電磁鐵的工作原理

電磁鐵的發(fā)明

1822年，法國物理學(xué)家阿拉戈和呂薩克發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流通過其中有鐵塊的繞線時(shí)，它能使繞線中的鐵塊磁化。這實(shí)際上是電磁鐵原理的最初發(fā)現(xiàn)。1823年，斯特金也做了一次類似的實(shí)驗(yàn)：他在一根并非是磁鐵棒的U型鐵棒上繞了18圈銅裸線，當(dāng)銅線與伏打電池接通時(shí)，繞在U型鐵棒上的銅線圈即產(chǎn)生了密集的磁場(chǎng)，這樣就使U型鐵棒變成了一塊“電磁鐵”。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能大放多倍，它能吸起比它重20倍的鐵塊，而當(dāng)電源切斷后，U型鐵棒就什么鐵塊也吸不住，重新成為一根普通的鐵棒。 斯特金的電磁鐵發(fā)明，使人們看到了把電能轉(zhuǎn)化為磁能的光明前景，這一發(fā)明很快在英國、美國以及西歐一些沿海國家傳播開來。 1829年，美國電學(xué)家亨利對(duì)斯特金電磁鐵裝置進(jìn)行了一些革新，絕緣導(dǎo)線代替裸銅導(dǎo)線，因此不必?fù)?dān)心被銅導(dǎo)線過分靠近而短路。由于導(dǎo)線有了絕緣層，就可以將它們一圈圈地緊緊地繞在一起，由于線圈越密集，產(chǎn)生的磁場(chǎng)就越強(qiáng)，這樣就大大提高了把電能轉(zhuǎn)化為磁能的能力。到了1831年，亨利試制出了一塊更新的電磁鐵，雖然它的體積并不大，但它能吸起1噸重的鐵塊。

電磁鐵內(nèi)部帶有鐵心的、利用通有電流的線圈使其像磁鐵一樣具有磁性的裝置叫做電磁鐵，通常制成條形或蹄形。鐵心要用容易磁化，又容易消失磁性的軟鐵或硅鋼來制做。這樣的電磁鐵在通電時(shí)有磁性，斷電后就隨之消失。 電磁鐵有許多優(yōu)點(diǎn)：電磁鐵磁性的有無，可以用通、斷電流控制。磁性的大小可以用電流的強(qiáng)弱或線圈的匝數(shù)來控制。

電磁鐵的主要特點(diǎn)

1、采用全密封結(jié)構(gòu)，防潮性能好。 2、經(jīng)計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)合理、自重輕、吸力大、能耗低。 3、勵(lì)磁線圈經(jīng)特別工藝處理，提高了線圈的電器和機(jī)械性能，絕緣資料熱等級(jí)到達(dá)C級(jí)，運(yùn)用壽命長(zhǎng)。 4、普通型電磁鐵的額定通電持續(xù)率由曩昔的50%提高到60%，提高了電磁鐵的運(yùn)用功率。 5、超高溫型電磁鐵采用獨(dú)特隔熱方式，其間被吸物溫度有曩昔的600℃提高700℃，擴(kuò)大了電磁鐵的適用范圍。 6、裝置、運(yùn)轉(zhuǎn)、保護(hù)簡(jiǎn)潔。

