拍合式电磁铁磁力计算公式.docx
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拍合式电磁铁磁力计算公式
麦克斯韦吸力公式:
Fd=肘九或Fd=囲E)
①启气隙的磁通(麦);滋是气隙中的磁感应强度;§6是磁极端面处截面积。
(单位,它是在假定B"为常数的条件下求得的,因此只适用于平行极端面而且气隙较小的
情况)kd)警
因拍合式电磁铁的气隙较小且气隙内磁场分布均匀,所以假设忽略漏磁且铁心不饱和:
6是气隙长度。
以上两个公式均可用于拍合式电磁铁吸力计算。
相关公式如下:
切为气隙磁压降;
&为气隙磁阻;
2直为气隙磁导线;
卩为物质的电阻率,单位为欧姆米;
I为长度,单位为米;
$为漆包线的截面积,单位为平方米;
R为线圈的电阻。
磁路的欧姆定律,公式:
均匀磁场B二—(T)
磁势P=NI,电流和匝数的乘积(A)
磁场强度HI=—,(A/m),建立了电流和磁场的关系。
该公式适用于粗细均匀的磁路I
磁导率Z-建立了磁场强度和磁感应强度(磁通密度)的关系。
知=如XIL享/米,相对磁导率磁通抑二型
$为截面积;
P为材料的磁导率。
表磁电模拟对应关系
磁路
电路
磁动势F
电动势E
磁通
电流1
磁通密度B
电流密度J
磁阻Rm=l/MA
电阻R=l/'A
磁导Gm=^A/l
电导G='A/l
磁压降Um=Hl
电压U=IR
引入磁路以后,磁路的计算服从于电路的基尔霍夫两个基本定律。
根据磁路基尔霍夫第一定律,磁路中任意节点的磁通之和等于零,即
送^=0
根据安培环路定律得到磁路基尔霍夫第二定律,沿某一方向的任意闭合回路的磁势的
代数和等于磁压降的代数和
SIN=S或
3.3.1决定铁心半径和极靴半径
在初步设计吋,可以用麦克斯韦公式计算电磯铁的吸力-即
(3-3)
F止
2#o
式中兔一一电磁铁吸力(Vh
氏一一在线圈电压为下限额&电压)时的T作气隙磁通密度(T):
S——磁极面积(/);
网真宇磁导率,见=4叙[屮H/tn0
(1卜不带极靴的屯磁铁磁极廊积S按下式计算:
S=Tur/
式中n心芈径伽)1
设计点吸力为F4即
Fx=Ft>
CV4)
(3-5)
(3-6)
杏表取為=0.28
_蔭=严近亘2•紳旷櫛
7r*0.2於
将式3)及式(3⑷代入式(3-3),则
(3-7)
(3-9)
(2).带极靴的电嵐铁
确扱面积S等于极靴面积,可按卜-式计算:
S=歸
式中5一一极靴半径脚)
p=—
设P為电磁铁极靴的比值系数,壮,则
rp=pre
选择小尺寸电破铁,,购尸14所以
■'",,''■II""
卬=1屮2恥“^=43半1『曲
将式(4.5)>式(4-7)和式(4-8)代入式(4-3).得
3.3.2计算线圈磁通势
电磁铁的线圈磁逋势应等于磁蹄各部分磁压降之和,可列出卞式;
旳=^5^+工弘+工切
Alt
式中,IN——线圈磁通势
◎曲』工作气隙中磁压降⑺)1
忑%—一导磁体各部分磁压降之和(旳;
2V—一非工作气晾磁压降之和3"
衽初步设计时,电磁铁的结构尺寸尚未确址,所以EU„及LUf无法确定「因此设
SG+SS
(3-10)
将式代入式,得
(IJj
旳={[+Ki}—
Arif
设计点在衔铁打开位置1也掐=0.2-0.55:
设讣点在主触头刚接触
〔3-M)
船一一根据经验统计,
位置时瞌=0.55〜1.
若将式{3J1)屮的工作气晾礪通值0J用B虑代替.而Bd值是馥圈电压沖下限值时的工
柞气隙磁通密度.则磁通势亦为线圈电压下限值时的线圈磁通势,用(J小表示,即
側)-(1+呦学
A.h-
(3-12)
将式代入式,得取止=0.4
(的『(I+K严=(1+0.4)込竿1=12484/
"04;rxl0
若婆求在线圈额定电压下的线圈磁通势(IN)”可按下式计算;
''.'''f亦11A'I
(的h=—(/V)t=——X1248.4=1468.7/
593,5
t/i=85%CA/=93,5r
式中6^——线圈额定电压(K):
(g-—线圈额定屯压下的线圈磁势(』);
C/L—-线圈电压下限一般t7j=85%tZ^:
f/A如一一线圈屯压下限值时的线圈磁通势◎)<>
3.3,3计算线圈高度及厚度
在反fi短期工作制时,屯磁铁的线圈温升ni^=60°C
式屮庫丁一线圈外表面综合散热講(甲/脚沥]
辽宁丁程技术大学氏电器学》课程设计
砂--线圈在反貝矩时工"M谢師升朋
短时工作制线圈高盛的计算公式,即
(3-13)
加+1)(例);
2Kpiki(KT(y+2/7+K/i)nrcT^
{IN}.—反复短时工作制线圈澀电压下的磁动勢M):
ti
也一反复短时工作制线圈期J率过载系数4
K户2===—=0.125
fi+fz77?
