电器学第3版 教学课件 ppt 作者 贺湘琰 李靖 第6章

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1、电 器 学（第3版）,机械工业出版社出版,制作者: 贺湘琰 李 靖 黄家麟 罗小丽 李晓慧 吴举秀,第 1 篇 电器原理,学习要点： 第1章 电器的电动力 第2章 电器的发热 第3章 电弧的产生与熄灭 第4章 电接触 第5章 电磁铁的磁路计算 第6章 电磁铁的特性与设计方法,第6章 电磁铁的特性与设计方法, 电磁铁的特性：静特性，反力特性，动特性。 静特性：吸力与工作特性曲线 反力特性：反力与工作特性曲线 ,6.1 概述,6.1 概 述, 静特性和反力特性应如何配合才能保证电磁铁可靠吸合？,6.2 电磁铁的反力特性,6.2.1 电磁铁反力特性的分类 反力不随工作气隙値变化的常値负载，反力特性是

2、直线。（曲线1） 反力随工作气隙値变化的负载，反力特性是斜线。（曲线2） 反力随工作气隙値变化的负载，反力特性是折线。（曲线3）,6.2 电磁铁的反力特性,6.2.2 电磁铁反力特性计算举例（图6-3）,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,6.3.1 能量平衡法 1、磁场能量：电磁铁的磁场能量是建立磁场过程中从产生磁场的电 源电能中转换来的。,（6-2）,（6-3）,（6-4）,（6-5）,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,（6-7）,6.3.1 能量平衡法 2、当工作气隙値由 变为 时，电磁铁的能量平衡关系。,（6-11）,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,（6-25）,6.3.1

3、 能量平衡法 3、能量平衡法的吸力计算公式,（6-26）,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,（6-27）,6.3.2 麦克斯韦公式法,（6-35）,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,（6-40）,6.3.3 交流电磁铁的吸力,（6-36）,（6-37）,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,6.3.3 交流电磁铁的分磁环的分析, 分磁环 为消除交流电磁铁的振动与噪声，故设置分磁环。,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,6.3.3 交流电磁铁的分磁环的分析 “嗡嗡声”俗称“交流声”, 分磁环 对磁路而言是一个磁抗，由于通过分磁环内磁通的相位落后与外磁通的影响，从而使产生的两个吸力不同时

4、为零，得到合成吸力，使吸力特性曲线与反力特性曲线的配合更恰当。,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,6.3.4 常用电磁铁的静吸力特性,1、电磁铁结构形式对其静吸力特性的影响 （1）直流电磁铁的吸力特性（图6 11） 单U形直动式电磁铁（图5 2（b） 拍合式电磁铁（图5 2（a） 有档铁装甲螺管式电磁铁（图5 2（g） 无档铁装甲螺管式电磁铁（图5 2（h）,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,6.3.4 常用电磁铁的静吸力特性, 单U形直动式电磁铁（曲线1） 拍合式电磁铁（曲线2） 有档铁装甲螺管式电磁铁（曲线3） 无档铁装甲螺管式电磁铁（曲线4）,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性

5、,6.3.4 常用电磁铁的静吸力特性,1、电磁铁结构形式对其静吸力特性的影响 （2）交流电磁铁的吸力特性（图6 12） 双U形直动式电磁铁（图5 2（c） 双E形直动式电磁铁（图5 4） 单U形和单E形电磁铁（图5 2（d） T形衔铁的单E形直动式电磁铁（图5 2（e） 有档铁装甲螺管式电磁铁 3）交流串联电磁铁的吸力特性,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,6.3.4 常用电磁铁的静吸力特性,1、电磁铁结构形式对其静吸力特性的影响 2）交流电磁铁的吸力特性（图6 12） 双U形直动式电磁铁（曲线1） 双E形直动式电磁铁（曲线2） 单U形和单E形电磁铁（曲线4和5） T形衔铁的单E形直动式电

