船舶电气设备及系统课件 第一章

绪论绪论考试及积分方法教学大纲要求学习本课程的意义参考教材学习方法及要求教学目的：

通过本课程的学习，使学生获得船用电机及船舶电气设备必要的基本理论和基本知识，掌握船舶电气设备基本操作技能，为今后从事船舶电气设备管理工作打下理论基础和实践基础。★★教学大纲要求★★教学要求：1.掌握船舶电气设备的工作原理、运行特性和应用场合；2.熟悉掌握继电接触器控制线路的基本环节；掌握船舶机舱辅机、甲板机械、舵机电力拖动自动控制系统的工作原理。3.了解船舶电力系统的组成、特点、基本参数；掌握蓄电池的充放电及维护、保养方法；掌握同步发电机并联运行、自动调压装置基本原理；了解船舶电力系统继电保护的基本原理；熟悉各种继电保护装置的结构、原理。4.熟悉船舶电气设备管理的基本要求；掌握船舶电气设备安全用电基本知识。有人说“船舶是一座小城市”，本课程介绍的就是这座“小城市”电力系统维护、管理及维修等所必须具备的部分知识。有了电动机，就要对它进行控制，最基本的控制方法是继电-接触器控制，第7～10章学习的就是电力拖动的基本控制方法。城市有生产设备，设备需要由电动机拖动，因此第1～6章学习“磁路”和“电机学”的知识。★★学习本课程的意义★★教材：《船舶电气设备及系统》，郑华耀主编，大连海事大学出版社出版，2005年7月。

主要参考书：

《船舶电机学》，陆让之主编，人民交通出版社，1986年；

《船舶电气设备及系统》，史际昌主编，大连海事大学出版社，1998年。★★参考教材★★认真：认真听、认真预习、认真复习、认真做作业。

——开始的原理部分未掌握，后续内容很难学。勤：勤思考、勤提问。基本要求：不要讲话，不要影响他人。初级要求：不要单独做小动作，或打瞌睡。中级要求：课后及时复习，消化内容（看懂学过的内容，能够回答各章后面的“复习与思考”题）。高级要求：课前预习，预习10页的内容（不要求看懂，但要求知道什么内容）。★★学习方法与要求★★考试题型：单项选择题、是非判断题、计算题、简答题、综合题（包括小线路图的分析，英文出题，可用中文或英文回答）计分方法：平时成绩占20%（实验、作业、课堂提问及考勤）；期末成绩占80%。★★考试及计分方法★★第一章电与磁《船电设备》补充说明及小结§1–1磁场基本概念和物理量§1–2磁路及其基本定律§1–3电流在磁场中的力效应§1–4电磁感应学习本章目的：复习磁的概念，学习磁场、磁路的区别，掌握电磁铁的工作原理。§1-1磁场的基本概念和基本物理量本节主要内容：磁场的基本概念；磁场的基本物理量；铁磁材料的磁性能。磁场与磁力线：磁场、磁力线（方向）电流的磁效应本节主要知识点：1.1.1磁场(magneticfield)的基本概念磁场是一种物理现象，在物理学中曾经指出：“电生磁，磁变生电”。

电流的磁效应(magneticeffect)磁力线(magneticlineation)是为了描述磁场中磁感应强度大小而提出的一种假设“线”。是闭合的曲线。磁力线（方向）图1-1条形磁铁的磁场电流的磁效应是指：通电导体中流过电流后，在其周围产生磁场的现象。通电导体产生磁场的情况有两种：①.通电直导体周围产生磁场；②.通电螺旋状线圈产生磁场。

通电直导体通电螺旋状线圈1.1.2磁场的基本物理量磁感应强度(MagneticInductionStrength)；

磁通(flux)；

磁场强度(magneticintensity)；

磁导率(magnetoconductivity)。本书讨论的磁场主要物理量有：注意：与第二节“磁路”概念结合学习。1.磁感应强度B(MagneticInductionStrength)磁感应强度B的定义：表示磁场内某点磁场强弱和

方向的物理量。磁感应强度B的大小:磁感应强度B的方向：与电流的方向之间符合右手

螺旋定则。磁感应强度B的单位:

特斯拉(T)，1T=1Wb/m2

均匀磁场:

各点磁感应强度大小相等，方向相同的

磁场，也称匀强磁场。2.磁通(flux)磁通：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。

说明:如果不是均匀磁场，则取B的平均值。在均匀磁场中：磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。磁通的单位:韦[伯](Wb)1Wb=1V·s3.磁场强度(magneticintensity)磁场强度H