%0.8
式屮力--一个工作周期中的通樹间CO
Zz—一个工作周期川的通屯时间(Q
70(%)…通屯持续率“
知一线圈内表面综合般热系数Krz与线圈外表面综合散热系数K門之比值*心可按以V经验数据选収:
对于用导热性不好的绝缘材料做骨架的线圈,&』0;无骨架线圈,苴内农面散热能力与外表面散热能力比校接近时,歸U0.75-1.05;绕在金属套上的线㈱「内
表面散热效果好-宜接绕在铁心上的线圈,因为线圈和铁心紧密接触,大部分的热扯从内表面传到散也屁严」J.44木设计屮取K^=L6
/:
丁按照4;选取为11卡
23xl0-"xL6xU6fi.7^x0.8
线圈比值系数.选择小尺寸电雄铁,科=0.5〜0.8,本文中选择(U
所以2^*2x0.5x11.8x(1+2x0.6+1.6)x0.6x0.012x60=。
山§了加在挟心半径F*已经确定的情况下,线圈厚度A为
A=2nrc=2x0,6x0.012=0.0144m
环境淋度O)=4trC,p可按照昙选取,发热淋度G=+
査表可知Keim甲代肿K)
15
辽宁工程技术大学《屯器学3课程设计
3.3.4计算线圈导线直径及匝数
自流电压线圈,线圈的电路方程
<3-14)
将上式棒项得
-严:
+叽
44匹沁凹中丽
nJ93.5
=2.17xlO-Sw
式中U一线瀏的屯压(r>;
IN——线圈的磁通势債h与线圈电压相对应的確通势*若U5则
7V=(M.
线闕导线宜径求出后,可利用线圈頃充系数的公式,推导出计算线圈匝数的公式「即
UN
0-15)
t._4
上式移项得
沖=警邛心刈性2警J性]二
叔=jrx(2l7>d(ry「
3.4计算极靴r
衔铁和铁辄的尺寸
(1).极靴尺寸
极靴半径可以由选宦的极靴半径比值系数"极靴岛度知的大小与灶及"有关,在极靴内部,取半径为忧的圆柱面,设通过这一圆柱面的磁通密度不超过铁心的磁通密度,可得极靴髙度ftp的计算
C3-16)
(2).衔铁尺寸
通常取衔铁的宽度规和扶Si的宽嵐瓦相等.井等于或大于线圈外径皿払可按下式计篦:
辽宁工程技术大学《电器学J课程设计
执=占€=De2+2出2=3(昆+-A+-3加]片38式中g——线圈内岡与铁心间何隙佃)
Ac2—为保护线㈱而增加的尺寸⑷)
一般取船戸©41)x10%「
本文屮取&】=(K7x】Lg&2=3x10畑
(3-18)
衔铁的截面积可以取得比铁心截面积小.因为拍合式电磁铁的漏厳通不经过衔铁,因此衔铁面积S,可按卜式计灯:
5^=(0.5-0.8K'=2,7lx|(r;rt'
则樹铁厚度可按卜式计^^
血』=座壘沢四
bxbx0.U602
hx
舸挟的K度1X应按照在惭铁打开位胃,能使工作气隙的边缘磁通进入衔铁所帝的长度來
确定.
C3)铁辄尺寸
铁辄的機面积一般大于铁心戡面积.以使铁^^的靈通幣度低于铁心,达到减小线圈磁通势的[1的「故帙机截面积Se可按下式计算;
(3-20)
&=(1.2〜2网=6,78x1r熄2「II.
则快辄厚度可按下式济算:
'
疇篇""2T
(3-21)
ZVi£5X10"^m
(4人铁心长度
铁心长度主要决定于线圈爲度h-’可按下式计算;
(3-22)
Li十2比4—$1=0.057264-2k1『-0.25X1尸=0.0590曲
式中加4一一绝缘熬圈厚度(tn),—般取^=(0^3)X10-3m.本文取为biofn出线圈绝
缘及周定方式决定;
5fl-—极靴与铁心间非巌性垫片厚度(ni),Bfl=©b 吸力誌算近似公式,只列出•其計算公式及其适用范園,推导过程則从略。 1,希合式电礁嗾(图3-17) (1)直流: 厂 r K jir (3-35) 适用于巳知磁势求®力或12知吸 "6.4(5尸舊><近直(公斤)
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- 合式 电磁铁 磁力 计算 公式
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