6、磁铁（曲线3） 有档铁装甲螺管式电磁铁（曲线6）,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,6.3.4 常用电磁铁的静吸力特性,2、其他因素对电磁铁对其静吸力特性的影响 （1）线圈磁通势或外施电压大小的影响（图6 13）,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,6.3.4 常用电磁铁的静吸力特性,2、其他因素对电磁铁对其静吸力特性的影响 （2）磁极形状的影响（图6 14）：有无极靴的影响,6.3 电磁铁的吸力计算及静吸力特性,6.3.4 常用电磁铁的静吸力特性,2、其他因素对电磁铁对其静吸力特性的影响 （2）磁极形状的影响（图6 15）：极面形状不同的影响,6.4 电磁铁动作时间的计算,6.4.1

7、直流电磁铁的吸合时间 直流电磁铁的吸合时间：从电磁铁的线圈通电瞬间起到衔铁到达 闭合位置为止所经过的时间间隔，称为电磁铁的吸合时间。它包括 吸合触动时间和吸合运动时间。,6.4 电磁铁动作时间的计算,6.4.1 直流电磁铁的吸合时间 1、 直流电磁铁的吸合触动时间：从电磁铁的线圈通电瞬间起到衔铁 开始运动的瞬间止所经过的时间间隔，称为电磁铁的吸合触动时间。 （衔铁是静止不动的）,（6 61）,（6 62）,6.4 电磁铁动作时间的计算,6.4.1 直流电磁铁的吸合时间 2、 直流电磁铁的吸合运动时间：从电磁铁的衔铁开始运动的瞬间起 到衔铁到达吸合位置为止的时间间隔所经过的时间间隔，称为电磁铁

8、的吸合运动时间。（衔铁是运动的）,（6 66）,（6 62）,6.4 电磁铁动作时间的计算,6.4.2 直流电磁铁的释放时间 直流电磁铁的释放时间：从电磁铁的线圈断电瞬间起到衔铁返回 打开位置为止所经过的时间间隔，称为电磁铁的释放时间。它包括 释放触动时间和运动运动时间。,6.4 电磁铁动作时间的计算,6.4.2 直流电磁铁的释放时间 1、 直流电磁铁的释放触动时间：从电磁铁的线圈断电瞬间起到衔铁 开始释放运动的瞬间止所经过的时间间隔，称为电磁铁的释放触动时间。 （衔铁是静止不动的）,（6 73）,6.4 电磁铁动作时间的计算,6.4.2 直流电磁铁的释放时间 2、 直流电磁铁的释放运动时间：

9、从电磁铁衔铁开始释放运动的瞬间起到 衔铁返回到打开位置为止所经过的时间间隔，称为电磁铁的释放运动时间。 （衔铁是运动的）,（6 76）,（6 75）,6.4 电磁铁动作时间的计算,6.4.3 影响直流电磁铁的动作时间的因素, 线圈电路的时间常数, 导磁体内的涡流, 电磁铁的反力, 衔铁运动部件的质量及行程, 电磁铁吸力特性与反力特性的配合,6.4 电磁铁动作时间的计算,6.4.4 交流电磁铁的动作时间, 吸合时间, 释放时间, 吸合触动时间, 吸合运动时间, 释放触动时间, 释放运动时间,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.1 选择设计点,若已知的电磁铁反力特性如图（6-18）则所示，乘积则反力

10、特性曲线上任一点的反力与工作气隙値的乘积越大，电磁铁工作越困难，因此应选择反力与工作气隙値的乘积的最大值作为设计点。,（6-77）,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.2 选择电磁铁的结构形式 1、从特性配合来选择电磁铁的结构形式 2、用结构因数来选择电磁铁的结构形式,（6-78）,（6-79）,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.3 直流电磁铁的初步设计 1、决定铁心半径和极靴半径, 不带极靴的电磁铁, 带极靴的电磁铁,（6-82）,（6-85）,（6-84）,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.3 直流电磁铁的初步设计 2、计算线圈磁通势,（6-91）,（6-92）,6.5 直流电磁铁的设计,6

11、.5.3 直流电磁铁的初步设计 3、计算线圈高度和线圈厚度,（6-104）,（6-96）,（6-105）,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.3 直流电磁铁的初步设计 4、计算线圈导线直径和匝数, 直流电压线圈, 直流电流线圈,（6-110）,（6-111）,（6-112）,（6-113）,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.3 直流电磁铁的初步设计 5、计算极靴、衔铁、铁轭和铁心的尺寸, 极靴尺寸,（6-114）,（6-84）,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.3 直流电磁铁的初步设计 5、计算极靴、衔铁、铁轭和铁心的尺寸, 衔铁尺寸,（6-117）,（6-116）,（6-115）,6.5 直流

