長治西門子模塊供應(yīng)代理商

時間：2023-04-21作者：潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司瀏覽：32

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電磁鐵是什么？簡單來說，就是一個帶有鐵心的螺線管，它是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機(jī)械零件、工件于固定位置的一種電器。當(dāng)電源斷開時電磁鐵的磁性消失，銜鐵或其他零件即被釋放。電磁鐵銜鐵的動作可使其他機(jī)械裝置發(fā)生聯(lián)動。




▲圖27-1

如上圖27-1所示，理想情況下，電磁鐵在沒有通電的情況下是沒有磁性的，一旦通電后就會帶有磁性，再次斷電后磁性也會隨之消失。實際上斷電時電磁鐵的磁性并不是消失得一干二凈，而是或多或少會有一點剩磁的存在，只不過是把該剩磁給忽略掉了。

電磁鐵的基本結(jié)構(gòu)是由線圈、鐵心及銜鐵三部分組成，常見的結(jié)構(gòu)如下圖27-2所示。




▲圖27-2

模塊	6ES7231-5PD32-0XB0
模塊	6ES7223-1PL32-0XB0
模塊	CTS7214-1AD33-0X24
模塊	6ES7960-1AA08-0XA0
模塊	6ES7288-2QT16-0AA0
模塊	6ES7222-1HH32-0XB0
模塊	6ES7132-6BF01-0AA0
存儲卡	6ES7954-8LL03-0AA0
模塊	6ES7326-1BK02-0AB0
模塊	6ES7194-3AA00-0BA0
模塊	6ES7288-1CR60-0AA0
工控機(jī)	6GK5008-0BA10-1AB2

通電線圈激發(fā)磁場，使得磁通在鐵心與銜鐵之間構(gòu)成磁路。銜鐵為可活動部分，當(dāng)電磁鐵通電時鐵心帶有磁性，從而吸引銜鐵與鐵心貼合。在這里順便帶大家回顧一下，我們之前也學(xué)習(xí)過，如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。

既然電磁鐵磁性存在的根本在于是否有勵磁電流的存在，那么，顯然電磁鐵也可以根據(jù)使用的電源類型進(jìn)行分類，即用直流電源勵磁的電磁鐵稱為直流電磁鐵；用交流電源勵磁的電磁鐵稱為交流電磁鐵。

不管是直流電磁鐵亦或是交流電磁鐵，它們的工作原理都是一樣的。即在通電螺線管內(nèi)部插入鐵心，鐵心被通電螺線管的磁場磁化。磁化后的鐵心也變成了一個磁體，又由于兩個磁場互相疊加，從而使螺線管的磁性大大增強(qiáng)。

為了使電磁鐵的磁性較強(qiáng)，鐵心通常被制成蹄形。但要注意的一點是蹄形鐵心上線圈的繞向要相反，一邊順時針，另一邊必須逆時針。因為如果線圈的繞向相同，兩線圈對鐵心的磁化作用將相互抵消，使鐵心不顯磁性。

那么，影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素又有哪些呢？根據(jù)它的工作原理，鐵心的存在顯然可以大大增強(qiáng)電磁鐵的磁性，除了鐵心存在與否外，還有沒有其他的影響因素呢？其實影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有很大，例如鐵心的材料、電流的大小、線圈匝數(shù)的多少等等。不難證明，電磁線圈匝數(shù)越多，通過線圈的電流越大，線圈的磁性越強(qiáng)，插入鐵心后，線圈的磁性較是大大增強(qiáng)。根據(jù)磁路歐姆定律IN=φRm，當(dāng)磁路磁阻不變時，不管是電流的增大或者是線圈匝數(shù)的增多，都會使磁通增大，即使電磁鐵的磁性增強(qiáng)；另外，當(dāng)線圈匝數(shù)和通過線圈的電流不變時，鐵心材料的磁阻越小，磁通也是越大。

電磁鐵在我們的日常生活中有著較其廣泛的應(yīng)用，例如電磁起重機(jī)、電磁繼電器、電話和電鈴等。




▲圖27-3




我們以電磁繼電器為例簡單講一下電磁鐵的應(yīng)用。圖27-3為電磁繼電器的結(jié)構(gòu)與它的一些控制作用圖。電磁繼電器是由電磁鐵（包括銜鐵）、觸點和彈簧組成，其中電磁鐵通電與否可以控制觸點的閉合與斷開，例如當(dāng)電磁繼電器外接電源，并與電機(jī)電路相連接，當(dāng)電源側(cè)閉合，電流流過繼電器內(nèi)部的線圈，使得電磁鐵帶有磁性，銜鐵被吸合，觸點閉合，電機(jī)回路被接通。

對電磁鐵有了一定的了解后，大家有沒有想過，電磁鐵的吸力是不是可以無限增大的？其實，電磁鐵的吸力，是可以通過公式進(jìn)行計算的。

電磁鐵吸力的大小與氣隙的截面積S0及氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的平方成正比，其基本公式如圖27-4所示，不難發(fā)現(xiàn)，一旦電磁鐵的結(jié)構(gòu)確定，氣隙截面S0通常也是不變的，而氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度B0是可變的。

▲圖27-4




直流電磁鐵的吸力依據(jù)上述的基本公式直接求取。因為通電線圈的電流不變，所以氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度B0也不變，把已知條件直接代入電磁鐵吸力的基本公式即可求出吸力的大小。但是在交流電路中，電流是交變的，即此時交流電磁鐵中的磁場也是交變的，那么在交流電路中的電磁鐵吸力計算又是怎樣的呢？

▲圖27-5




如上圖27-5所示為交流電磁鐵吸力的計算過程，由交流電磁鐵的電源為正弦交流電，此時可設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0=Bmsinωt，其中Bm是磁感應(yīng)強(qiáng)度大值。把B0=Bmsinωt代入吸力基本公式，結(jié)果如圖所示，其中的積分計算較為復(fù)雜，在此不做詳解，大家只需記得計算結(jié)果即可。瞬時吸力與其平均值（有效值）的計算結(jié)果如圖27-5所示。根據(jù)瞬時吸力的公式可以發(fā)現(xiàn)，吸力的變化頻率（2ω）為正弦交流電源變化頻率（ω）的2倍，且其值總是大于等于零，即電磁鐵吸力方向恒定不變，其波形圖如圖所示。

綜上所述，交流電磁鐵的吸力在零與大值之間脈動。銜鐵以兩倍電源頻率在顫動，引起噪聲，同時觸點容易損壞。為了這種現(xiàn)象，一般在磁較的部分端面上套一個磁環(huán)（或稱短路環(huán)），即把磁較端面分為兩部分，一部分有磁環(huán)，一部分沒有磁環(huán)。




▲圖27-6

如圖27-6所示，工作時，電磁鐵中有交變磁通φ1穿過短路環(huán)，在短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，該感應(yīng)電流會阻礙磁通的變化。磁通φ2還是與原磁通一致，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，磁通φ1在相位上落后于磁通φ2，即在磁較端面兩部分的磁通φ1和φ2之間存在相位差，由φ1、φ2產(chǎn)生的吸力F1、F2不同時為零，此時作用在銜鐵上的力是F1 F2也不為零，實現(xiàn)振動和噪聲。

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