拍合式電磁鐵磁力計算公式

麥克斯韋吸力公式:■■r-=亡二-或-r-=是氣隙的磁通（麥）;.-是氣隙中的磁感應強度；三是磁極端面處截面積。（單位-L,它是在假定三「為常數(shù)的條件下求得的，因此只適用于平行極端面而且氣隙較小的情況）因拍合式電磁鐵的氣隙較小且氣隙內(nèi)磁場分布均勻，所以假設忽略漏磁且鐵心不飽和:［是氣隙長度。以上兩個公式均可用于拍合式電磁鐵吸力計算。相關(guān)公式如下：如=中齊一為氣隙磁壓降；土為氣隙磁阻；?：為氣隙磁導線；--為物質(zhì)的電阻率，單位為歐姆米；:為長度，單位為米；三為漆包線的截面積，單位為平方米;E為線圈的電阻。磁路的歐姆定律，公式：均勻磁場三=壬（T）磁勢F=■■：,電流和匝數(shù)的乘積（A）磁場強度H=f,（A/m），建立了電流和磁場的關(guān)系。該公式適用于粗細均勻的磁路磁導率-■=t建立了磁場強度和磁感應強度（磁通密度）的關(guān)系?！?= 1： 享/米，相對磁導率????=一磁通=7—%磁阻--?'、'：=—:為截面積；-?為材料的磁導率。表磁電模擬對應關(guān)系磁路電路磁動勢F電動勢E磁通。電流/磁通密度B電流密度J磁阻Rm=//M電阻R=\/yA磁導Gm="http://電導G={A/\磁壓降Um=H/電壓U=/R引入磁路以后，磁路的計算服從于電路的基爾霍夫兩個基本定律。根據(jù)磁路基爾霍夫第一定律，磁路中任意節(jié)點的磁通之和等于零，即zg0根據(jù)安培環(huán)路定律得到磁路基爾霍夫第二定律，沿某一方向的任意閉合回路的磁勢的代數(shù)和等于磁壓降的代數(shù)和￡lN=Z^R 或ZIN=ZHl3.3.1決定鐵心半徑和極靴半徑在初步設計時，可以用麥克斯韋公式計算電磁鐵的吸力，即式中 Fx——電磁鐵吸力(N);Bs——在線圈電壓為下限值(85%額定電壓)時的工作氣隙磁通密度(T)；S 磁極面積(迥fio 真空磁導率，"o=47ixl07H/mo(1)、不帶極靴的電磁鐵磁極面積S按下式計算：S=皿2 (3-4)式中rc 心半徑(zn)。設計點吸力為F0,即Fx=Fo (3-5)將式(3-5)及式(3-4)代入式(3-3),則V時 (3-6)查表取Bs=0.28(2)、帶極靴的電磁鐵磁極面積S等于極靴面積，可按下式計算:(3-7)SFp2(3-7)式中rp 極靴半徑(甜)設p為電磁鐵極靴的比值系數(shù)，"—云，則5)選擇小尺寸電磁鐵，取p=14所以r=]4*286*1尸=4.°°4*10T/m將式(4-5)、式(4-7)和式(4-8)代入式(4-3),得2/joFq一S'"2*4注I。-，*%。。］2/joFq一S'"3.3.2計算線圈磁通勢電磁鐵的線圈磁通勢應等于磁路各部分磁壓降之和，可列出下式：如=；—+ES+Z勿 (3-9)式中，IN一一線圈磁通勢Q)；卻心一一工作氣隙中磁壓降(S)；EUm 導磁體各部分磁壓降之和以)；Z一一非工作氣隙磁壓降之和缶)。在初步設計時■，電磁鐵的結(jié)構(gòu)尺寸尚未確定，所以EUm及￡Uf無法確定，因此設沮+泓=盤 (3-10)將式代入式，得加=(1+K)業(yè) (3-11)R——根據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計，設計點在銜鐵打開位置時，K=0.2?0.55；設計點在主觸頭剛接觸位置時Ki=O.55~L若將式(3-11)中的工作氣隙磁通值切用&S代替，而B,值是線圈電壓為下限值時的工作氣隙磁通密度，則磁通勢亦為線圈電壓下限值時的線圈磁通勢，用表示，即(仙)1=(1+阻坐 (3-12)As而As=^~&將式代入式，得取信=0.4- 叱、8站。“八心0.28x4x10-3(IN)i=(1+Ki) =(1+0.4) =12484』#o 4^-xlO若要求在線圈額定電壓下的線圈磁通勢(IN)?,可按下式計算:(W)2=4(IN)i= x1248.4=1468.7AU\93.5t/i=85%Wv=93.5K式中Un——線圈額定電壓(丹；(IN)2-—線圈額定電壓下的線圈磁勢(X)；U\一一線圈電壓下限值(F),-般跖=85%Um(in)!-一線圈電壓下限值nt的線圈磁通勢S).3.3.3計算線圈高度及厚度

