低压电器课程设计直流接触器电磁铁设计设计说明书编著2014年 12月8日第一部分手工计算一、计算反力特性（一） 、计算工作气隙值：1、 衔铁打开（即主触头打开，称 a点）位置的工作气隙 a:a = 1+ 1） Kg 12、 动断辅助（桥式）触头断开（称 b点）时的工作气隙 b：b = a— 2 Kg 23、 主触头刚接触（闭合，称c点）时的工作气隙值 c：c = 1 Kg 14、 动合辅助触头刚接触（闭合，称 d点）时的工作气隙 d:d = 2 Kg 25、 衔铁完全闭合位置（称e点）时的工作气隙 e：取e = 0.1mm;其中镀锌层厚度 「•镀层 二2 12 10-6m = 24 10-6m;（二） 、计算各位置反力，并作反力特性曲线（如图 1.1所示）:1•释放弹簧折算反力Ffi的特性曲线Ffi实质是将释放弹簧初始反力Fso折算到铁芯中心线后的释放弹簧反力，其特性曲线是一条直线，从a点至U e点 ：；■ a :FsoFf1a = Kg；備=[FS0 +-^]1X Kg3的反力则由Ffia和Ffie的连线,按比例（或相似三角形）##求出;2. 主触头刚接触（闭合）时的折算反力 Ff 2特性曲线Ff 2实质是将所有主触头的弹簧初始反力 F20和F2Z折算到铁芯中心线后的弹簧反力，其特性曲线是一条直线，从Ff 2C =n1 F10Kg1Ff 2e =n1 RzKg1##③Ff 2d的反力由Ff 2c和Ff 2e的连线按比例（或相似三角形）求出;3、动合辅助触头折算反力Ff 3特性曲线Ff 3实质是将所有动合辅助触头的弹簧初始反力 F2O和F2Z折算到铁芯中心线后的弹簧反力，其特性曲线是一条直线，从 d点到e点。
n2 沃 F20Ff 3d = Kg2n2 乂 F2zF f 3e = Kg24、动断辅助触头折算反力 Ff 4反力特性曲线Ff 4实质是将所有动断辅助触头的弹簧初始反力 F20和F2Z折算到铁芯中心线后的弹簧反力，它不是“正”反力，而是“负”反力，其特性曲线是一条直线,n 3 汉 F 2Z:.=、a :F f i a =—f 1 Kg2n^ F20、=:b :Ff 4b = 一 Kg2##5、将 Ff 1 = f （「•）、Ff 2 = f （「•）、Ff 3 = f （「•）、Ff 4 = f （、）代数相加，绘出反力特性曲线Ff = f （、）（如图二所示）##0 6e 8d图1.2Ff a :主触头断开时的反力合力；Ff b :动断辅助触头断开后的反力合力;Ff c :主触头接触后的反力合力；Ff d :动合辅助触头接触后的反力合力;s c 6b 5a总反力特性曲线Ff e :衔铁闭合后的反力合力；F'b:动断辅助触头断开前的反力合力;F'c:主触头接触前的反力合力；F'd :动合辅助触头接触前的反力合力;（三）、确定设计点、并计算设计点吸力 F0:1、 将拟定功（Ff a Oa ）、（ Ffb Pb）、（ Ffc^c）、（ Ffd Od ）、（Ff e e ）求出，其中乘积最大者的点即为设计点，此点的气隙值即为设计点的气隙值；2、 Fo = Ko Ff o （式中Ko :安全系数；查《电器原理与产品》，按“接 触器”选择）；3、 在本纸（说明书）大小的坐标纸上，画出吸力一反力特性曲线。
四）、选择电磁铁的结构形式1、计算结构因数K j :##注意：Fo的单位是N; ：0的单位是cm;2、查《低压电器》，确定电磁铁的结构形式（五）、初步设计:1、求r c、r p和h p :电磁铁的极靴结构示意图如图1.3所示r cr p = p-亍1 _（~）2 ，其中极靴系数2 L Pirpp =—，同时 hp—3mm; r c> rL弋p 1图1.3 电磁铁的极靴结构示意图2、计算电压下限的磁势 IN i及额定电压的磁势IN :电压下限的磁势IN i :##IN i = Ki式中，B、：：磁感应强度，查《电器原理与产品》：当= a时，系数Ki = 1.2 ~1.55,且尽量取大； r =「c时，系数Ki = 1.5 ~ 2.5;额定电压的磁势IN :IN =IN 1UnU下限##Qt线圈的高度h3、计算线圈的高度h及厚度■h及厶接线圈内外表面散热系数不同计算；如为反复短时工作制时要乘##Q「Joo厂(叫2气n + 1)2 Ktc K (1 2n K) n r c ..