低压电器讲稿-电磁铁的设计与计算

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电磁铁的设计计算

电磁铁的设计计算1原始数据YDF-42 电磁铁为直流电磁铁工作制式为长期根据产品技术条件已知电磁铁的工作参数额定工作电压UH=24V额定工作电压时的工作电流IH ≤1A 2 测试数据测试参数工作行程δ=1mm 吸力F=7.5kg 电阻R=3.5Ω4 设计程序根据已测绘出的基本尺寸通过理论计算确定线圈的主要参数并验算校核所设计出的电磁铁性能4.1 确定衔铁直径dc电磁铁衔铁的工作行程比较小因此电磁吸力计算时只需考虑表面力的作用已知工作行程δ=1mm 时的吸合力F=7.5kg 则电磁铁的结构因数K =F／δ7.5／0.1=27 (1)电磁铁的结构形式应为平面柱挡板中心管式根据结构因数查参考资料，可得磁感应强度BP=10000 高斯当线圈长度比衔铁行程大的多时,可以不考虑螺管力的作用,认为全部吸力都由表面力产生由吸力公式F= （Bp/5000）2×Π／4×dc2 (2) 式中Bp磁感应强度(高斯) dc 活动铁心直径(毫米)可以求得衔铁直径为dc=5800×FBp=5800×7.510000=1.59cm=15.9mm取dc=16 mm4.2 确定外壳内径D2在螺管式电磁铁产品中它的内径D2与铁心直径dc之比值n 约为2~ 3 ,选取n=2.7 D2=n ×dc=2.76×16=28.16 毫米(3) 式中D2 外壳内径毫米 4.3 确定线圈厚度bk=D2−dc2−Δ(4)式中bk -----线圈厚度毫米Δ------线圈骨架及绝缘厚度毫米今取Δ=1.7 毫米bk=28.16−162−1.7 =4.38毫米今取bk=5 毫米 4.4 确定线圈长度线圈的高度lk与厚度bk比值为β,则线圈高度lk=β×bk (5) lk------线圈长度毫米β值根据参考资料选取经验数据为β=3.4 则线圈高度lk=β×bk=3.4×5=17毫米 4.5 确定导线直径导线直径d=4×ρ×Dcp×IWU(6)式中平均直径Dcp=dc+bk=0.016+0.005=0.021( 米) IW-----线圈磁势(安匝)IW= (IW)z + (IW) cm+ (IW)k式中(IW)z ------消耗在气隙中的磁势(IW)z=Bp×δμ0×10−8(IW) cm和(IW)k 消耗在铁心中和非工作气隙中磁势的安匝数约为总磁势的15~30% ，即(IW) cm+ (IW)k=α×(IW)式中α=0.15 ~0.3由此可得线圈的磁势为(IW)=Bp×δμ0×(1−α)×10−8 (安匝) (7)式中Bp单位为高斯，δ单位为厘米空气导磁系数μ0=1.25 ×10−8亨/厘米电磁铁在实际应用时电压可能降低至85%UH 为了保证在电压降低后电磁铁仍然能够可靠地工作上式计算所得安匝数应该是指电压降低至0.85UH时的磁势用(IW)1表示(IW)1=10000×0.11.25×10−8×(1−0.3)×10−8=1143安匝显然，电源电压为额定值时的磁势为IW=(IW)10.85=1344 安匝电磁铁容许最高工作温度240℃，由参考资料选取电阻系数ρ=0.03208 欧. 毫米2米d= 4ρ∗Dcp∗IWU= 4×0.03208×0.021×134424=0.388 毫米查线规表其最邻近的直径为d=0.41 毫米带绝缘后的直径d =0.45 毫米4.6 确定线圈匝数WW=1.28(IW)jd2(8)式中j ---容许电流密度(安毫米2) ，j=Iq=4UπRd2=4×24π×3.5×0.412=51安毫米2(9)W=1.28(IW)jd2=1.28×134451×0.412=200 匝 4.7 确定电阻线圈平均匝长lcp=π(DH+D1)2(10)DH=D1+2bk (11) D 1=dc+2Δ(12)式中DH ---线圈外直径D1 ---线圈内直径D1=dc+2Δ=16+2×1.7=19.4毫米DH=D1+2bk=19.4+2×4.38=27.4 毫米lcp=π(DH+D1)2=π(27.4+13.4)2=64 毫米=0.064 米线圈电阻下载文档到电脑，查找使用更方便1下载券1385人已下载下载还剩2页未读，继续阅读R=ρ40∗lcp∗wπ4∗d2=0.01991×0.064×1093π4×0.252=28 欧(13)现在已初步确定了电磁铁的结构尺寸绘制电磁铁结构草图如图 25 特性验算虽然根据设计要求已完成了初步设计但是由于在初步设计中作了不少简化有些参数的选择和估计是极其近似的因此为了电磁铁的工作可靠起见还需要根据初步设计的结构尺寸和数据做进一步详细的验算 5.1 吸力计算F=(Φ5000)2∗1S(1+αδ)(14)忽略铁磁阻和漏磁通这样气隙中的磁通ΦZ=IW∗GZ∗10−8 (15) 式中磁导GZ =μ0∗πdC24δ(16)式中空气导磁系数μ0=1.25 ×10−8亨/厘米GZ =μ0∗πdC24δ=1.25 ×10−8×π×1.024×0.065=15×10−8亨ΦZ=IW∗GZ∗10−8=961×15×10−8×108=14415 麦式中α-----修正系数取α=4S -------铁心截面积S=πdC24=π×1.024=0.785 厘米2(17) F=(Φ5000)2∗1S(1+αδ)=(144155000)2∗10.785×(1+4×0.065)=8.4 公斤可见吸力是满足设计要求的 5.2 线圈温升计算线圈容许温升θ=110℃，查参考资料可得散热系数为μm=12.89×10−4瓦厘米2金属骨架线圈其传导能力较强ηm≈1.7 线圈的散热表面S= πDH+ ηmD1 lk=(2.74+1.7×1.34 )×2.38=37.5 厘米 2线圈温升θ=PμmS=412.89×10−4×37.5=82.7℃(18)温升小于110℃可见是合格的。