：是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。磁场强度H的单位：安培/米（A/m)★安培环路定律（全电流定律）I1HI2式中：是磁场强度矢量沿任意闭合线（常取磁通作为闭合回线）的线积分；I

是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。I1HI2任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。

安培环路定律电流正负的规定：所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。

在均匀磁场中Hl=IN由实验可测得：真空的磁导率为：4.磁导率(magnetoconductivity)

磁导率的单位：亨/米（H/m）因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它比较是很方便的。磁导率：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。它与磁场强度的乘积就等于磁

感应强度，即相对磁导率r：任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度B与在同样电流下真空时该点的磁感应强度B0之比的倍数。自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分为磁性材料和非磁性材料。例如：在磁路中磁势的单位是（）。

A.伏特B.安培C.欧姆D.韦伯答案：B。∵磁势=电流×匝数即磁势单位为：安培×匝（安匝，安）。而匝不是量纲可以省略。∴磁势的单位为：安培注意物理量的单位举例1.1.3铁磁材料的磁性能铁磁材料的主要磁性能有：高磁导率；磁饱和(magneticsaturation)；磁滞(hysteresis)与剩磁(residualmagnetism)。组成：铁、钴、镍以及它们的合金。相关问题：产生铁损。磁性材料的磁性能1.高导磁性(magnetoconductivity)

磁性材料的磁导率通常都很高，即r1(如坡莫合金，其r可达2105)

。磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。高磁导率的目的：磁导率高才能导磁；相同的磁场强度产生的磁密大。利用电磁感应原理工作的电气设备需要铁心构成磁的通路，要求相同的磁通时，磁导率高，铁心的截面积小。体积小、重量轻。

(a)(b)

图1-4磁性材料的磁化磁畴的理解：一个原子，其外有电子绕核高速旋转，电子的流动就是电荷流，将产生磁场。若大部分电子绕核方向一致，则呈现磁场。磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。2.磁饱和性(magneticsaturation)当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。如下图。BJ

磁场内磁性物质的磁化磁场的磁感应强度曲线；B0磁场内不存在磁性物质时的磁感应强度直线；B

BJ曲线和B0直线的纵坐标相加即磁场的B-H

磁化曲线。OHBB0BJB•a•b磁化曲线

B-H

磁化曲线的特征：

Oa段：B与H几乎成正比地增加；

ab段：B的增加缓慢下来；

b点以后：B增加很少，达到饱和。

有磁性物质存在时，B与H不成正比，磁性物质的磁导率不是常数，随H而变。

有磁性物质存在时，与I不成正比。磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线性曲线，实际中通过实验得出。OHB,BB和与H的关系原因：——磁通太多，材料阻碍增大。铁磁材料之所以比非铁磁物质磁导率高是因为铁磁材料对磁通阻力较小。当通过材料的磁通太多时，铁磁材料对磁通阻力增大，磁导率减小。理解：

这就象车过桥的情况一样：当同时过桥的车很少时，过桥的车速度很快，车多单位时间内过桥的车辆就多；但是当同时有很多辆车过桥时，车的行驶速度就应该放慢，否则车就可能相互碰撞，这是因为桥已经“饱和”了。磁饱和3.磁滞性(hysteresis)磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B-H关系曲线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于外磁场变化的性质。磁滞回线OHB••••BrHc剩磁感应强度Br(剩磁)：当线圈中电流减小到零(H=0)时，铁心中的磁感应强度。例如:永久磁铁的磁性就是由剩磁产生的；自励直流发电机的磁极，为了使电压能建立，也必须具有剩磁。

磁滞回线OHB••••BrHc磁滞回线OHB••••BrHc但剩磁也存在着有害的一面，例如，当工件在平面磨床上加工完毕后，由于电磁吸盘有剩磁，还将工件吸住。为此要通入反向去磁电流，去掉剩磁，才能取下工件。矫顽磁力Hc：使B=0所需的H值。磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。几种常见磁性物质的磁化曲线a铸铁

b铸钢

c硅钢片O0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0103H/(A/m)H/(A/m)12345678910103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2ababcc原因：——有剩磁存在。现象：——磁化过程

0→1→2→3→4→5→6→1

磁滞回线：回线（闭合曲线）：

1→2→3→4→5→6→1磁滞

磁场强度最大值不同就有不同的回线。将不同磁场强度所对应的磁滞回线的顶点相连就成为磁化曲线，B-H曲线。磁化曲线按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：(1)软磁材料

具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。(2)永磁材料

具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。(3)矩磁材料

具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。软磁材料硬磁材料矩磁材料特点——磁滞回线面积（形状）不同。§1-2磁场及其基本定律本节主要内容：磁路；磁路的基本定律。1.2.1磁路铁心——磁路①.

