电磁铁和电磁继电器课件.pptxVIP

电磁铁和电磁继电器 电磁铁和电磁继电器都是利用电磁力（或力矩)把电能（或电信号)转换成机械能（或位移信号)的电磁元件。由工作原理可知，电磁铁主要由励磁线圈、静止铁心、衔铁（动铁心)和返回弹簧等组成。按照产生电磁吸力的原理，电磁铁可分为三大类，如图1.0.2所示，即拍合式、吸入式和旋转式。电磁继电器、接触器的工作原理与电磁铁相同，只是结构上增加了触头（或触点)系统。 按励磁电流的不同，电磁铁可分为直流和交流电磁铁两大类。 下一页 返回 图1.0.2 电磁铁的分类（a）拍合式；（b）吸入式；（c）旋转式1-动铁心；2-线圈；3-静铁心；4-导磁外壳；5-旋转衔铁返回 1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特性电磁铁是靠电磁吸力（或力矩)做功的。电磁铁作为能量转换装置，通过磁场作媒介，把输入的电能转换为机械能。因此讨论电磁铁的吸力和吸力特性，先要分析电磁铁中的能量关系。1.1.1 电磁铁中的能量转换 图1.1.1所示的直流拍合式电磁铁中，假设电压U、电流i、电势e和磁通Φ为相关方向。衔铁位移以静铁心端面为坐标原点，向上为正。为讨论方便做如下假设：（1)认为铁心不饱和（铁心导磁系数μFe为常数)；（2)忽略漏磁影响；（3)当工作气隙δ1变化时，铁心饱和程度不变； 上一页 下一页 图1.1.1 直流电磁铁原理图返回 1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特性（4)衔铁与静止铁心之间的气隙为δ1，并保持δ1不变，即衔铁不动。当开关K合上瞬间，由于线圈存在自感，电流不能马上达到稳定状态，根据电路的基尔霍夫第二定律，此时电路平衡方程式为 e=iR-U U=-e+iR= (1.1.1)式中，R——线圈回路总电阻；e——线圈的自感电势；Ψ——线圈的磁链，Ψ=NΦ；N——线圈匝数。对直流电磁铁，当电流达到稳定后, =0,自感电势为零，I=上一页 下一页 1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特性将式（1.1.1)两边乘以idt，并积分得 = + (1.1.2)式中， ——从0到t1时间内电源提供的能量； ——从0到t1时间内电阻消耗的能量； ——从0到t1时间内转换为磁场的能量。 上一页 下一页 1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特 转换为磁场的能量一部分储存在铁心内，另一部分储存在气隙内。这可用图解法求出。如图1.1.2所示的磁系统的总磁势Fm=IN。当气隙为δ1时，气隙磁导线AB1的斜率tanα1= ，它与该系统磁化曲线OB1的交点B1即为此时该磁系统的工作点。此时铁心内磁压降 如图中OC1，气隙内磁压降 为C1A。Fm=IN= + 。该磁系统由t=0到t1时刻，主磁通 由0到Φδ1，转换为磁场内储存的总磁能上一页 下一页 图1.1.2 线性磁系统的磁场能量返回 1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特性 = = = =上一页 下一页 1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特性1.1.2 电磁铁的静吸力特征 电磁铁的静吸力特性是指衔铁处在不同位置并且静止时，保持线圈电流（磁势)不变的情况下，作用在衔铁上的电磁吸力Fd（或电磁力矩Md)和工作气隙δ的关系，即Fd=f（δ)或Md=f（α)。 设时间从t1→t2时，衔铁在电磁力作用下做机械运动，电磁力方向指向静铁心端面，那么气隙δ1下降到δ2，此时气隙磁阻为δ2/(μ0A)，A为气隙截面积，相应气隙磁导线斜率tanα2=μ0A/δ2，大于tanα1=μ0A/δ1，如图1.1.3所示。前面已求出当气隙为δ1时磁场储存的能量 上一页 下一页 图1.1.3 图解法求线性磁系统的电磁吸力返回 1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特性 = 当气隙为δ2时磁场储存的能量为 = 电磁铁线圈始终接在电源上，时间从t1→t2，δ1下降到δ2时，该磁系统又从电源吸收了一部分能量，并转换为磁场能量，所增加的磁场能量由 可求出，以Wm表示。  上一页 下一页 1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特性 Wm= = 由能量守恒定律，磁系统原来储存的能量 ，又从电源吸收的能量Wm和现在磁系统所储存的能量 及电磁力作用下衔铁从δ1移动到δ2所做的机械功ΔW平衡。机械功ΔW=Fdp(δ2－δ1)=－FdpΔδ。用式表