电磁铁设计计算书

电磁铁设计计算书河北科技大学电气工程学院张刚电磁铁设计中有许多计算方法，但有许多计算原理表达的不够清晰，本人参照“电磁铁设计手册”一书，对相关内容进行了整理补充，完成了一个直流110V 拍合式电磁铁的计算。

设计一个拍合式电磁铁，它的额定工作行程为4mm ，该行程时的电磁吸力为0.8公斤，用在电压110V 直流电路上，线圈容许温升为65℃。

1) 初步设计第一步：计算极靴直径电磁铁的结构因数为：2.2K φ==≈查空气气隙磁感应强度与结构因数的经济表格，如下图所示：从图中可查得，气隙磁感应强度最好取为p B =2000Gs 。

极靴的表面积为：222500050000.852000n p S F cm B ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭极靴直径为：2.52n d cm === 取n d =2.5cm ，则24.9n S cm =。

磁感应强度p B 增加为2040Gs 。

第二步，计算铁芯直径材料采用低碳钢，其磁感应强度取cm B =11000Gs ，漏磁系数σ取2，则：222040 4.91.1811000p ncm cmB S S cm B σ⨯⨯===铁芯直径为：1.52c d cm ===取 1.5c d cm =，则21.77cm S cm =第三步，计算线圈磁动势线圈的磁动势NI 为工作气隙磁动势、铁芯磁动势和非工作气隙磁动势的和，记为：()()()cm n NI NI NI NI δ=++计算中，可取：()()()cm n NI NI a NI +=这里a=0.15~0.3,也就是铁芯磁动势和非工作气隙磁动势的和约占总磁动势的15%~30%。

因此，线圈的磁动势应为：()()()427102040100.4109321141010.3ppB B NI a a δμδμπ---⋅⨯⨯⨯==⋅=≈--⨯-安匝系统一般要求电压降到85%U n 时仍能正常工作，在额定电压U n 下的磁动势为：()110950.85NI NI ==安匝计算温升时，一般取额定电压U n 的1.05~1.1倍，此时的磁动势为：()2 1.051150NI NI =⨯=安匝第四步,计算线圈尺寸 1)推导计算线圈厚度公式线圈的温升公式为：m PSθμ=⋅ 这里： θ：温升，单位℃；P ：功率，单位W ；m μ：线圈的散热系数，单位2/W cm ⋅℃；S ：线圈的散热表面积，单位2cm 。

