电磁铁的形式和应用

电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。衔铁的动作可使其他机械装置发生联动。当电源断开时，电磁铁的磁性随着消失，衔铁或其他零件即被释放。

电磁铁可分为线圈、铁心及衔铁三部分。它的结构形式通常有图1所示的几种。

（a）	（b）	（c）
图1 电磁铁的几种形式

电磁铁在生产中的应用极为普遍，图2所示的例子是用它来制动机床和起重机的电动机。当接通电源时，电磁铁动作而拉开弹簧，把抱闸提起，于是放开了装在电动机轴上的制动轮，这时电动机便可自由转动。当电源断开时，电磁铁的衔铁落下，弹簧便把抱闸压在制动轮上，于是电动机就被制动了。在起重机中采用了这种制动方法，还可以避免由于工作过程中的断电而使重物滑下所造成的事故。

图2 电磁铁应用的一例

在机床中常用电磁铁操纵气动或者液压传动机构的阀门和控制变速机构。电磁吸盘和电磁离合器也都是电磁铁的具体应用例子。此外，还可应用电磁铁起重以提放钢材。在各种电磁继电器和接触器中，电磁铁的任务是开闭电路。

电磁铁的吸力是它的主要参数之一。直流电磁铁吸力的大小与气隙的截面积及气隙中磁感应强度的平方成正比。计算吸力的基本公式为

　　　(1)

式中，的单位是特[斯拉](T)，的单位是平方米()，的单位是牛[顿]()。

交流电磁铁中磁场是交变的，吸力的最大值为

　　　(2)

我们在计算时只考虑吸力的平均值

　　　(3)

交流电磁铁的吸力如图3所示，吸力在零与最大值之间脉动。因而衔铁以两倍电源频率在颤动，引起噪声，同时触点容易损坏。为了消除这种现象，可在磁极的部分端面上套一个分磁环(图4)。于是在分磁环(或称短路环)中便产生感应电流，以阻碍磁通的变化，使在磁极两部分中的磁通与之间产生一相位差，因而磁极各部分的吸力也就不会同时降为零，这就消除了衔铁的颤动，当然也就除去了噪声。

图3交流电磁铁的吸力	图4分磁环

在交流电磁铁中，为了减小铁损，它的铁心是由钢片叠成。而在直流电磁铁中，铁心是用整块软钢制成的。

交直流电磁铁除有上述的不同外，在使用时我们还应该知道，它们在吸合过程中电流和吸力的变化情况也是不一样的。

在直流电磁铁中，励磁电流仅与线圈电阻有关，不因气隙的大小而变。在吸合过程中，随着气隙的减小，磁阻减小，磁通增大，吸力也就随着增大。但在交流电磁铁的吸合过程中，线圈中电流(有效值)变化很大。因为其中电流不仅与线圈电阻有关，而主要的还与线圈感抗有关。在吸合过程中，随着气隙的减小，磁阻减小，线圈的电感和感抗增大，因而电流逐渐减小。因此，如果由于某种机械障碍，衔铁或机械可动部分被卡住，通电后衔铁吸合不上，线圈中就流过较大电流而使线圈严重发热，甚至烧毁。这点必须注意。