电磁铁(电磁装置)
通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组,这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性,它也叫做电磁铁(electromagnet)。
中文名电磁铁
electromagnet
物理
通电产生电磁
1.交流电磁铁 2.直流电磁铁
奥斯特
一、按电流分
1.交流电磁铁2.直流电磁铁
二、按用途分
1.牵引电磁铁2.框架式电磁铁3.自保持电磁铁4.吸盘电磁铁5.管状式电磁铁
优点
电磁铁有许多优点:电磁铁磁性的有无可以用通、断电流控制;磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制;也可改变电阻控制电流大小来控制磁性大小;它的磁极可以由改变电流的方向来控制,等等。即:磁性的强弱可以改变、磁性的有无可以控制、磁极的方向可以改变,磁性可因电流的消失而消失。
1.圆形线圈通往电流形成的磁场
(1)线圈中心处的磁场方向可将线圈上某一小段导线视为直线,由安培右手定则判定之。
(2)通有电流的圆形线圈上每一小段电流所产生的磁场,在线圈内都指向同一方向,故线圈内的磁场较直导线电流产生的磁场强度大。
(3)圆形导线通入电流时,线圈外的磁场因各小段电流产生磁场的方向不一致,因此产生的合成磁场较圈内磁场弱。
(4)圆形线圈的电流愈大,半径愈小,则线圈中心处的磁场强度即愈大。
(5)圆形线圈和圆盘形薄磁铁的磁力线形状相似。
2.螺线形线圈电流的磁场
(1)用一条长导线绕成螺线形的长线圈,相当于由很多个圆形线圈所串联而成,每一圆形导线在中心处所建立的磁场均为同向,可以增强效应,故线圈中心处的磁场较单匝圆形线圈为强。
(2)线圈内部磁力线形成方向相同的直线,在线圈约两端磁力线则渐弯曲向外。
(3)螺线形线圈的磁力线特性与棒形磁铁的磁力线相似,线圈内的磁力线与线圈外方向恰相反。
(4)线圈内磁场的强度与线圈上的电流及单位长度内线圈的圈数成正比。
应用
电磁铁:利用电流的磁效应,使软铁具有磁性的装置。
(1)将软铁棒插入一螺线形线圈内部,则当线圈通有电流时,线圈内部的磁场使软铁棒磁化成暂时磁铁,但电流切断时,则线圈及软铁棒的磁性随着消失。
(2)软铁棒磁化后所生成的磁场,加上原有线圈内的磁场,使得总磁场强度大为增强,故电磁铁的磁力大于天然磁铁。
(3)螺线形线圈的电流愈大,线圈圈数愈多,电磁铁的磁场愈强。
电磁铁的应用:
(1)起重机:为工业用的强力电磁铁,通上大电流,可用以吊运钢板、货柜、废铁等。
(2)电话
(3)安培计、伏特计、检流计
(4)电铃
(5)自动化控制设备
(6)工业自动化控制、办公自动化
(7)包装机械、医疗器械、食品机械、纺织机械等
(8)电磁继电器
(9)磁悬浮列车
处理方法:1)有励磁按钮的按一下励磁按钮;2)无励磁按钮的,用电瓶对其充磁;3)带一个灯泡负荷,超速运转几秒钟。失磁危害
发电机失磁故障是指发电机的励磁突然全部消失或部分消失。引起失磁的原因有:转子绕组故障、励磁机故障、自动灭磁开关误跳、半导体励磁系统中某些元件损坏或回路发生故障以及误操作等。
由于异步运行,发电机的转子机械转速大于同步转速,由于出现转差,定子绕组电流增大,转子绕组产生感应电流,引起定、转子绕组的附加发热。分析表明,发电机失磁后对电力系统及发电机本身都会造成程度不同的危害,归纳起来有以下几方面。
对发电机本身的危害:
(1)发电机失磁后,定子端部漏磁增强,使端部的部件和端部铁芯过热。
(2)异步运行后,发电机的等效电抗降低,由变为。因而从系统中吸收的无功增加,使定子绕组过热。
(3)发电机转子绕组出现的差频电流在转子绕组中产生额外损耗,引起转子绕组发热。
(4)对大型直接冷却式汽轮发电机,平均异步转矩的最大值较小,惯性常数也相对降低,转子在纵横轴方面明显不对称。由于这些原因,在重负荷下失磁发电机的转矩和有功将发生剧烈摆动。这种影响对水轮发电机更为严重。
对电力系统的危害:
(1)发电机失磁后,由于有功功率摆动及系统电压的降低,可能导致相邻正常运行的发电机与系统之间失去同步,引起系统振荡。
(2)发电机失磁造成系统中大量无功缺少,当系统中无功储备不足,将引起电压下降。严重时引起电压崩溃,系统瓦解。
(3)一台发电机失磁造成电压下降,系统中的其他发电机在自动调节励磁装置作用下,将增加其无功输出。从而使某些发电机、变压器、输电线路过电流,后备保护可能因过流动作,扩大了故障范围
磁能来源
低轴阻发电机在原理设计上虽然只能将50%左右的负转矩磁能转化为正转矩磁能,但是所产生的正转矩也足以去抵消负转矩了(因为实际上是不可能将负转矩磁能全部转化为正转矩磁能的)。
通过对常规发电机的构造及工作原理进一步研究分析后,我们最终找到了突破口,既是在常规发电原理构造的基础上运用“能量缓存转移法”来实现上述目的;也就是将部分固定方向的感应电流进行暂存处理后,再在滞后的时间内释放,所释放的能量不仅可以继续输出供给负载,而且在电枢续流绕组中所产生的附加磁能还可以对转子做正功(产生正转矩)。这就是低轴阻发电机正转矩磁能的来源。
与永久磁铁对比
永久磁铁和电磁铁均能制造得产生不同形式的磁场。在选择磁路时,首先考虑的是你需要磁铁做的工作。在用电不方便、经常发生断电或没有必要调整磁力的场合下,永久磁铁占优势。对于要求改变磁力或需要遥控的用途来说,电磁铁是有益的。磁铁只能以最初的预定方式加以使用,倘若把错误类型的磁铁应用到某个特殊用途,可能极其危险甚至是致命的。
许多加工操作在厚重的块形材料上进行,这些用途需要永久磁铁。许多机械工厂的用户认为,这些磁铁的最大优点是不需要电气连接。
永久磁铁以330~10,000磅升举能力为特色,而且只须旋转一个手柄就能接通或断开磁路。磁铁一般装有安全锁,确保磁铁不会在提升时意外断开。磁铁组可以用于比较重、而且单个磁铁应付不了的长载荷。
还有,在很多时候准备加工的零件非常细(0.25英寸或更细),而且要从一堆相似的零件中提取出来。永久磁铁不适合于每次从一堆零件中只提一件的工作。永久磁铁尽管在正确使用的情况下极其可靠,但是不能改变磁力大小。在这个方面,电磁铁通过可变电压控制装置使操作者能够控制磁场强度,并且能够从堆码的零件中选出一件。自含式电磁铁是按单位升举能力最划算的磁铁,其升举能力可以延伸到10,500磅。
由蓄电池供电的磁铁是有用的,它们采用自含式胶体蓄电池增大升举能力,而且可以处理扁形、圆形和构件形状的产品。由蓄电池供电的磁铁能重复完成提升的动作,在没有外接电源的情况下提供相当大的升举能力。
参考资料1.安培定则的定义和口诀·电工基础知识学习网站
2.第4节 电磁铁与变压器·电子发烧友网