电器课程设计--交流电磁铁的设计

电器课程设计–交流电磁铁的设计引言交流电磁铁是一种常见的电器元件，其用途广泛，包括电磁继电器、电动机等。

在本文档中，我们将介绍交流电磁铁的设计原理和步骤，并提供一些实用的设计指南。

设计原理交流电磁铁的工作原理是利用电流通过线圈产生的磁场来吸引磁性材料。

在正弦交流电流作用下，电流方向会不断变化，从而产生交变磁场，使磁铁产生吸力或推力。

交流电磁铁主要由线圈和铁芯组成。

线圈通电后，会在铁芯中产生磁场，铁芯的吸力或推力取决于线圈中的电流和铁芯的磁导率。

因此，设计交流电磁铁需要确定线圈的参数和铁芯的材料。

设计步骤步骤一：确定工作要求在设计交流电磁铁之前，首先需要明确其工作要求。

例如，要求电磁铁的吸力多大，工作频率是多少等。

根据工作要求，确定电磁铁的设计参数。

步骤二：计算线圈参数线圈是交流电磁铁的核心组成部分，其参数需要根据工作要求来计算。

首先，根据工作电压和电流来确定线圈的电阻和电感。

然后，根据所需磁场的强度和线圈的尺寸，计算线圈的匝数和截面积。

最后，根据线圈的材料特性，计算线圈的长度和直径。

步骤三：选择铁芯材料铁芯是交流电磁铁的另一个关键组成部分，其材料需要具有良好的导磁性能。

常用的铁芯材料包括硅钢片和铁氧体。

根据工作频率和工作要求，选择合适的铁芯材料。

步骤四：设计磁路设计合理的磁路是实现交流电磁铁设计要求的关键。

根据铁芯的形状和线圈的位置，确定磁路的结构和长度。

优化磁路设计可以提高交流电磁铁的性能。

步骤五：进行电磁仿真和验证在设计交流电磁铁完成后，可以通过电磁仿真软件对其进行仿真分析。

通过仿真，可以评估电磁铁的性能，优化设计参数。

同时，需要对设计的电磁铁进行实验验证，确保其符合工作要求。

设计指南在设计交流电磁铁时，以下几点是需要特别注意的：•安全性：交流电磁铁工作时会产生较大的磁场和吸力，需要采取相应的安全措施，以防止意外事故发生。

•热量排放：交流电磁铁在工作过程中会产生热量，需要考虑散热问题，以保证电磁铁的稳定工作。

电磁铁设计计算书

设计一个拍合式电磁铁，它的额定工作行程为4mm ，该行程时的电磁吸力为0.8公斤，用在电压110V 直流电路上，线圈容许温升为65℃。

1) 初步设计第一步：计算极靴直径电磁铁的结构因数为：0.82.2FK φδ==≈查空气气隙磁感应强度与结构因数的经济表格，如下图所示：从图中可查得，气隙磁感应强度最好取为p B =2000Gs 。

极靴的表面积为：222500050000.852000n p S F cm B ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭极靴直径为：4452.523.14nn S d cm π⨯=== 取n d =2.5cm ，则24.9n S cm =。