磁路是均匀的，或至少是分段均匀；磁场各点则是变化的。②.

磁场的计算经常需要微积分；磁路则常常采用四则运算（代数运算）。③.

磁路物理量：————

磁势、磁通、磁阻。在很多电工设备（像变压器、电机、电磁铁电工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对以上电工设备进行全面分析。本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器和电磁铁的工作原理，作为应用实例。磁路和电路往往是相关的，因此在这里要研究磁路和电路的关系以及磁和电的关系。在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。直流电机的磁路交流接触器的磁路_+NSNSIf四极直流电机和交流接触器的磁路

磁路是磁的闭合通路。磁路中可能存在气隙。a).直流电机磁路b).接触器磁路c).变压器磁路d).继电器磁路常见磁路1.2.2磁路基本定律基本定律：——计算的知识点欧姆定律：F=Rm

基尔霍夫磁流定律：=0基尔霍夫磁压定律：IN=Rm

[注意]：磁路物理量的单位——磁势（安匝）、磁通（韦伯）、磁阻（安培/韦伯）。[计算]：磁通可由磁密或磁场强度等计算；磁阻可由磁导率计算。磁路的分析方法

——磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为，试计算线圈内部的磁通。

1.引例SxHxIN匝式中：F=NI

为磁通势，由其产生磁通；

Rm

称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；

l为磁路的平均长度；

S

为磁路的截面积。即有：设磁路的平均长度为l，则有解：根据安培环路定律，有SxHxIN匝2.磁路的欧姆定律若某磁路的磁通为，磁通势为F

，磁阻为Rm

，则此即磁路的欧姆定律。SxHxIN匝3.磁路与电路的比较磁路磁通势F磁通磁阻电路电动势E电流密度J电阻磁感应强度B电流INI+_EIR4.磁路分析的特点(1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不开磁场的概念；例如在讨论电机时，常常要分析电机磁路的气隙中磁感应强度的分布情况。(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路时一般都要考虑漏磁通；(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于定性分析；(4)在电路中，当E=0时，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，当F=0时，不为零；5.磁路的分析计算主要任务:

预先选定磁性材料中的磁通(或磁感应强度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料,求产生预定的磁通所需要的磁通势F=NI

，确定线圈匝数和励磁电流。基本公式：设磁路由不同材料或不同长度和截面积的

n

段组成，则基本公式为：

即称为磁路个段的磁压降基本步骤:（由磁通求磁通势F=NI

）(1)求各段磁感应强度

Bi

各段磁路截面积不同，通过同一磁通，故有：(2)求各段磁场强度

Hi

根据各段磁路材料的磁化曲线Bi=f(Hi),求B1，

B2

，……相对应的H1，H2

，……。(3)计算各段磁路的磁压降（Hi

li

）(4)根据下式求出磁通势（NI

）

例1：一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为

300，铁心中的磁感应强度为0.9T，磁路的平均长度为45cm，试求：(1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流;(2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。解：（1）查铸铁材料的磁化曲线，（2）查硅钢片材料的磁化曲线，当B=0.9T时，磁场强度H=9000A/m，则当B=0.9T时，磁场强度

H=260A/m，则结论：如果要得到相等的磁感应强度，采用磁导率高的铁心材料，可以降低线圈电流，减少用铜量。【分析】如线圈中通有同样大小的电流0.39A，则铁心中的磁场强度是相等的，都是260A/m。查磁化曲线可得，在例1(1)，(2)两种情况下，如线圈中通有同样大小的电流0.39A，要得到相同的磁通，铸铁材料铁心的截面积和硅钢片材料铁心的截面积，哪一个比较小？

B硅钢是B铸铁的17倍：因

=BS，如要得到相同的磁通，则铸铁铁心的截面积必须是硅钢片铁心的截面积的17倍。B铸铁=0.05T、B硅钢=0.9T,结论：如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大为降低。B=0.9T时，磁场强度H1=500A/m例2：有一环形铁心线圈，其内径为10cm，外径为

5cm，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，其长度等于0.2cm。设线圈中通有1A的电流，如要得到0.9T的磁感应强度，试求线圈匝数。解：空气隙的磁场强度铸钢铁心的磁场强度，查铸钢的磁化曲线，铁心的平均长度磁路的平均总长度为对各段有总磁通势为线圈匝数为磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，磁通势几乎都降在空气隙上面。结论：当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（设线圈匝数一定）。通过上述例题，可以得出如下结论：

