《电器学》课程设计-原稿

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1、辽宁工程技术大学电器学课程设计1　电磁铁的反力特性电磁系统的衔铁在运动过程中要克服机械负载的作用力而做功，电磁系统的主要任务就是克服这种反作用力。机械负载性质的反作用力与衔铁行程之间的关系称为反力特性。反力特性与吸力特性实质上是矛盾的统一。对于一般的电磁系统来说，衔铁的吸合主要靠电磁吸力，其释放则主要靠反力作用。常见的几种反力特性，如下几种图：图a瞬时脱扣机构的反力特性、图b起重性质负载的反力特性、图c弹簧性质负载的反力特性、图d、e具有多级弹簧负载时的反力特性、图f永久磁铁机构的反力特性图1-1电磁系统的反力特性凡含电磁系统的电器，其静态吸力特性与反力特性配

2、合的适当与否，是决定其动态、静态特性指标以及工作性能优劣的主要因素。吸力—反力特性配合还应保证电磁系统，特别是励磁线圈在电网电压的上限时不致过热。总之，对于继电特性的电气元件，其动作值、释放值以及返回系数乃至其寿命和工作可靠性，无不取决于吸力—反力特性的配合。25辽宁工程技术大学电器学课程设计对于继电特性电器元件的要求就是：在动作电压（或电流）下，吸力特性应处处高于反力特性，而在释放电压（或电流）下，吸力特性则应处处低于反力特性，显然，采取这种配合方式，在吸合和释放过程中都不会发生中途被卡住的现象。如图1-2图1-2吸力反力特性的配合25辽宁工程技术大学电器学

3、课程设计2选择设计点电磁铁反力特性曲线如图2-1，反力特性曲线上任一点的反力与工作气隙值的乘积越大，电磁铁工作越困难，因此应选择值最大的一点作为设计点，以和表示设计点的反力及工作气隙值。要保证电磁铁可靠动作，静态吸力特性必须在反力特性的上面，如图2-2。开始设计时，由于吸力特性未知，故要选择一个设计点，一般电磁铁都选择衔铁在释放位置的点作为设计点，在该点应该保证吸力可以克服反力而使衔铁动作，衔铁打开位置的吸力称为初始吸力，以及和表示设计点的气隙和吸力。对于接触器使用的电磁铁，由于主触头刚接触处，反力特性有一突跳点，这一点上电磁铁工作最频繁，必须取点为设计点。设

4、计点上的，可由已知反力特性上对应的反力来确定。为了使电磁铁工作可靠，往往引入一个安全系数，则吸力值为：（2-1）系数为考虑计算和制造中产生的偏差所加的安全欲度。的值在不同情况下变化很大，它应根据具体情况而定，一下推荐一些数据作为设计中参考：对快速继电器，；对小功率继电器，；对控制继电器和电磁阀，；对接触器和磁力起动器，；对牵引电磁铁和制动电磁铁，。当电器的制造工艺稳定时，取较小值，反之，应该较大值。25辽宁工程技术大学电器学课程设计图2-1按电磁铁反力特性选择设计点图2-2电磁铁吸力与反力特性25辽宁工程技术大学电器学课程设计3选择电磁铁的结构形式3.1从特性

5、配合来选择电磁铁的结构形式选择电磁铁的结构形式应从电磁铁的工作任务及反力特性，例如，对于不要求速度动作的接触器电磁铁，应使吸力特性形状尽量与反力特性形状一致，在衔铁吸合过程中，吸力特性应高于反力特性，但两则之间所夹面积应比较小，以减少动作功率和材料消耗，提高电器寿命。对于要求速度动作的电磁铁，则吸力特性应远高于反力特性，以减少动作时间。3.2用结构因数来选择电磁铁的结构形式按电磁铁的特性配合初选电磁铁的结构形式之后，在计算结构因数,来减产所旋结构形状时候恰当,按下式计算：（3-1）由已知知,对接触器和磁力起动器而言，安全系数，故取由（2-1）式得：由（3-1）

6、式得：从大量电磁铁设计资料中的知，各种不同形式的电磁铁，都有一个最适宜的值，见表3-1所示，在此范围内，可以使电磁铁做单位机械功所需要材料重量最小；按所计算出的值可以从表中找出最适宜的电磁铁结构形式，再根据电磁铁工作任务最后确定其结构形式。25辽宁工程技术大学电器学课程设计表3-1各种直流电磁铁最适宜的值序号电磁铁形式/()1单U形拍合式2单E形直动式或单U形直动式3装甲螺管式（铁心平顶）4装甲螺管式（铁心锥顶）5装甲螺管式（铁心锥顶）6装甲螺管式（无挡铁）由3-1表得知，采用U形拍合式比较合理，电磁铁的结构如图3-1图3-1直流拍合式电磁铁25辽宁工程技术大

7、学电器学课程设计4直流电磁铁的初步设计4.1计算铁心半径由查图4-1得工作气隙磁通密度，图4-1选取工作气隙磁通密度的曲线a—U形拍合式b—平面磁极螺管式由表4-1查得选择比值系数表4-1比值系数的推荐值比值系数拍合式电磁铁螺管式电磁铁小尺寸大尺寸短行程长行程25辽宁工程技术大学电器学课程设计在初步设计时，可以用麦克斯韦公式计算电磁铁的吸力，即：(4-1)设计点吸力为,即：（4-2）本次课程设计设计的电磁铁带极靴，磁极面积等于极靴面积，即：(4-3)为电磁铁极靴的比值系数，，即：（4-4）将式（4-2）（4-3）（4-4）代入（4-1）中，即：（4-5）由式（

8、4-5）计算铁心半径为：4.2计算极靴