磁感应强度p B 增加为2040Gs 。

电磁铁的设计计算

电磁铁的设计计算一. 电磁铁的吸力计算1. 曳引机的静转矩T=[（1-φ）Q ·g ·D/（2i ）]×10-3式中：φ-------对重系数（0.4-0.5）g---------重力加速度 9.8m/s 2i----------曳引比Q---------额定负载 kgD--------曳引轮直径 mmT=[（1-Text1(3)）×Text1(0) ×9.8×Text1(1)/（2×Text1(2)）]×10-3 = Text1(16) Nm2. 制动力矩取安全系数S=1.75-2 取S= Text1(5)Mz=S ·T= Text1(5)×Text1(16)= Text1(6) Nm3. 电磁铁的额定开闸力u--------摩擦系数 0.4-0.5,取0.45；Dz------制动轮直径 Dz= Text1(8)mmF N = )321(1031L L L uD L M Z Z ++⨯ = Text1(6)×Text1(11)×103/(Text1(7)×Text1(6)×Text1(9))= Text1(12)NL1，L2，L3所示详见右图4. 电磁铁的过载能力F1----电磁铁的最大吸力；5. 所需电磁铁的最大吸力F1=1.5F N =1.5×Text1(12)= Text1(13)N6. 电磁铁的额定功率1021F P == Text1(14) W7. 电磁铁的额定工作电压，设计给定U N =110 V8. 额定工作电流NN U P I == Text2(13) A 9. 导线直径的确定（电密 J=5—6 A/mm 2 ） J= Text2(1) A/mm 2 裸线 JI d N π4'0== Text2(12) mm 绝缘后导线直径 d ’ = Text2(6) mm 10. 衔铁的直径（气隙磁密 B δ=0.9-1T ）取B δ= Text2(2) Tπδ215B F d X = = Text2(3)mm取 d X = Text2(7) mm(结构调整)11. 电磁铁的最大行程计算长度1312F =δ = Text2(4)mm 12. 电磁铁线圈匝数初值（后期计算的匝数必须大于初值） W1=31020⨯Id F X πδ = Text2(5)匝二. 线圈的结构设计1. 线圈厚度b k ，高度为L k线圈结构比43-==k k b L β 取 β= Text2(8) 线圈厚度b k =β1'W d = Text2(10)mm高度k k b L ∙=β=Text2(9)mm 2. 电磁铁窗口尺寸确定b=5b k /4= Text3(4) mmL D1=5L k /4= Text3(5) mm3. 吸盘长度L2=2 L D1/5= Text3(0) mm4. 线圈中径D m = d x +2c+b= Text2(7)+2×Text3(7)+ Text3(4)= Text3(6) mm5. 根据结构确定线圈匝数Nm Z I D d U W 410320∙∙∙=ρ= Text3(1) 匝 ρ-----电阻率取Text3(11)×10-26. 匝数初值确定误差计算%1001]12[⨯-W W W = Text3(2)% 若初值匝数与结构匝数>3% 应调整结构重新计算 1-6项，即调整中径D m （应<3%，目的是保证电磁铁的功率）7. 线圈匝数额定值221W W W N +== Text3(3)（匝） 8. 核算线圈槽满率 )21)(2(2'c L c b W d A N F --∙== Text3(9) % (应 ≤85%) 按计入填充系数1d t f L b J f W I A ∙∙∙∙== Text3(10)% （应≤75%） f t =0.5-0.57 (通过实验调整总结经验)9. 根据结构确定电磁铁的行程（或按标准确定）δN = Text3(12) （注δN < δ）10. 标准工作行程的电磁力= Text3(8) N (F 应F1)11. 结构设计具体的图纸设计12. 线圈电阻320104-⨯∙∙=d WD R m ρ= Text4(4) Ω 13. 电磁铁的实际功率损耗RU P G 2= = Text4(0)W 14. 电磁铁的温升计算SP G ∙=ατTD S=S1+ηm ·S2α-------线圈的散热系数65°时α=12.04×10-4 W/cm 270°时α=12.25×10-4 W/cm 280°时α=12.68×10-4 W/cm 2 （通常按80度计算）S1------线圈的外表面积S1= π·D1·L d = Text4(1) cm 2S2------线圈的内表面积S2=L D m ∙∙∙2πη= Text4(2) cm 2ηm -----散热系数，含金属骨架，ηm =1.7无骨架， ηm =0.9-1直接绕在铁芯上，ηm =2.4τ------线圈温升TD---- 通电率 40%（升降电梯），自动扶梯取100%=∙=TD SP G ατ Text4(5) 15. 电磁铁的最低启动电压，电磁力计算按标准最低启动电压 U 80 =80%U N = Text4(7) V线圈电流 RU I 80== Text4(6)A 16. 80%的U N 电磁吸力= Text4(9)NF 80 > F N 满足要求17. 温升变化后，电磁力计算线圈温升为90°C 时,电阻率ρ（90°C ）=2.236×10-2Ωmm 2/m 320104-⨯∙∙=d WD R m t t ρ= Text4(10)Ω 电流tt R U I == Text4(11)A 7222104)(28.6-⨯∙∙=δπX t t d W I F = Text4(8)N F t > F N 满足要求。