電磁鐵工作原理

將電磁能變換為機(jī)械能以實(shí)現(xiàn)吸合作功的一種電器。通常由軟磁材料制成的鐵心、銜鐵和勵(lì)磁繞組組成。當(dāng)勵(lì)磁繞組通電時(shí)，繞組周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，鐵心磁化，并產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，使之運(yùn)動(dòng)作功。電磁鐵主要用于操動(dòng)、牽引機(jī)械裝置，以達(dá)到預(yù)期的目的。工業(yè)上常用的電磁鐵有制動(dòng)電磁鐵、牽引電磁鐵、起重電磁鐵和閥用電磁鐵等。此外，屬于電磁鐵類的還有用以傳遞或隔斷兩軸間的機(jī)械聯(lián)系的電磁聯(lián)軸器;用在機(jī)床工作臺(tái)上以吸牢磁性材料工件的電磁吸盤;供高能物理、核聚變研究、磁流體發(fā)電和高速懸浮列車等方面使用的、能產(chǎn)生高達(dá)數(shù)十特（斯拉）的磁通密度而幾乎不消耗繞組功率的超導(dǎo)電磁鐵等。 起重電磁鐵 用來吊運(yùn)和裝卸鐵磁性物體的電磁鐵。工業(yè)上常用以吊運(yùn)或裝卸鐵礦石、鐵砂、廢鋼鐵、鋼錠、鋼軌以及各種鋼材和鋼質(zhì)工件。起重電磁鐵通常做成圓盤形或矩形，并帶有內(nèi)磁極和外磁極。當(dāng)勵(lì)磁繞組通電后，內(nèi)外磁極均被磁化，吸引鋼質(zhì)材料或工件（相當(dāng)于一般電磁鐵中的銜鐵），形成一個(gè)閉合的磁路。為保護(hù)勵(lì)磁繞組，使之不因磁極與被吸引物體間的機(jī)械撞擊所損傷，起重電磁鐵通常采用甲殼式結(jié)構(gòu)，并且采用直流勵(lì)磁。 牽引電磁鐵 供牽引和推斥機(jī)械裝置用的一種電磁鐵。主要用于各種自動(dòng)設(shè)備中，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。為了能夠在長(zhǎng)行程下獲得較大的電磁吸力，牽引電磁鐵一般采用吸引特性比較平坦的甲殼式結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部裝有鐵心、銜鐵和勵(lì)磁線圈。使用時(shí)，將鐵心固定在機(jī)械裝置的靜止部件上，銜鐵則連接在牽引桿上。當(dāng)勵(lì)磁繞組通電后，鐵心被磁化，產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，后者則通過牽引桿來操縱所控制的機(jī)械裝置的機(jī)構(gòu)。為了適應(yīng)不同控制對(duì)象的需要，牽引電磁鐵有拉動(dòng)式和推動(dòng)式兩種，但都不具備復(fù)位裝置。牽引電磁鐵的主要技術(shù)指標(biāo)為一定行程下的電磁吸力、操作頻率和壽命。 制動(dòng)電磁鐵 作機(jī)械制動(dòng)用的一種電磁鐵。主要用于電力驅(qū)動(dòng)裝置和起重運(yùn)輸設(shè)備中，并與制動(dòng)器配合使用，使電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)確停車和懸吊著的重物不致墜落。制動(dòng)電磁鐵按銜鐵行程分為長(zhǎng)行程和短行程兩類;按勵(lì)磁方式分為直流和交流、并勵(lì)和串勵(lì)以及單相和三相等種類。制動(dòng)電磁鐵的工作原理是：當(dāng)電磁鐵的繞組通電后，銜鐵被吸向鐵心，并通過制動(dòng)器中的停檔壓迫制動(dòng)桿，使之移動(dòng)，從而迫使制動(dòng)器松閘。切斷線圈電源后，制動(dòng)桿在彈簧作用下使銜鐵脫離磁軛，而制動(dòng)器則將機(jī)構(gòu)剎住。制動(dòng)電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)是行程、一定行程下的電磁吸力、操作頻率和通電持續(xù)率。操作頻率是指每小時(shí)操作的次數(shù);通電持續(xù)率是指每次通電時(shí)間與每次通電及不通電時(shí)間之和的百分比。使用中，制動(dòng)電磁鐵與瓦式制動(dòng)器相配合時(shí)用短行程類;與皮帶制動(dòng)器相配合時(shí)用長(zhǎng)行程類。制動(dòng)電磁鐵通過液壓方式將電磁力傳遞給制動(dòng)機(jī)構(gòu)的稱液壓制動(dòng)電磁鐵。 閥用電磁鐵 供遠(yuǎn)距離操作各種液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)閥門的電磁鐵。常用于各種金屬切削機(jī)床中。閥用電磁鐵不設(shè)復(fù)位裝置，而由閥體中的彈簧使之復(fù)位。當(dāng)電磁鐵的勵(lì)磁繞組通過電流時(shí)，電磁吸力即克服彈簧阻力，使閥體的推桿移動(dòng)，將閥門開啟;當(dāng)勵(lì)磁繞組斷電后，在復(fù)位彈簧作用下，閥體推桿便推動(dòng)銜鐵，使其移動(dòng)額定行程處，閥門關(guān)閉。閥用電磁鐵分為濕式和干式兩種。濕式閥用電磁鐵的銜鐵在液壓油中工作，由于油的冷卻作用，使其與具有相同吸力的電磁鐵相比，有較小的尺寸。

電磁鐵的應(yīng)用

門禁：為什么門禁可以在沒刷卡時(shí)把門牢牢的“抓住”？原來單元門是由鋼材料做成的，那個(gè)金屬體在通電時(shí)可以產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，產(chǎn)生的磁力能把門牢牢的吸住，而刷卡的瞬間，切斷電流，金屬體失去磁性，我們就可以打開門了。那個(gè)金屬體其實(shí)是一塊電磁鐵。 電磁起重機(jī)：最直接的應(yīng)用之一是電磁起重機(jī)。電磁鐵安裝在吊車上，通電后吸起大量鋼鐵，移動(dòng)到另一個(gè)位置后切斷電流，鋼鐵被放下，免去了打捆的麻煩。大型電磁起重機(jī)一次可以吊起幾噸鋼材。 在電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電鈴和電磁繼電器里也用到電磁鐵。全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水閥門，衛(wèi)生間里感應(yīng)式?jīng)_水器的閥門，也都是由電磁鐵控制的。 電磁鐵的另一個(gè)應(yīng)用是產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)代技術(shù)中很多地方需要的強(qiáng)磁場(chǎng)都由電磁鐵提供，如大型電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、磁療設(shè)備等。

審核編輯黃昊宇