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電磁鐵是可以通電流來產(chǎn)生磁力的器件,屬非永久磁鐵,可以很容易地將其磁性啟動或是消除。例如:大型起重機利用電磁鐵將廢棄車輛抬起。

當電流通過導線時,會在導線的周圍產(chǎn)生磁場。應用這性質(zhì),將電流通過螺線管時,則會在螺線管之內(nèi)制成均勻磁場。假設在螺線管的中心置入鐵磁性物質(zhì),則此鐵磁性物質(zhì)會被磁化,而且會大大增強磁場。

一般而言,電磁鐵所產(chǎn)生的磁場與電流大小、線圈圈數(shù)及中心的鐵磁體有關(guān)。在設計電磁鐵時,會注重線圈的分布和鐵磁體的選擇,并利用電流大小來控制磁場。由于線圈的材料具有電阻,這限制了電磁鐵所能產(chǎn)生的磁場大小,但隨著超導體的發(fā)現(xiàn)與應用,將有機會超越現(xiàn)有的限制。

1、交流電磁鐵

2、直流電磁鐵

按用途分

1、牽引電磁鐵

2、框架式電磁鐵

3、自保持電磁鐵

4、吸盤電磁鐵

5、旋轉(zhuǎn)電磁鐵

6、圓管電磁鐵

安培定則是表示電流和電流激發(fā)磁場的磁感線方向間關(guān)系的定則,也叫右手螺旋定則。

1、通電直導線中的安培定則(安培定則一):用右手握住通電直導線,讓大拇指指向電流方向,四指指向通電直導線周圍磁力線方向。

2、通電螺線管中的安培定則(安培定則二):用右手握住通電螺線管,使四指彎曲與電流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。

電磁鐵是電流磁效應(電生磁)的一個應用,與生活聯(lián)系緊密,如電磁繼電器、電磁起重機、磁懸浮列車、電子門鎖、智能通道匝、電磁流量計等。

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,美國電學家亨利對斯特金電磁鐵裝置進行了一些革新,用磁電絕緣導線代替裸銅導線,因此不必擔心被銅導線過分靠近而短路。由于導線有了絕緣層,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)生的磁場就越強,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。

在奧斯特電流磁效應實驗及其他一系列實驗的啟發(fā)下 ,安培認識到磁現(xiàn)象的本質(zhì)是電流 ,把涉及電流 、磁體的各種相互作用歸結(jié)為電流之間的相互作用,提出了尋找電流元相互作用規(guī)律的基本問題。為了克服孤立電流元無法直接測量的困難 ,安培精心設計了4個示零實驗并伴以縝密的理論分析,得出了結(jié)果。但由于安培對電磁作用持超距作用觀念,曾在理論分析中強加了兩電流元之間作用力沿連線的假設,期望遵守牛頓第三定律,使結(jié)論有誤。上述公式是拋棄錯誤的作用力沿連線的假設,經(jīng)修正后的結(jié)果。應按近距作用觀點理解為,電流元產(chǎn)生磁場,磁場對其中的另一電流元施以作用力。

1、將軟鐵棒插入一螺線形線圈內(nèi)部,則當線圈通有電流時,線圈內(nèi)部的磁場使軟鐵棒磁化成暫時磁鐵,但電流切斷時,則線圈及軟鐵棒的磁性隨著消失。

2、軟鐵棒磁化后所生成的磁場,加上原有線圈內(nèi)的磁場,使得總磁場強度大為增強,故電磁鐵的磁力大于 天然磁鐵。

3、螺線形線圈的電流愈大,線圈圈數(shù)愈多,電磁鐵的磁場愈強。

2、電話:下一節(jié)介紹。

3、安培計、伏特計、檢流計

4、電鈴等等。

5、自動化控制設備

6、工業(yè)自動化控制、辦公自動化。

7、包裝機械、醫(yī)療器械、食品機械、紡織機械等。

8、電磁繼電器

9、磁懸浮列車

μ0 I1I2dι2 × (dι1 × γ12)

df12 = ── ───────────

4π γ123

式中dι1.dι2的方向都是電流的方向;γ12是從I1dι 指向I2dι 的徑矢。安培定律可分為兩部分。其一是電流元Idι(即上述I1dι )在γ(即上述γ12)處產(chǎn)生的磁場為

μ0 Idι × γ

dB = ── ─────

4π γ3

這是畢薩拉定律。其二是電流元Idl(即上述I2dι2)在磁場B中受到的作用力df(即上述df12)為:

df = Idι × B

1、需要漆包線、鐵釘來作其本體;電池或電源供應器供以電流。

2、注意事項:

要刮除漆包線末端的漆,或用火燒。

要以相同的方向纏繞漆包線。

要在漆包線的末端打結(jié)綁緊。

1、線圈中心處的磁場方向可將線圈上某一小段導線視為直線,由安培右手定則判定之。

2、通有電流的圓形線圈上每一小段電流所產(chǎn)生的磁場,在線圈內(nèi)都指向同一方向,故線圈內(nèi)的磁場較直導線電流產(chǎn)生的磁場強度大。

