1.6.1 电磁铁

  电磁铁是一种通电以后对铁磁物质产生引力,把电磁能转换为机械能的电器。在控制电路中,电磁铁主要应用于两个方面:—是用作控制元件,例如用电磁铁控制摩擦制动器(电磁制动器)、用电磁铁控制液压阀(电磁阀)等;二是用于电磁牵引工作台,它起着夹具的作用。

  电磁铁由励磁线圈、铁心和衔铁三部分组成。线圈通电后产生磁场,吸合衔铁,使与衔铁相连接的机械装置动作。线圈中通以直流电的称为直流电磁铁,通以交流电的称为交流电磁铁。

  直流电磁铁的线圈通直流电,产生恒定磁通,铁心中没有磁滞损耗与涡流损耗,只有线圈本身的铜损,因此铁心用电工纯铁或铸钢制成圆环形,线圈无骨架。而交流电磁铁为减少交变磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗,铁心一般采用硅钢片迭压后铆成,线圈有骨架,呈短粗形以增加散热面积。

  直流电磁铁的特点及应用

  直流电磁铁的线圈电流与衔铁位置无关,但电磁吸力与气隙长度关系很大,所以衔铁工作行程不能很大,由于线圈电感大,线圈断电时会产生过高的自感电势,故使用时要采取措施消除自感电势(常在线圈两端并联一个二极管或电阻)。直流电磁铁的工作可靠性高、动作平稳(吸合时间0.05~0.08s)、允许的切换频率较高(一般为120次/min,最高可达300次/min),且冲击小、体积小、寿命比交流电磁铁长,适用于动作频繁、工作平稳可靠的执行机构。直流电磁铁的缺点是需要直流电源,成本较高。常用的直流电滋铁有:MZZ1A、MZZ2S系列直流制动电磁铁和MW1、MW2系列起重电磁铁。

  交流电磁铁的特点及应用

  交流电磁铁起动力较大,无需专门电源,吸合快(动作时间0.01~0.03s);但是,若电源电压下降15%以上,则吸力明显减小,若电磁铁不动作,干式电磁铁会在10~15分钟后烧坏线圈(湿式为1~1.5h),且冲击较大,寿命低,因而实际使用中允许的切换频率一般为10次/min,不得超过30次/min。交流电磁铁适用于操作不太颖繁、行程较大和动作时间短的执行机构,常用的交流电磁铁有:MQ2系列牵引电磁铁、MZD1系列单相制动电磁铁和MZS1系列三相制动电磁铁

  与直流电磁铁不同,交流电磁铁为减少交变磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗,铁心一般采用硅钢片迭压后铆成,线圈有骨架,呈短粗形以增强散热。此外,交流电磁铁的铁心上还装有短路环(分磁环),如图1.36a)所示。

  线圈中通以交变电流时,因为铁心中产生的磁通也是交变的,因而对衔铁的吸力时大时小,在复位弹簧的反力作用下衔铁有释放的趋势,造成衔铁振动,同时产生噪声。装上短路环之后,交变磁通的一部分穿过短路环,在环中产生感应电流,进而产生磁通,这部分磁通与原来环中的磁通合成为磁通相位不同,即不同时为零,如图1.36b)所示。这样就使得线圈的电流和铁心磁通为零时,环中磁通不为零,仍然能将衔铁吸住,从而消除了振动和噪声。

  交流电磁铁在线圈通电、吸引衔铁动作的过程中,随着气隙X的减少,磁阻减小,线圈内自感电势和感抗增大,因此电流逐渐减小,与此同时,气隙漏磁通减小,主磁通增加,其吸力将逐步增大,最后将达到1.5~2倍的初始吸力的特性如图1.37所示。由此可知,使用交流电磁铁时,必须注意使衔铁不要被卡住,否则由于气隙较大,将导致长时间的大电流通过线圈,使线圈严重发热甚至烧毁。