Gegenelektromotorische Kraft

Die Spannung, die zum Beispiel an einer Spule auftritt, ist auf eine Änderung des Stroms zurückzuführen, die eine Änderung des Magnetfelds innerhalb der Spule und damit der selbstinduzierten Spannung bewirkt. Die Polarität der Spannung ist zu jedem Zeitpunkt der Änderung der angelegten Spannung entgegengesetzt, um den Strom konstant zu halten.

Der Begriff der gegenelektromotorischen Kraft wird auch häufig verwendet, um sich auf die Spannung zu beziehen, die in Elektromotoren auftritt, bei denen eine relative Bewegung zwischen dem Anker und dem von den Feldspulen oder dem Dauermagnetfeld des Motors erzeugten Magnetfeld besteht und die somit auch als Generator wirken, während sie als Motor laufen. Dieser Effekt ist nicht auf die Induktivität des Motors zurückzuführen, die über das Faraday’sche Gesetz eine Spannung erzeugt, die einer Stromänderung entgegengesetzt ist, sondern auf ein anderes Phänomen. Das heißt, die Gegen-EMK ist ebenfalls auf die Induktivität und das Faradaysche Gesetz zurückzuführen, tritt aber auch dann auf, wenn sich der Motorstrom nicht ändert, und ergibt sich aus den geometrischen Überlegungen eines sich in einem Magnetfeld drehenden Ankers.

Diese Spannung liegt in Reihe mit der ursprünglich angelegten Spannung und ist dieser entgegengesetzt und wird als „gegenelektromotorische Kraft“ (nach der Lenzschen Regel) bezeichnet. Bei einer niedrigeren Gesamtspannung über dem Innenwiderstand des Motors sinkt der in den Motor fließende Strom, wenn sich der Motor schneller dreht. Eine praktische Anwendung dieses Phänomens ist die indirekte Messung der Motordrehzahl und -position, da die Gegen-EMK proportional zur Drehgeschwindigkeit des Ankers ist.

In der Motorsteuerung und Robotik bezieht sich die Gegen-EMK häufig auf die Verwendung der von einem sich drehenden Motor erzeugten Spannung, um die Drehgeschwindigkeit des Motors zu ermitteln und den Motor auf bestimmte Weise besser steuern zu können.

Um die Wirkung der Gegen-EMK eines Motors zu beobachten, kann man folgende einfache Übung durchführen: Bei eingeschaltetem Glühlampenlicht einen großen Motor wie eine Bohrmaschine, eine Säge, einen Klimakompressor oder einen Staubsauger anlaufen lassen. Während der Motor anläuft, kann das Licht kurz aufleuchten. Wenn sich der Anker nicht dreht (so genannter blockierter Rotor), gibt es keine Gegen-EMK und die Stromaufnahme des Motors ist recht hoch. Wenn der Anlaufstrom des Motors hoch genug ist, zieht er die Netzspannung so weit herunter, dass das Licht merklich gedimmt wird.