3、圓形導線通入電流時,線圈外的磁場因各小段電流產(chǎn)生磁場的方向不一致, 因此產(chǎn)生的合成磁場較圈內(nèi)磁場弱。

4、圓形線圈的電流愈大,半徑愈小,則線圈中心處的磁場強度即愈大。

5、圓形線圈和圓盤形薄磁鐵的磁力線形狀相似。

二、螺線形線圈電流的磁場

1、用一條長導線繞成螺線形的長線圈,相當于由很多個圓形線圈所串聯(lián)而成,每一圓形導線在中心處所建立的磁場均為同向,可以增強效應,故線圈中心處的磁場較單匝圓形線圈為強。

2、線圈內(nèi)部磁力線形成方向相同的直線,在線圈約兩端磁力線則漸彎曲向外。

3、螺線形線圈的磁力線特性與棒形磁鐵的磁力線相似,線圈內(nèi)的磁力線與線圈外方向恰相反。

4、線圈內(nèi)磁場的強度與線圈上的電流及單位長度內(nèi)線圈的圈數(shù)成正比。

三、螺線形線圈電流內(nèi)磁場方向的右手螺旋定則(安培定理):以右手掌握住線圈,四指指向電流方向,大拇指所指的方向即為線圈內(nèi)磁力線方向。

處理方法:

1、有勵磁按鈕的按一下勵磁按鈕,
2、無勵磁按鈕的,用電瓶對其充磁,
3、帶一個燈泡負荷,超速運轉(zhuǎn)幾秒鐘。

通過對常規(guī)發(fā)電機的構(gòu)造及工作原理進一步研究分析后,我們最終找到了突破口,既是在常規(guī)發(fā)電原理構(gòu)造的基礎上運用"能量緩存轉(zhuǎn)移法"來實現(xiàn)上述目的;也就是將部分固定方向的感應電流進行暫存處理后,再在滯后的時間內(nèi)釋放,所釋放的能量不僅可以繼續(xù)輸出供給負載,而且在電樞續(xù)流繞組中所產(chǎn)生的附加磁能還可以對轉(zhuǎn)子做正功(產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩)。這就是低軸阻發(fā)電機正轉(zhuǎn)矩磁能的來源。

由于異步運行,發(fā)電機的轉(zhuǎn)子機械轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速,由于出現(xiàn)轉(zhuǎn)差,定子繞組電流增大,轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應電流,引起定、轉(zhuǎn)子繞組的附加發(fā)熱。分析表明,發(fā)電機失磁后對電力系統(tǒng)及發(fā)電機本身都會造成程度不同的危害,歸納起來有以下幾方面。

對發(fā)電機本身的危害:

1、發(fā)電機失磁后,定子端部漏磁增強,使端部的部件和端部鐵芯過熱。

2、異步運行后,發(fā)電機的等效電抗降低,由 變?yōu)?。因而從系統(tǒng)中吸收的無功增加,使定子繞組過熱。

3、發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)的差頻電流在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生額外損耗,引起轉(zhuǎn)子繞組發(fā)熱。

4、對大型直接冷卻式汽輪發(fā)電機,平均異步轉(zhuǎn)矩的最大值較小,慣性常數(shù)也相對降低,轉(zhuǎn)子在縱橫軸方面明顯不對稱。由于這些原因,在重負荷下失磁發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩和有功將發(fā)生劇烈擺動。這種影響對水輪發(fā)電機更為嚴重。

對電力系統(tǒng)的危害:

1、發(fā)電機失磁后,由于有功功率擺動及系統(tǒng)電壓的降低,可能導致相鄰正常運行的發(fā)電機與系統(tǒng)之間失去同步,引起系統(tǒng)振蕩。

2、發(fā)電機失磁造成系統(tǒng)中大量無功缺少,當系統(tǒng)中無功儲備不足,將引起電壓下降。嚴重時引起電壓崩潰,系統(tǒng)瓦解。

3、一臺發(fā)電機失磁造成電壓下降,系統(tǒng)中的其他發(fā)電機在自動調(diào)節(jié)勵磁裝置作用下,將增加其無功輸出。從而使某些發(fā)電機、變壓器、輸電線路過電流,后備保護可能因過流動作,擴大了故障范圍。

許多加工操作在厚重的塊形材料上進行,這些用途需要永久磁鐵。許多機械工廠的用戶認為,這些磁鐵的最大優(yōu)點是不需要電氣連接。

永久磁鐵以330~10000磅升舉能力為特色,而且只須旋轉(zhuǎn)一個手柄就能接通或斷開磁路。磁鐵一般裝有安全鎖,確保磁鐵不會在提升時意外斷開。磁鐵組可以用于比較重、而且單個磁鐵應付不了的長載荷。

還有,在很多時候準備加工的零件非常細(0.25英寸或更細),而且要從一堆相似的零件中提取出來。永久磁鐵不適合于每次從一堆零件中只提一件的工作。永久磁鐵盡管在正確使用的情況下極其可靠,但是不能改變磁力大小。在這個方面,電磁鐵通過可變電壓控制裝置使操作者能夠控制磁場強度,并且能夠從堆碼的零件中選出一件。自含式電磁鐵是按單位升舉能力最劃算的磁鐵,其升舉能力可以延伸到10500磅。

由蓄電池供電的磁鐵是有用的,它們采用自含式膠體蓄電池增大升舉能力,而且可以處理扁形、圓形和構(gòu)件形狀的產(chǎn)品。由蓄電池供電的磁鐵能重復完成提升的動作,在沒有外接電源的情況下提供相當大的升舉能力。