12、电磁铁的设计,6.5.3 直流电磁铁的初步设计 5、计算极靴、衔铁、铁轭和铁心的尺寸, 铁轭尺寸,（6-115）,（6-118）,（6-119）,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.3 直流电磁铁的初步设计 5、计算极靴、衔铁、铁轭和铁心的尺寸, 铁心尺寸,（6-120）,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.3 直流电磁铁的初步设计基本的尺寸,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.4 演算直流电磁铁的性能 1、计算线圈的电阻,（6-121）,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.4 演算直流电磁铁的性能 2、验算线圈的温升温升若不符合要求，应修改电磁铁尺寸及线 圈参数，然后再进行演算，直到合格为止，才能进

13、行下一步演算。,（6-122）,（6-123）,（6-124）,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.4 演算直流电磁铁的性能 3、计算线圈的磁通势,（6-125）,（6-126）,6.5 直流电磁铁的设计,6.5.4 演算直流电磁铁的性能 4、磁路计算 第五章相关内容 5、吸力计算 第6.3节相关内容 6、计算电磁铁的质量及经济质量, 铜的质量, 导磁体铁的质量, 电磁铁的总质量, 电磁铁的经济质量,（6-127）,（6-128）,（6-129）,（6-130）,6.6 交流电磁铁的设计,6.6.1 选择设计点 6.6.2 选择电磁铁的结构形式 6.6.3 交流电磁铁的初步设计 6.6.4 演算

14、交流电磁铁的性能,交流电磁铁与直流电磁铁设计不同点： 交流电磁铁的吸力计算是交变的 交流电磁铁有分磁环的设计环节,6.6 交流电磁铁的设计,6.6.3 交流电磁铁的初步设计 1、决定铁心尺寸（不同的电磁铁的结构，计算公式不同）,（6-131）,（6-132）,（6-133）,（6-135）,6.6 交流电磁铁的设计,6.6.3 交流电磁铁的初步设计 1、决定铁心尺寸（不同的电磁铁的结构，计算公式不同）,（6-136）,（6-137）,（6-139）,（6-138）,6.6 交流电磁铁的设计,6.6.3 交流电磁铁的初步设计 2、计算线圈匝数,（6-140）,6.6 交流电磁铁的设计,6.6.3

15、 交流电磁铁的初步设计 3、初算线圈磁通势，确定线圈的主要尺寸, 线圈磁通势 （6-141）,6.6 交流电磁铁的设计,6.6.3 交流电磁铁的初步设计 3、初算线圈磁通势，确定线圈的主要尺寸, 线圈主要尺寸,（6-142）,（6-143）,（6-144）,6.6 交流电磁铁的设计,6.6.3 交流电磁铁的初步设计 3、初算线圈磁通势，确定线圈的主要尺寸, 线圈主要尺寸,（6-145）,（6-146）,（6-147）,6.6 交流电磁铁的设计,6.6.3 交流电磁铁的初步设计 3、初算线圈磁通势，确定线圈的主要尺寸, 线圈主要尺寸,（6-148）,（6-149）,（6-150）,6.6 交流电磁铁的设计,6.6.3 交流电磁铁的初步设计 4、分磁环的设计主要公式,（6-151）,（6-152）,（6-153）,（6-154）,6.6 交流电磁铁的设计,6.6.3 交流电磁铁的初步设计 4、分磁环的设计主要公式,（6-156）,（6-155）,6.6 交流电磁铁的设计,6.6.4 演算交流电磁铁的性能, 1）计算工作气隙磁导，非工作气隙磁导，等效漏磁导。, 2）计算工作气隙磁通和线圈电流。, 3）演算长期工作时的线圈温升。, 4）计算在衔铁不同位置时的吸力，作吸力特性曲线，判断是否与反力特性曲线相配合，否则修改电磁铁的尺寸及线圈参