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第一篇执行元件
第一章电磁铁和电磁继电器
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第一篇执行元件
第一章电磁铁和电磁继电器
电磁铁的静吸力和静吸力特征
电磁继电器和接触器
新型继电器举例
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第一章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,,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。
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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
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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。
电磁铁中的能量转换
,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; 
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直流电磁铁原理图
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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= ()
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=
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电磁铁的静吸力和静吸力特性
将式()两边乘以idt,并积分得

= + ()
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。
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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。=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
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线性磁系统的磁场能量
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