电磁铁原理与故障

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*01:68;16/4/?!"@4?#!""#机电工程!""#年第!"卷第#期

电磁铁的结构、参数和常见的故障现象

王小传，连理枝

（杭州之江开关有限公司，浙江

萧山#’’!#%）

摘要：介绍了电磁铁的结构，吸力与电磁铁各参数的关系，材料的选择及常规现象与处理方法。

文献标识码：-文章编号：（!""#）’""’$%++’"#$""+!$"#

关键词：电磁铁；结构；参数中图分类号：)*+,%

’电磁铁的结构

在低压电器产品中，如断路器、接触器、继电器、

!)’)’电流线圈

!

!"&)（%&’）$%#!!!"#)（!&’）$%#!

（拍合式）（!）（!式）（!）

电磁铁等，都使用电磁铁。电磁铁（./[1**********]）一般由铁心［静铁心（主极铁心）、动铁心（衔铁）］、线圈、分磁环（短路环，适用于交流电磁铁）、反作用力弹簧、磁轭等构成。

电磁铁，按结构型式分，可分为：拍合式、!形式、螺管式、转动式等，较多使用的是拍合.形式、式、按励磁方式分，可分为：直流和交流.形；!形、两大类；按其用途分，可分为：电流线圈和电压线圈两种（断路器的短路保护瞬动电磁铁、液压式脱扣器的过载、短路保护线圈、电流继电器线圈等为电流线圈；欠电压胶扣器、分励脱扣器、电压继电器等为电压线圈）；按其工作制分，可分为：不间断9:工作制、工作制、断续周期工作制等。!

吸力与电磁铁各参数的关系

（’）

!电磁铁的吸力：!"

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式中!———吸力

——磁通密度#—

——铁心极面的截面积$—

——真空中的磁导率!"—

（#""%$）与&’或(（电压）等有关系，由于#

因此，表现在直流电流或电压线圈上，吸力与电磁铁的参数略有不同。!)’直流电磁铁

收稿日期：!""#$"%$!&

电压线圈的!计算式与式（!）、式（#）相同（因，线圈电阻中长度+与’等有$

关，最后仍可化为&’等式）。为("&*，*"+!)!!)!)’!)!)!

交流电磁铁电流线圈

（!形）（%）

电压线圈

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（最大，（+）・!"")!!形）.’!

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（平均，（&）・!"")’!形）.’!

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式中!———电磁铁铁心极面上的吸力

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))

——线圈两端施加的电压(—

——励磁电流的最大值&,—

——线圈的匝数’—

——铁心极面的截面积$—

——工作气隙#—

——铁心的磁路长度+—

——单位长度的漏磁导0—

——交流电的频率.—

不论是直流或交流，电压("&*，或("

作者简介：王小传（’(&!$），男，浙江萧山人，工程师，杭州之江开关有限公司总师办主任。

万方数据　

机电工程!%%)年第!%卷第)期[1**********]:834;?8@!%A?@)!%%)

・*)・

均可化出励磁电流来。会污染环境，令操作人员难以忍受。为此，接触器等标准规定，在离有电磁铁机构的电器"&的地方，听到的噪音不大于#%’(，要求高的是相隔%-$&噪音不超过$%’(。)

交流电磁铁的分磁环

电流有"%%次过零点，此时电磁*%+,的交流电，

铁的吸力为零，处于释放状态。过零后电流又上升，式（"）%式（#）可知：

吸力&与#’或线圈两端的电压的平方成正比，与铁心的截面积(成正比，与静铁心、动铁心（衔铁）间的工作气隙的平方成反比。

当#’与)值不足时，磁通量#’和)是磁能源，

中值（!*+(）就小，这是因为#’*!$,，或)"

!*$-$$.’!。$,为磁阻，如果磁阻值一定，!值就与#’成正比了。

吸力&与电磁铁的工作气隙"的平方成反比，气隙大，吸力小。当"为一定时，电磁铁整个吸合（释放）过程是，"从某一定值到"*%，或者从"*%到为某定值

（前者为吸合，后者为释放）。工作气隙"决定在此气隙中的磁阻值，因为$,*

#・。

当铁%(

心的尺寸已定，(也成常数，则"大，$,大，要保持足够的磁通!值，当’不变时，势必增大励磁电流#。反过来，铁心已吸合，"*%，此时$,最小，#’中，励磁电流#最小。倘使电磁铁已闭合，由于铁心极面不平，或有尘埃，甚至水蒸气附着于极面，电磁铁就处于未完全吸住，便有因抖动产生的噪音。对于要求极高的电磁式剩余电流保护装置的漏电脱扣器其极面的平整度规定在"!&以下，极面上任何的灰尘、油迹或因密封不当，潮气吸入，都可能使吸力减少。

反力弹簧是电磁铁的重要元件，有此弹簧，就能使吸力小于弹簧反力时释放，利用此弹簧反力去打掉脱扣片（杆）或释放时，使动铁心一起带动触头脱开与静触点的接触。

反力弹簧不能过小，否则打不掉脱扣板；也不能太大，太大时徒然要增大吸力，通常保持力&+*&吸/&反应在"0!&吸左右，以保证在正常振动时不致引起电磁铁动作（跳开）。

