低压电器第五章.pdf

第五章 电磁铁的设计与计算 第五章 5-1 概述 一.电磁铁的作用 电磁铁 电磁能 机械能 是一种把电磁能转化为机械能的电磁元件。可作为组成开关 电器的一种部件，继电器、接触器的电磁系统，断路器的电磁脱 扣器等，也可单独成为一类电器，如牵引电磁铁、制动电磁铁、 起重电磁铁、电磁离合器等。 二.电磁铁的组成及结构形式 组成：线圈、铁心和衔铁 （有时可以没有衔铁，而以工作 物体作为可动被吸体）。 E型 按磁系统的形式 螺管式 结 盘式 构 直动 形 按衔铁运动方式 转动 式 直流 线圈电源 交流 三.电磁铁的特性 电磁特性(吸力特性F ＝F( δ)) 静特性 －衔铁不动 动特性 －计及电磁过渡过程和质量惯性。 发热特性 （T=T(t) ） 发热特性 是指电磁铁各部分的发热温升（线圈、交流电磁铁 （铁心））。 四.电磁铁的设计目标 在满足规定的工作要求（电磁特性和发热特性）确定电磁铁 的结构参数，如铁心、衔铁的几何尺寸，线圈的尺寸、匝数和线 径等。我们所学的工程设计方法是从满足静特性的要求来拟定。 有必要指出，电磁铁的结构是简单的，仅仅是导磁体和线圈 的组合，但它的设计和计算却相当复杂，主要是非均匀磁场及温 度场及电磁铁的磁性材料具有非线性的特性等。 五.电磁铁的设计原则 1.负载的反力特性和设计点的吸力和行程 反力特性—反力F 对衔铁行程（气隙 δ）的关系F ＝ f f F( δ) 。 电磁铁的反力是由运动部分的重力、反作用弹簧力、摩擦 力和其他机械力所组成。图所示为电磁铁及其负载特性。 1-铁心 2—线圈 3—极靴 4－衔铁 5－触头 6－触头弹 簧 7－转轴8－释放 弹簧 9－铁轭 δ 设计依据 为什么要讲负载的反力特性呢？那就是我们在设计电磁铁 时，要保证电磁铁可靠动作，就一定要使静态吸力特性F ＝f ( δ)必须在反力特性F ＝F( δ)之上。这是设计电磁铁的依据。 f 设计点选择 设计点——衔铁行程的某一点。由于开始设计时，电磁铁 的吸力特性尚不知道，因此，要在设计点上保证吸力特性可以 克服反力而使衔铁运动，一般设计点选在衔铁的释放位置，这 个位置的吸力称为初始吸力，对于接触器使用的电磁铁，由于 主触头在刚接触处，反力特性有一突跳点，这一点上电磁铁工 作最繁重，因此取这点为设计点。 设计点确定之后，要确定设计点上的吸力F ，为使电磁铁工 o 作可靠，F 必须比对应的F 大，因此要引入一个安全系数K ，则 o of