低压开关电器的电磁机构与计算

低压开关电器的电磁机构与计算低压开关电器的电磁机构是指开关电器中用于实现接通和断开电路的部分，它主要由电磁铁和机械传动装置组成。

在电磁机构的设计和计算中，需要考虑以下几个方面：电磁铁的选型和计算、机械传动装置的设计和计算、电磁铁和机械传动装置之间的协调性以及辅助装置的设计和计算。

首先，针对电磁铁的设计和计算，主要需要确定其工作电压、工作电流和动作特性。

在低压开关电器中，一般会使用电磁铁作为电源的驱动，使得电磁铁在通过工作电压和工作电流的驱动下完成接通和断开电路的动作。

因此，需要根据具体情况选择合适的电磁铁，以满足低压开关电器的要求。

在选型时需要考虑电磁铁的继电器特性，如吸合时间、释放时间等。

同时，还需要根据电磁铁的工作电流和电压大小进行电磁机构的计算，确保电磁铁能够正常工作。

其次，机械传动装置的设计和计算是电磁机构中的另一个重要方面。

机械传动装置主要用于将电磁铁的动作转化为开关机构的动作，实现电路的接通和断开。

在设计机械传动装置时，需要考虑转矩、行程、传动比等因素。

电磁机构的动作速度和转矩大小需要根据具体的应用场景进行计算和设计。

此外，还需要考虑机械传动装置的可靠性和耐久性，以确保开关电器的正常工作。

电磁铁和机械传动装置之间的协调性也是电磁机构设计的重要方面。

电磁铁的动作与机械传动装置的动作需要精确协调，以确保开关电器的准确可靠。

在设计过程中，需要根据具体情况优化电磁铁和机械传动装置之间的联动，确保其协调性。

此外，还需要考虑电磁机构的可靠性和安全性，避免出现故障和事故。

最后，辅助装置的设计和计算也是电磁机构设计的重要方面。

辅助装置主要用于促使电磁机构的动作或改变其动作方式，以满足具体的应用需求。

常见的辅助装置有励磁装置、储能装置、回路控制装置等。

在设计辅助装置时，需要根据电磁机构的具体要求进行计算和选择，确保其能够与电磁铁和机械传动装置协调工作。

综上所述，低压开关电器的电磁机构与计算涉及电磁铁和机械传动装置的设计和计算、电磁铁和机械传动装置之间的协调性以及辅助装置的设计和计算。

电磁铁理论计算

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。

电磁铁设计

Sn=F* =8.66
极靴直径：
= 增加到9.6 所以 =3608高斯
2.确定铁芯直径：
电磁铁的漏磁系数σ=2
铁芯材料采用低碳钢，铁芯磁感应强度取 =11000高斯
则铁芯截面： = =6.3
铁芯直径： =2.83cm取3cm
则： =7.07
3.确定线圈磁势：
带珐琅漆后直径为：0.42mm
6.决定线圈匝数
该线圈为反复短时工作制电磁铁所以
J=2.7安/毫米
匝数：w= =4290匝
7.修正线圈尺寸
= =11.23mm
故修正后线圈尺寸为12mm
8.确定导磁体尺寸：
线圈的内直径：D1= =31mm
线圈外直径： = +2* =55m
导磁体宽度：B= +2* =65m
电磁铁设计说明
定设计任务为：设计一个拍和式电磁铁，他的额定工作行程为3mm，该行程时的电磁吸力50N（5公斤），用在电压36v的直流电路上。线圈容许温升为65摄氏度。
初步设计
1.确定极靴：
电磁铁结构因数：K= &= /0.3=7.45
据此结构系数确定用拍和式磁铁
查上表：气隙磁感强度 =3800高斯
极靴表面积：
散热系数： =12.04x 瓦/平方厘米*摄氏度
查表
得：高和宽度之比：β=6
工作温度=105摄氏度
电阻系数：ρ=0.02339欧*平方毫米/米
充填系数： =0.4
则： = =12.49mm
取12.5mm则线圈高度：75mm
5.线圈直径：
线圈的平均直径：
= + =0.0425m
导线直径：d= =0.39mm=0.4mm
铁軛截面： =1.1* =693

