电磁铁吸力计算

采 用 两 个 线 圈 ， 克 服 这 个 缺 点 ． 设 电 磁 铁 的 铁 能 假 芯 和 衔 铁 的 截 面 积 相 等 ， 线 圈 的 匝 数 、 向 相 两 绕
一
设 电 磁 铁 线 圈 接 上 交 流 电 源 后 ， 磁 通 为 主
Hale Waihona Puke 瓯 ｓ （Ｊ 口 ， 略 线 圈 的 电 阻 和 漏 磁 ， 电 ｉ ａ ｎ ｔ＋ ） 忽 其
图 １所 示 电磁 铁 每极 吸力计 算 式［ 为 １ ］
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（） 表 明， ３ 式 电磁 吸 力 随 时 间 按 正 （ ）弦 规 余
２／ｏ 一 ２Ｚ Ｓ’ — Ｚ
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律 变 化 ， 频 率 为 电 源频 率 的 ２倍 ． 此 ， 使 用 其 因 在
电源 频 率 的脉 动值 ， 大 小为 其
收 稿 日期 ：０ １０ —９ ２ ０ — ６１ 作者简介 ： 建新 （９６ ）男 ， 北英 山人 ， 师 。 胡 １６一 。 湖 讲 主要 从 事 大 学 物 理 教 学 和 电工 技 术 研 究 ．
时会 产 生 振动 和 噪声 ， 降低 电磁 铁 的 使 用 寿命 ．
其 中， ５为 铁 芯 的横 截 面 积 ， 为 铁 芯 和衔 铁 之 间 Ｂ 气 隙 的磁 感应 强 度 ， 为 每极 磁 通．
２ 单 线 圈 三 芯 柱 交 流 电磁 铁 的 吸 力
当 图 ２所 示 电 磁 线 圈 加 上 交 流 电 压 【Ａ ，Ｂ时 ， 芯 柱 １ ２ ３的 磁 通 分 别 为 ／ 、 、 ２ 且 相 位 相 、、 ２ ／ ， 同 ， （ ）式 得 ， 磁 铁 的 吸 力 同 样 为 一 个 ２倍 于 由 １ 电

软磁材料的主要特征是：A、高的初始磁导率µ 和最大磁导率µ 。这表明软磁 材料对外磁场的灵敏度高，其目的在于提高功能功率。B、低的矫顽力 Hc。这表 明软磁材料既容易被外部磁场磁化，又容易受外部磁场或其他因素退磁，而切磁
滞回线窄，降低了磁化功率和磁滞损耗。C、高的饱和磁化强度 Ms 和低的剩余 磁感应强度 Br，这样可以节省资源，便于产品向轻薄短小方向发展，可迅速响 应外磁场极性（N‐S 极）的反转。D、此外，出于节省能源，降低噪声等方面考 虑，软磁材料还应具备低的铁损，高的电阻率，低的磁致伸缩系数等特征。
上式中，n′是磁介质表面的单位外法向矢量，第一项与体分布电流产生的磁矢
位表达式相同，第二项与面分布电流产生的磁矢位表达式相同。因此，磁化介质
所产生的磁矢位可以看作是等效体电流在真空中共同产生的。等效体电流和面电
流分别为
其中，n 是磁介质表面的外法向。这个等效电流叫做磁化电流，或叫束缚电流。 3、磁场强度
/
磷%：0.013；硅%：<0.050；铬%：<0.10.
2#增压阀
/
碳%：0.074；硫%：0.010；锰%：0.39；
/
磷%：0.011；硅%：<0.050；铬%：<0.10.
注：动铁芯、衔铁芯为铁基粉末冶金软磁材料。采用粉末冶金法制备复合软磁材
料，即将绝缘介质包覆于金属软磁粉末的表面，通过粉末冶金的方法制得软磁材
R dl
R dl R dl
a rcosθcosφ asinφ sinφ
a rcosθcosφ
rcosθ sinφ
rsinθ acosφ cosφ e dφ
rcosθsinφ
a rsinθcosφ dφ
由以上，得 P 点磁感应强度的解析解（精确解）表达式为：

