電磁鐵的吸力計算

1、我將有關(guān)電磁鐵吸力的計算方法稍作整理，如下：1、凡線圈通以直流電的電磁鐵都稱之為直流電磁鐵。通常，直流電磁鐵的銜鐵和鐵心均由軟鋼和工程純鐵制成。當(dāng)電磁線圈接上電源時，線圈中就有了激磁電流，使電磁鐵回路中產(chǎn)生密集的磁通。該磁通作用于銜鐵，使銜鐵受到電磁吸力的作用產(chǎn)生運動。從實踐中發(fā)現(xiàn)，在同樣大小的氣隙δ下，鐵心的激磁安匝ＩＷ越大，作用于銜鐵的電磁吸力Ｆx就越大；或者說，在同樣大小的激磁安匝ＩＷ下，氣隙δ越小，作用于銜鐵的電磁吸力Ｆx就越大

2、。通過理論分析可知，電磁吸力Ｆx與ＩＷ和δ之間的關(guān)系可用下式來表達(dá)：Ｆx＝5.1I2（dLdδ）(其中L—線圈的電感)（1～1）在電磁鐵未飽和的情況下可以近似地認(rèn)為線圈電感L=W2Gδ(式中Gδ—氣隙的磁導(dǎo))。于是式（1～1）又可寫為Fx=5.1(IW)2dGδdδ（1～3）這就是說，作用于銜鐵的電磁吸力Fx是和電磁線圈激磁安匝數(shù)IW的平方以及氣隙磁導(dǎo)隨氣隙大小而改變的變化率dGδdδ成正比。氣隙磁導(dǎo)Gδ的大小是隨磁極的形狀和氣隙的大小

3、而改變的。如果氣隙中的磁通Φδ為均勻分布，則氣隙磁導(dǎo)可以表示為：Gδ=μ0（KSδ）（亨）（1～4）式中：μ0—空氣的磁導(dǎo)率，=1.25108(亨厘米)；S－決定磁導(dǎo)和電磁吸力的銜鐵面面積（厘米2）；δ—氣隙長度，即磁極間的距離（厘米）；K—考慮到磁通能從磁極邊緣擴張通過氣隙的一個系數(shù)，它大于1，而且δ值越大，K值也就越大?？梢酝茖?dǎo)出：dGδdδ=－μ0（Sδ2）于是有：Fx=－5.1｛μ0(IW)2Sδ｝式中的負(fù)號表示隨著氣隙δ的減小

4、，電磁吸力Fx隨之增大，若不考慮磁極邊緣存在的擴散磁通的影響（K≈1），則氣隙磁感強度為：B=ΦS=｛（IW）Gδ｝S=｛（IW）μ0S｝Sδ=（IWμ0）δ激磁電流I與銜鐵行程δ成正比。交流電磁鐵的吸力特性一般比較平坦，令B=BmSinωt，根據(jù)（15），有Fx=（15000）2SBm2Sin2ωt=（15000）2SBm2｛(1cos2ωt)2｝若令電磁吸力最大值Fm=(Bm5000)2S時，則上式可以寫成：Fx=Fm=（1cos2

5、ωt）2=Fm2Fm2cos2ωt若令電磁吸力不變分量F0=Fm2時，則得Fx=F0（1cos2ωt）（1～8）由此可見，交流電磁鐵的電磁吸力是一個二倍電源頻率的周期性變量。它有兩個分量：一個是恒定分量F0，其值為最大吸力值Fm之半；另一個是交變分量Fm=F0cos2ωt，其幅值變?yōu)樽畲笪χ抵?，但以二倍電源頻率變化?？偟碾姶盼x則在從0～Fm的范圍內(nèi)變化這就是交流電磁鐵產(chǎn)生脈動和噪聲的原因。電磁鐵工作過程中，其銜鐵始終受到釋放彈