电磁铁的设计计算

电磁铁的设计计算电磁铁是一种利用电流的磁场产生磁力的设备，常用于工业制造、电子设备、电动机、磁悬浮等领域。

在设计电磁铁时，需要考虑电流、匝数、导线材料、磁路形状等因素。

下面我们将逐步介绍电磁铁的设计计算。

首先，我们需要确定电磁铁所需的磁力大小。

这取决于具体的应用需求，比如提起多大负荷、吸附多大物体等。

一般而言，磁力的大小与电流、匝数成正比。

其次，需要确定所用导线的截面积和电流。

根据所需磁力和电流，可以利用安培定律计算所需的导线长度。

安培定律表明，磁场力和电流成正比。

然后，需要计算所需的匝数。

匝数越多，则磁力越大。

计算匝数时，我们需要知道导线的长度以及每匝的长度。

导线长度可以根据安培定律和导线的电阻来计算。

每匝的长度可以通过所需的匝数和导线长度来计算。

接下来，需要确定导线材料。

导线材料的选择应考虑到电阻、耐热性和成本等因素。

常用的导线材料包括铜和铝。

铜导线的电阻较低且耐热性好，但成本较高，适合用于需要高功率输出的场合。

铝导线的电阻较高，但成本较低，适合用于一些低功率应用。

最后，需要设计电磁铁的磁路形状。

磁路形状影响着磁力的大小和分布。

常见的磁路形状有U型、C型、磁铁板型等。

选择合适的磁路形状可以提高磁力的利用率。

在设计电磁铁时，还需要考虑一些其他因素，比如电源电压、工作环境温度、散热等。

电源电压决定了电流的大小，工作环境温度和散热决定了电磁铁的容量和稳定性。

总之，电磁铁的设计计算是一个综合考虑电流、匝数、导线材料、磁路形状等因素的过程。

根据具体的应用需求，我们可以计算出所需的磁力大小，选择适当的导线和磁路形状，设计出满足要求的电磁铁。

电磁铁计算公式-范本模板

第一章常用低压电器电器：电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用。

根据外界的信号和要求，自动或手动接通或断开电路,断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。

定义：一种能控制电能的器件.第一节电磁式低压电器的结构和工作原理●低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下电路的器件●高压电器：用于交流1200V、直流1500V以上电路的电器.电力传动系统的组成：1）主电路：由电动机、（接通、分断、控制电动机）接触器主触点等电器元件所组成。

特点：电流大2）控制电路:由接触器线圈、继电器等电器元件组成.特点：电流小●任务:按给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制.一、低压电器的分类1、按使用的系统1）低压配电电器用于低压供电系统。

电路出现故障（过载、短路、欠压、失压、断相、漏电等）起保护作用,断开故障电路。

（动动稳定性、热稳定性）例如：低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。

2）低压控制电器用于电力传动控制系统.能分断过载电流,但不能分断短路电流。

（通断能力、操作频率、电气和机械寿命等）例如：接触器、继电器、控制器及主令电器等。

2、按操作方式1)手动电器：刀开关、按钮、转换开关2)自动电器：低压断路器、接触器、继电器3、按工作原理1）电磁式电器：电磁机构控制电器动作2）非电量控制电器：非电磁式控制电器动作◆电磁式电器由感测和执行两部分组成。

感测部分（电磁机构）：接受外界输入的信号,使执行部分动作,实现控制的目的。

执行部分：触点系统.二、电磁机构电磁机构:通过电磁感应原理将电能转化成机械能。

电磁机构输入的电信号:电压、电流1、电磁机构的结构形式电磁机构组成:线圈、铁心(亦称静铁心）和衔铁(亦称动铁心），1）E形电磁铁：多用于交流电磁系统。

2）螺管式电磁铁:多用作索引电磁机构和自动开关的操作电磁机构，少数过电流继电器也采用。

低压开关电器的电磁机构与计算

低压开关电器电磁机构与计算低压开关电器的电磁机构由电磁线圈、铁芯和衔铁三部分组成。

电磁线圈分为直流线圈和交流线圈两种如图1所示，直流线圈需通入直流电，交流线圈则需通入交流电。

图1 低压开关电器的直流电磁系统和交流电磁系统1、交流电磁机构的吸力特性在交流电磁机构中，由于交流电磁线圈的电流与气隙δ成正比，所以在线圈通电瞬间而衔铁尚未闭合时，电流可能达到额定电流的5∽6倍。