在反復短期工作制時，電磁鐵的線圈溫升為=60。。式中后一線圈外表面綜合散熱翁戚/（WK）］14遼寧工程技術(shù)大學《電器學》課程設計TW--線圈在反復短時工祥蒯溫升K0短時?工作制線圈高度的計算公式，即(3-13)*+1)(時;(3-13)2KPikicKT(\+2n+K/i)nrcvw（刀V）2一反復短時工作制線圈額定電壓下的磁動文/）；徐2--反復短時工作制線圈蹣率過載系數(shù)。血二 二 二——二0.12血二 二 二——二0.125t\+ti7D%0.8式中Z,__一個工作周期中的通胡間（5）t2—一個工作周期中的通電時間（S）TD（%）—通屯持續(xù)率。幼一線圈內(nèi)表面綜合散熱系數(shù)奇2與線圈外表面綜合散熱系數(shù)如之比值。廊可按以下經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。簩τ谟脤嵝圆缓玫慕^緣材料做骨架的線圈，K〃=0;無骨架線圈，其內(nèi)表面散熱能力與外表面散熱能力比較接近時，所=0.75?1.05；繞在金屬套上的線圈，內(nèi)表面散熱效果好，&，=1.564?1.75；直接繞在鐵心上的線圈，因為線圈和鐵心緊密接觸，大部分的熱量從內(nèi)表面?zhèn)鞯缴⒊?，Kp=2.1-2.45<>本設計中取險=1.6Kr按照表選取為11.82.3xl0-8xl.6xl468.72x0.8n--線圈比值系數(shù)，選擇小尺寸電磁鐵，〃=0.52.3xl0-8xl.6xl468.72x0.8二0,057遍2x0.5x11.8x(1+2x0.6+1.6)x0.6x0.012x60在鐵心半徑丘已經(jīng)確定的情況下，線圈厚度八為A=Inrc=2x0.6x0.012=0.0144aw環(huán)境溫度0（）=40。。，q可按照表選取，發(fā)熱溫度<9=瓦+0。查表可知Kt=11.8〃/（秫2人）15遼寧工程技術(shù)大學《電器學》課程設計3.3.4計算線圈導線直徑及匝數(shù)直流電壓線圈，線圈的電路方程U=IRU=IR=l"=g：*N4(3-14)將上式移項得』=尸2廣)由_J4x2.3x10項x(0.024+0.014幻之兀=2.17x10「4型式中U——線圈的電壓(D；IN——線圈的磁通勢以)，與線圈電壓相對應的磁通勢，若U=Ui，則IN=(JN)撲線圈導線直徑求出后，可利用線圈填充系數(shù)的公式，推導出計算線圈匝數(shù)的公式，即(3-15)上式移項得4醐△4x0.5x0.0572很0.0144,,,

= = =1上式移項得迓 7TX(2.17x10-4)23.4計算極靴、銜鐵和鐵輾的尺寸(IX極靴尺寸極靴半徑可以由選定的極靴半徑比值系數(shù)P。極靴高度如的大小與4及O有關(guān)，在極靴內(nèi)部，取半徑為rc的圓柱而，設通過這一圓柱面的磁通密度不超過鐵心的磁通密度，可得極靴高度hP的計算際>=：［1一(與］ (3-16)(2)、銜鐵尺寸通常取銜鐵的寬度hx和鐵軸的寬度he相等，并等于或大于線圈外徑Dc2,bx可按下式計算：遼寧工程技術(shù)大學《電器學》課程設計3x=be=Dc2+2&2=2(rc+&"2&iyn2&2 (3-17)式中Ac； 線圈內(nèi)圓與鐵心間間隙(7M)△c2—一為保護線圈而增加的尺寸(川)一般取Ac/=(0.5~1)x10-3w,Ac2=(0~5)x10%。本文中取Aa=0.7x10-3/?,Ai2=3xl0-3m銜鐵的截面積可以取得比鐵心截面積小，因為拍合式電磁鐵的漏磁通不經(jīng)過銜鐵，因此銜鐵面積S,可按下式計算：&=(0.5?0.8域=2.71x1052 (3-18)則銜鐵厚度可按下式計算：心蟲=(。,5?。.8)祈=址項=4。.。7*1。5 (3-19)bxbx0.0602銜鐵的長度be應按照在銜鐵打開位宵，能使工作氣隙的邊緣磁通進入銜鐵所需的長度來確定。(3)鐵輾尺寸鐵軸的截面積一般大于鐵心截面積，以使鐵輒的磁通密度低于鐵心，達到減小線圈磁通勢的目的，故鐵輒截面積Se可按下式計算：Se=(1.2?2址2=6.78x107^2 (3-20)則鐵輾厚度可按下式計算：=11262xl0-4m(3-21)曳678x10^=11262xl0-4m(3-21)a&—一= be0.0602IAc3>5x103m(4)、鐵心長度鐵心長度主要決定于線圈高度h,可按下式計算：L=h+2A.4-^1=0.057261-2x1(T3-0.25x1(F3=0.0590\n (3-22)式中&4一一絕緣墊圈厚度(m),—般取Ac4=(0?3)X10-3m,本文取為1xlO^m由線圈絕緣及固定方式?jīng)Q定；6