（表面综合散热系数）（单位：C）②线圈的厚度厶:=2 rc n其中，线圈厚度比值系数n=0.54、按电压线圈计算导线的线径 d和导线匝数N:(0导线的线径d:4 doc (C rc) (IN)d = \ Un其中，C = r c +超+超C1 ；然后根据计算结果，比较标准线径值，进行圆整(最接近的值)；[附“标准线径” :0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.20、0.21、0.23、0.25、0.28、0.31、0.33、0.35、0.38、0.42、0.45、0.47、0.5(mm)]②导线匝数N :4 Ktc hN = 2"d2其中，d要取标准线径：5、计算电磁铁的其他结构尺寸：①线圈内径Dc1和外径De 2：Dc1 = 2 r c + 2 : C1De 2 = De 1 + 2其中，‘ C1：铁芯与线圈内径的空隙(作用时保护线圈内层绝缘及出入灵活)##=0.5 ~ 1mm;:线圈厚度，mm;#② 铁心长度Lc:如图1.4所示。
Lc = h — 2 < - C4 —二 h其中，二h是非磁性垫片的厚度，h = 0.2mm; 丄C4是绝缘垫圈厚度，丄C4 = 0 ~ 3 mm，•I C2是磁轭宽度比线圈外径多出的部分，上C2 = 0 ~ 5 mm,厶C3 一 5 mmh - Ac3图1.4 电磁铁的铁心结构示意图磁轭尺度:I磁轭截面积Se :Se =心 x 二 x rc 2其中 Ke = 1 ~ 2 ; Ke越小越好；II磁轭宽度be :be = Dc2 + 2 x - C2III磁轭厚度a e#Sea e = beIV磁轭高度he :he = Lc + h + hpV磁轭底部的长度Le :先算D C2R =飞再算Le :Le = R +D C22要求:：C34衔铁尺寸:I衔铁截面积Sx :Sx = Kx xrc 2式中 Kx = 0.5 ~ 0.8;Kx越小越好;衔铁宽度bx :bx = beIII衔铁厚度a x :SxbxIV磁轭底部的长度Lx （如图五所示）Lx >( r p + R) +R rpR+ hp#图1.5 电磁铁的铁心结构示意图6、参考《电器原理与产品》，在说明书上按比例画一个直流接触器电磁铁的结构草图（一个主视图，一个左视图，含六角螺钉）（六）、电磁铁的性能验算:1、验算线圈电阻及磁势:①、线圈冷电阻R20C ：式中，d为标准线径;器学》。
P20C 汉 Lpj 汉 NR20C兀 2d24Lpj 为平均匝长，Lpj = 71 X( Dd+Dc2)； P 20c :查《电22）、线圈热电阻Riioc :Riioc'110c#R20C式中，'110C查《电器原理与产品》3）、电压下限时的磁势（IN）i （由于取的标准线径，故此值与计算结果#可能不同）：(IN)i =U下限 XRiioc(N :匝数)4、额定电压下的磁势IN :IN = (IN)i xUnU下限2、验算线圈温升:、计算线圈功率iiiiUn2P = Riioc2）、计算线圈稳定温升P QtKt A单位：cii其中，A :散热面积，A =二（Dei Dc2）h，而K 1值查《电器原理与产品》；Kt :线圈表面综合散热系数温升合格判定：w允许温升，温升合格；否则，需重算!3、计算气隙磁导:当设计的气隙为a点或c点时，故需要用分割磁场法计算设计点°的气隙磁导， 具体参看《电器学》，式中的m二3i）、工作气隙磁导狀的计算:iiii圆柱体公式，先计算二，再计算 I、7、「川；ii（弧度）图1.6 棱角气隙放大示意图#图1.6 棱角气隙放大示意图#R— rpRR―二（R ◎二Rr =山。
1.6是棱角气隙②、说明：式中r值，当有极靴时，r = r p ;当无极靴时,（2）、棱角气隙磁导几a （由于棱角表面有镀层而产生），图放大示意图R2Ln - Ri其中Ri、R2未知;图1.6 棱角气隙放大示意图#图1.6 棱角气隙放大示意图#冠aktg 一石'即R= tg，其中，ak = ”镀层+ 不平，而' 镀层二 12X 10不平=0.05mm =R2 = Rl + a e图1.6 棱角气隙放大示意图#4、非工作气隙磁导-h1和"2 :(1) 极靴与铁芯之间的非工作气隙磁导’hl :.. 2J 0 二 「c其中，「• hi = h + 2 X 镀层+ :不平(2) 因镀层产生的铁芯与铁轭之间的非工作气隙磁导.. 2’ o 二 rc、h2式中，「• h2 = 2 X '镀层+ :不平，其中「不平二50X 10"6 m4、铁芯单位长度漏磁导'C (如图1.7所示):Ln(式中,Y 二 R— ae图1.7 铁芯单位长度漏磁导5)、极靴单位长度漏磁导P：##P =2 %Y+Jy2-Yp2Ln( P )p6、等效漏磁导■ id:Lchp4、磁路计算：已知（IN）i,求工作气隙1 :1）、计算漏磁系。