如果衔铁卡住不能吸合，或频繁操作，线圈可能因过热而烧毁，所以在可靠性要求较高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构。

2、直流电磁机构的吸力特性在直流电磁机构中，电磁吸力与气隙的二次方成反比，所以衔铁闭合前后电磁吸力变化较大，但由于电磁线圈中的电流不变，所以直流电磁机构适用于动作频繁的场合。

3、吸力特性与反力特性当电磁线圈中通入电流后，线圈会产生磁通，而磁通会在铁芯和衔铁中产生电磁吸力，从而使得衔铁带动触头产生变位操作。

当线圈断电后，衔铁失去电磁吸力，复位弹簧将其拉回到初始位置，触头也随即复位。

由此可见，作用在衔铁上的力有两个，其一是电磁吸力，其二是反力。

电磁吸力由电磁机构产生，而反力则由复位弹簧、触头弹簧产生。

在电磁系统的吸合过程中，电磁吸力应大于反力，在释放过程中，反力应大于吸力。

见图2。

图2 吸力特性与反力特性的配合关系图2中，我们看到，电磁系统在吸合时吸力特性曲线高于反力特性曲线，电磁系统在释放时反力特性曲线高于吸力特性曲线。

然而吸力特性曲线1高于反力特性曲线2过多会增加不必要的能量损耗，并使衔铁对铁芯的冲击力增大，因此吸力特性曲线1与反力特性曲线2有部分交叉。

另外，图2中曲线2与曲线3之间所夹面积Sf也不宜过大。

我们来看著名的麦克斯韦电磁吸力公式，见式1。

FF XX=12BB2SSμμ0=Φ22μμ0SS式1 式1中：FX为电磁吸力/N（牛顿），B为气隙磁感应强度/T（特斯拉），S为磁极截面积/m2（平方米），Φ为铁芯中的磁通，μμ0=4ππ×10−7HH/mm。

低压电器讲稿-电磁铁的设计与计算

不带极靴的电磁铁，设计点的吸力
F0
B 2 S
20
B 2 • rc 2 20
rc
20 F0 B 2 •
带极靴的电磁铁
S rp2
设：p rp 1
rc
电磁铁极靴比值系数
F0
B 2 • rP 2 20
B 2 • p 2 rc 2 20
rc
20 F0 B 2 • p 2
B的选择
rc B
A A1 k A2
2 rc h k 2 rch
2h1 k rc
设线圈厚度比值系数
:n
2rc
A 2h 1 k rc 2nrc
2h 1 k 2n rc
➢ 计算线圈高度及厚度线圈高度计算
将所计算出来的参数代入牛顿公式,得
h
n 1 IN 22
2ktc kT w 1 2n k nrc
直流电压线圈匝数
d2N
ktc
4 h
N 4ktc h
d 2
直流电流线圈匝数
N IN 2
IN
直流电流线圈导线直径
d2N
ktc
4 h
d
4ktc h
N
第四节交流电磁铁的设计
➢ 交流电磁铁设计的特点交变磁通在导磁体中产生磁滞损耗和涡流损耗
为减小损耗的减轻发热,导磁体采用硅钢片叠成铁心截面为矩形,线圈为矮胖形
n a
交流电磁铁线圈形状大多为矮胖型，选择：
n 0.5 ~ 0.8
➢ 计算长期工作制时线圈高度
I 2R pch
KT A
pch : 线圈所包围部分的铁心损耗
A : 线圈的散热表面的面积
A 2a 2b 2h 2 2 2nah

低压电器课程设计任务书(电子版)

低压电器课程设计任务书一、课程名称：直流接触器电磁铁设计二、直流电磁铁课程设计的目的：掌握直流电磁铁的结构，培养学生的计算能力、制图能力和计算机的操作能力。

三、设计原始数据（一）反力特性有关参数1、主触头：2、辅助触头：3、释放弹簧：（二）、线圈额定电压及其允许波动范围：（三）、线圈绝缘耐热等级及允许温升（四）、工作制：三、计算反力特性并确定设计点：(一)、计算工作气隙值；(二)、计算各位置反力，并作反力特性曲线；(三)、确定设计点，并计算设计点吸力；(四)、计算结构因数，并据此选择电磁铁的结构形式；(五)、初步设计：包括铁心半径、极靴半径和极靴高度的没计算；线圈磁势的计算；线圈高度和厚度的计算；线圈导线直径和匝数的计算；电磁铁其它结构尺寸的计算；画电磁铁结构草图。