电磁铁理论计算电磁铁广泛用于低压电器产品中,本文就电磁铁的结构、参数、铁心材料、故障现象、产生原因及排除故障的方法作了论述。

1电磁铁的结构在很多低压电器产品中,如断路器、接触器、继电器、电磁铁等,都使用“电磁铁”这种元件。

“电磁铁”一般由铁心[静铁心(主极铁心),动铁心(衔铁)]、线圈、分磁环(短路环,适用于交流电磁铁)、反作用力弹簧、磁轭等构成。

“电磁铁”,按结构型式可分：拍合式,形式,E形式,螺管式,转动式等,较多使用的是拍合式、形、E形；按电磁铁的励磁方式可分直流和交流两大类；按其用途可分电流线圈和电压线圈两种(断路器的短路保护瞬动电磁铁、液压式脱扣器的过载、短路保护线圈、电流继电器线圈等为电流线圈；欠电压脱扣器、分励脱扣器、电压继电器等为电压线圈)；按其工作制可分：八小时工作制,不间断工作制,断续周期工作制等。

2吸力与电磁铁各参数的关系电磁铁的吸力式中F——吸力；B——磁通密度(电磁铁动、静铁心工作气隙的磁通密度)；S——铁心极面的截面积；μ0——真空中的磁导率。

由于B(B=Φ/S)与IW或U(电压)等有关系,因此表现在直流电流或电压线圈上,吸力与电磁铁的参数略有不同。

(1)直流电磁铁电流线圈F=6.4(IW)2S/δ2(2)(拍合式)F=3.2(IW)2S/δ2(3)(形)电压线圈的F计算式与式(2)、(3)同(因为U=IR,R=l,线圈电阻中长度L与W等有关,最后仍可化为IW等式)。

(2)交流电磁铁电流线圈F=3.2(ImW)2S/δ2(4)(形)电压线圈各式中F——电磁铁铁心极面上的吸力；U——线圈两端施加的电压；Im——励磁电流的最大值；W——线圈的匝数；S——铁心极面的截面积；δ——工作气隙；L——铁心的磁路长度；g——单位长度的漏磁导；f——交流电的频率。

不论是直流或交流,电压U或等于IR,或U=E2＋(IR)2,均可化出励磁电流来。

从式(1)～(6)可见：吸力F与IW或线圈两端的电压的平方成正比,与铁心的截面积S成正比,与静铁心、动铁心(衔铁)间的工作气隙的平方成反比。

第十五章传动装置本章主要介绍了电力机车电器上常用的传动装置（电磁式、电空式）的作用、种类、组成、工作原理和特点、特性。

电器传动装置是有触点开关电器用来驱使电器运动部分（触头、接点）按规定进行动作的执行机构。

在电力机车电器上采用的主要是电磁传动装置和电空传动装置，其次还采用了手动、机械式传动装置，个别的还采用了电动机传动（如调压开关）。

电磁传动装置就是通过电磁铁把电磁能转变成机械能来驱动电器动作的机构。

电空传动装置是以电磁阀控制的压缩空气作为动力，驱使电器运动部分动作的机构，前者主要用于小型电器，后者主要用于较大容量的电器中。

第一节电磁传动装置一、电磁传动装置的基本组成和工作原理电磁传动装置是一种通过电磁铁把电磁能变成机械能来驱使电器触头动作的机构。

电磁传动装置实际上就是一个电磁铁，它的形式很多，比如：螺管式、直动式工形、U形等。

但它们的基本组成和工作原理却是相同的。

它主要由吸引线圈和磁系统组成。

以直流接触器所用的拍合式电磁铁为例，说明其组成和工作原理。

如图15—1所示：图15—1 拍合式电磁铁的结构1—线圈；2—铁心；3—衔铁；—止档；5—反力弹簧；6—工作气隙；7—常闭触头；8—常开触头。

它主要由线圈、静铁心、动铁心（衔铁）、极靴、反力弹簧、调节螺钉（止挡）、工作气隙等组成。

其工作原理是：当线圈接通电流后，线圈中产生磁势IW，在磁系统和工作Φ气隙所构成的回路中，产生碰通，其流向用右手螺线管法则确定。

在工作气隙两端的衔铁和极靴上产生异性磁极（N、S），衔铁受到电磁吸力，当这个吸力产生的转矩大于反力弹簧产生的转矩后，则衔铁将吸合，并带动触头动作（常开触头闭合，常闹触头打开）。

当线圈电流减小时，磁势减小，吸力也减小，如果吸力小于弹簧反力（归算后），衔铁在反力弹簧的作用下将打开，带动触头将处于另一工作位置（常开触头打开，常闭触头闭合）。

由此可见，只要控制电磁铁吸引线圈电流（或电压）就能通过触头来控制其他电器。