电磁铁在通电后发出不刺耳的嗡嗡声，这是交流电磁铁的正常交流声（硅钢片叠装后，片中一定的涡流与相邻片涡流产生吸合或相斥的振动声，这是避免不了的）。如果交流声超过正常，或因极面不平，引起铁心抖动而产生噪音是不允许的，原因有：（"）抖动会加速电磁铁极面的磨损以致损坏；万　

方数据（!）噪音至某值，吸力&恢复，电磁铁吸合。电流再过零，又再恢复，电磁铁一吸一放，就成了电铃。为了解决这个问题，就在交流电磁铁的极面上嵌一个铜质（非磁性物质）的分磁环（又称短路环）。嵌入分磁环后，铁心极面就分成两部分，一部分被分磁环包围，一部分不包围，通电时，通过分磁环包围极面的磁通!"滞后于未被包围极面磁通!!一个角度，它们各自形成的吸力&"和&!不同，&"和&!的合力———铁心极面的总吸力，不会在电流过零时等于零，而是在某一最大值与最小值之间周期性地变化。只要做到最小的吸力大于弹簧的反作用力，就可以消除铁心的抖动（振动）。$

电磁铁铁心用材料

（"）对于短时工作的电磁铁，如分励脱扣器、断路器的瞬动电磁铁等，因不考虑磁滞损耗，其铁心可采用低碳钢（如-!)*./）等材料。

（!）直流电磁铁，因直流无磁滞损耗（但仍有涡流），铁心本身损耗小，故可用圆柱形碳钢或电工纯铁棒（用这种材料加工也容易）。

（)）交流电磁铁由于磁导体（铁心）在交流励磁下有铁损（磁滞损耗）和铜损（涡流损耗），加上它们往往是01小时工作制，甚至是不间断工作制（如欠电压脱扣器）或断续周期工作制（如接触器），运行中损耗大，因此铁心材料采用硅钢片叠装（片间绝缘）。

（$）要求体积小，精度高的铁心（如某些小体积断路器的欠电压脱扣器，剩余电流动作断路器的电磁式漏电脱扣器等），应采用剩磁小，矫顽力小，磁滞回路面积小的铁镍软磁合金（坡莫合金）来制作。*

电磁铁常见的故障现象

电磁铁常见的故障现象，如表"所示。

"（点）

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01?=852?8@ML@1?2?8@L562511>2560868I251N;@H($/;H!($$!机电工程($$!年第($卷第!期

!机械技术!

超声珩磨系统中指数变幅杆的设计与研究

钟美鹏

（嘉兴学院，浙江

嘉兴!"#$$"）

摘要：在对超声珩磨系统中指数变幅杆进行理论分析的基础上，设计与制造了可与换能器匹配的

指数型变幅杆。给出了指数变幅杆的制造尺寸，为制造指数变幅杆提供依据。关键词：指数变幅杆；超声珩磨中图分类号：%&’$(

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"前言

构的合理性及与系统的匹配性直接影响超声珩磨的尺寸精度、表面粗糙度及系统工作的可靠性。因此，

指数变幅杆是超声珩磨系统的重要部件，其结

收稿日期：修订日期：($$!*$"*("($$!*$!*$’

作者简介：钟美鹏（"K’+*），男，江西分宜人，硕士，嘉兴学院教师，主要从事超声加工、精密加工、机电一体化方面的研究。

表"

序号"

故障现象通电后不吸合

产

生

原

电磁铁常见故障现象因

处

理

办

法

8H线圈的供电线路断线；

FH线圈本身断线；

?H线圈的额定工作电压比控制电源电压高（即电源电压低）；:H衔铁被卡。

8H电源电压过高或过低；FH操作频率太高；

通?H分励脱扣器未装防烧微动开关，

电时间超过"9；

气隙过大；:H电磁铁极面不平，

1H衔铁卡死。

8H反力弹簧损坏；

FH反力弹簧反力过小；?H机械可动部分被卡；

:H铁心极面有油污或尘埃粘着；

去磁气隙消失，剩1HL形铁心因摩损，

磁增大。

8H电源电压过低；

歪斜，无法吸平；FH铁心极面不平，

?H极面有油污或异物；:H分磁环断裂；1H铁心磨损过度。

查出断开点，重新接好线路；8H检查线路，

FH更换线圈；

?H换上合适的线圈；

消除它们之间过大的摩:H调整互相卡住的零部件，

擦力。

8H调整电源电压；

可选择适合的接触器；FH此种情况较多发生于接触器，

?H选择带有防烧开关的分励脱扣器或操作人员注意按下按钮的时间不超过"9；:H换铁心；

调整相关零件位置，消除过大摩擦力。1H修理，

8H调换弹簧；

FH换弹簧；

调整相关零部件，消除过大摩擦力；?H修理，

对粘性油（如凡士林）用清洗液揩净；:H清洗极面，

1H更换铁心。

使之符合要求；8H调整电压，

FH换铁心；?H清洁极面；

:H调换铁心或分磁环；1H更换铁心。

(

线圈过热或烧毁

!

电磁铁断电不释放或释放缓慢

#

交流电磁铁噪音大

电磁铁的结构、参数和常见的故障现象

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：

王小传， 连理枝

杭州之江开关有限公司,浙江,萧山,311234机电工程

MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING MAGAZINE2003，20(3)1次

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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jdgc200303017.aspx

下载时间：2010年1月16日