四、电磁铁的性能验算：(一)、验算线圈电阻及磁势；(二)、验算线圈温升；(三)、计算气隙磁导；(四)、磁路计算；(五)、设计点吸力的计算；(六)、计算电磁铁的铜重、铁重及经济重量；五、计算机优化设计(一)、将设计步骤用程序编写出来；(二)、对设计点的数据进行优化设计；(三)、将其它气隙的数据用计算机算出；六、制图：(一)、电磁铁部件装配图；(二)、零件图：包括铁芯、极靴、衔铁及磁轭零件图；(三)、线圈部件图。

七、课程设计的手算结果与计算机优化设计结果的比较并分析原因八、参考资料目录：(一)、《低压电器设计手册》·机械工业出版社；(二)、《电器学》·贺湘琰·机械工业出版社；(三)、《电器制造工艺学》·孟庆龙·机械工业出版社；(四)、《机械零件设计手册》·(第二版)上册·东北工学院；(五)、《机械制图手册》·梁德华等；(六)、《BASIC语言程序设计》；（七）、低压电器及其测试技术·方鸿法·机械工业出版社等。

低压电器中直流电磁铁线圈参数计算

低压电器中直流电磁铁线圈参数计算作者：吴建生曾谊朱千彬陆胜利李钱公陈威挺来源：《科学与财富》2020年第27期摘要：直流电磁铁是低压电器中重要执行元件，将电能转变为机械能的电器或电器部件。

根据实际设计情况快速地计算或修正电磁铁电磁铁线圈尺寸、直流电阻、线圈绕线直径等参数，使电磁吸力及电磁铁的可靠性达到直流电磁铁最优化设计需求。

关键词：磁通势;电磁铁结构;线圈导线匝数;线圈导线直径;线圈导线直流电阻0引言一般地，直流电磁铁磁场与电流大小、线圈绕线匝数及中心的铁磁体有关。

所以设计人员在设计电磁铁时，会注重线圈绕线的分布和铁磁体选择。

低压电器中涉及到的各种形式电磁铁是一种通电后对铁磁物质产生吸力，将电能转变机械能的电器或电器部件。

当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被通电螺线管产生的磁场所磁化，即磁化后的铁芯也变成了一个磁体，则大大增强磁场，从而使动铁芯可靠动作，属非永久磁铁，人为地将电磁铁磁性启动或消除。

因此在工业电器设计、制造、检验过程中经常涉及到电磁铁工作气隙、线圈匝数、直流电阻、线圈绕线直径及铁芯尺寸计算，线圈绕线材质、铁芯材质选择。

一般地，电磁铁的磁路及相关理论计算十分复杂和繁琐，通常在实际设计工作中，工程技术人员往往根据电磁铁结构、已知尺寸及参数计算待确定的技术参数。

再对所得数据进行试验验证和数据校核，使新设计的电磁铁具有结构简单、经济、可靠度高、寿命长等优点。

1、电磁铁线圈形状选择应根据实际情况设计成圆形或矩形状，同时应考虑到线圈是否需要骨架及线圈骨架材质选择，具体选择原则如下：矩形线圈主要用于交流电磁铁，交流中的导磁体磁通是交变的，系统中有涡流和磁滞损耗，方形线圈有利于散热，如交流接触器线圈通常设计成矩形;直流电磁铁导磁体多选用电工纯铁材料进行加工，同时圆形棒料有利于机械切削加工，故直流电磁铁线圈及线圈骨架多采用圆形。

2、电磁线圈计算2.1电磁铁计算已知数据（图1所示）①.电磁铁额定工作电压Ue（V）②.铁芯长度LC（m）③.铁芯半径rC（m）④.铁芯直径DC（m）⑤.铁芯与线圈之间间隙ΔC1（m）2.2外形尺寸计算①.线圈厚度 2nrC，n-线圈厚度比值系数，小尺寸电磁铁n=0.5～2.6;;;;;; 线圈绕线匝数计算0.8，大尺寸电磁铁n=0.25～0.5②.内径计算DC1DC2C12rCC1，式中ΔC1-线圈和铁芯之间间隙。