energie der Batterie.
Es ist ersichtlich, dass die Größe der Gegen-EMK die Stärke der Fähigkeit des elektrischen Geräts bedeutet, die gesamte Eingangsenergie in Nutzenergie umzuwandeln, und den Grad der Umwandlungsfähigkeit des elektrischen Geräts widerspiegelt.
Faktoren, die die Gegen-EMK bestimmen Bei Motorenprodukten sind die Anzahl der Statorwicklungen, die Rotorwinkelgeschwindigkeit, das vom Rotormagneten erzeugte Magnetfeld und der Luftspalt zwischen Stator und Rotor Faktoren, die die Gegen-EMK des Motors bestimmen. Bei der Motorkonstruktion werden das Rotormagnetfeld und die Anzahl der Statorwicklungen festgelegt. Daher ist der einzige Faktor, der die Gegen-EMK bestimmt, die Rotorwinkelgeschwindigkeit bzw. die Rotordrehzahl. Mit zunehmender Rotordrehzahl steigt auch die Gegen-EMK. Der Unterschied zwischen Statorinnendurchmesser und Rotoraußendurchmesser beeinflusst die Größe des magnetischen Flusses der Wicklung, was wiederum die Gegen-EMK beeinflusst.
Bei laufendem Motor ist Folgendes zu beachten: Wenn der Motor aufgrund eines zu hohen mechanischen Widerstands stehen bleibt, ist keine gegenelektromotorische Kraft vorhanden. Die Spule mit sehr geringem Widerstand ist direkt mit den beiden Enden der Stromversorgung verbunden. Der dadurch entstehende Strom ist sehr hoch, sodass der Motor leicht durchbrennen kann. Dieser Zustand tritt beim Motortest auf. Beispielsweise erfordert der Blockiertest, dass sich der Rotor des Motors im Stillstand befindet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Motor sehr groß und kann leicht durchbrennen. Derzeit verwenden die meisten Motorhersteller für den Blockiertest die Erfassung der Momentanwerte. Dadurch wird das Problem des Motordurchbrennens aufgrund langer Blockierzeiten grundsätzlich vermieden. Da jedoch jeder Motor von verschiedenen Faktoren wie der Montage beeinflusst wird, sind die erfassten Werte sehr unterschiedlich und können den Startzustand des Motors nicht genau wiedergeben.
Wenn die Versorgungsspannung des Motors deutlich unter der Normalspannung liegt, dreht sich die Motorspule nicht, es wird keine Gegenelektromotorische Kraft erzeugt und der Motor brennt leicht durch. Dieses Problem tritt häufig bei Motoren auf, die in temporären Leitungen eingesetzt werden. In temporären Leitungen werden beispielsweise Versorgungsleitungen verwendet. Da diese nur einmal verwendet werden und um Diebstahl zu verhindern, werden aus Kostengründen meist Aluminiumkerne verwendet. Dadurch ist der Spannungsabfall in der Leitung sehr groß, was zu einer unzureichenden Eingangsspannung für den Motor führt. Natürlich sollte die Gegenelektromotorische Kraft relativ gering sein. In schwerwiegenden Fällen lässt sich der Motor nur schwer starten oder lässt sich überhaupt nicht starten. Selbst wenn der Motor startet, läuft er in einem abnormalen Zustand mit hohem Strom und brennt leicht durch.
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