(1)如果要得到相等的磁感应强度，采用高磁导率的铁心材料，可使线圈的用铜量大大降低。

(2)如果线圈中同有同样大小的励磁电流，要得到相等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大大降低。

(3)当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（线圈匝数一定时）。§1-3

电流在磁场中的力效应本节主要内容

电磁作用力的大小；

电磁力的方向——左手定则。1.3.1电磁作用力的大小导线长度l

、磁感应强度B、电流I

三者与受力F的关系：F=BlI（垂直）F=BlIsin书P.9，三种情况：垂直、同向、有夹角1.3.2电磁力的方向——左手定则§1-4

电磁感应本节主要内容

直导体中的感应电动势；

线圈中的感应电动势；

自感；

铁心线圈电路。1.4.1直导体中的感应电动势

(inductiveelectromotiveforce)导线长度l

、磁感应强度B、垂直切割的速度v三者与感应电动势e

的关系：

e=Blv

（垂直）方向由右手定则判断1.4.2线圈中的感应电动势交链的磁通变化，将感应电动势：★感应电动势图1-16线圈的感应电势图1-17感应电动势方向的确定★感应电动势的方向1.4.3自感(self-inductance)

自感，有两层意思：一是指线圈的自感现象；二是指自感系数(反映线圈产生自感电动势的能力，即自感系数L的数值)。

定义：线圈(交变电流)→交变磁通→感应电势(自感电势)。

反映线圈产生自感电动势能力的参数为自感系数L，简称自感，与匝数和磁路导磁能力（磁导率、磁路尺寸，即与磁阻有关；匝数多，大，则L大）。磁链：穿过所有匝数的磁通，磁通与匝数的乘积。★自感(实例)

(a)(b)图1-18自感现象和自感电势★自感系数用字母L表示，它的物理意义是单位电流所产生的磁链，即

★感应电势（自感电势）★自感的特点自感最主要的特点：

感应电动势；

障碍电流的变化。应用：日光灯的镇流器镇流器作用：起动时与启辉器配合，提供高电压；点燃后限制工作电流。1.4.4铁心线圈电路铁心线圈电路的特点；功率损耗与涡流；电磁铁；电磁铁的吸力；直流电磁铁；交流电磁铁。本小节的知识点较多：铁心线圈电路的特点（直流）两种铁心线圈：直流和交流铁心线圈。直流铁心线圈书上P.13，讲：“励磁电流是直流的，产生的磁通是固定的”，“固定”不妥，只有稳定时磁通从是固定的。最好是将“磁通”改为“磁势”，即

“励磁电流是直流的，产生的磁势是固定的”。不会感应电动势。

电压一定时，只有线圈本身电阻产生的铜损耗。即“稳定运行时，直流铁心线圈即不产生磁滞损耗，也不产生涡流损耗”（见“功率损耗与涡流”）

。电压、电阻一定时，电流也不会变化。在“电磁关系、电压电流关系及损耗关系”与直流铁心不同线圈。——注意区别。

电压不变时，磁通近似不变。——从4.44公式可以知道，若：Φ↓→E↓→I↑→E↑，所以E近似不变。“交流铁心线圈的磁路对电路的电流存在影响”

电压、电阻不变时，电抗还是可能发生变化的，所以电流不是一个常数。存在铁心损耗(coreloss)：包括“磁滞损耗”和“涡流损耗”（见“功率损耗与涡流”）。铁心线圈电路的特点（交流）交流铁心线圈电路1.电磁关系–+e–+e+–uNi主磁通：通过铁心闭合的磁通。漏磁通：经过空气或其它非导磁媒质闭合的磁通。线圈铁心与i不是线性关系。（磁通势）i，铁心线圈的漏磁电感–+e–+e+–uNi1.电磁关系2.电压电流关系根据KVL:式中：R是线圈导线的电阻

L是漏磁电感

当u是正弦电压时，其它各电压、电流、电动势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：–+e–+e+–uNi设主磁通则有效值

由于线圈电阻

R

和感抗X（或漏磁通）较小，其电压降也较小，与主磁电动势E相比可忽略，故有式中：Bm是铁心中磁感应强度的最大值，单位[T]；

S是铁心截面积，单位[m2]。3.功率损耗交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。1.铜损(copperloss,Pcu)在交流铁心线圈中,线圈电阻R上的功率损耗称铜损，用Pcu

表示。Pcu

=RI2式中：R是线圈的电阻；I是线圈中电流的有效值。2.铁损(ironloss,PFe)在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损，用PFe

表示。它与铁心内磁感应强度的最大值Bm的平方成正比。铁损由磁滞和涡流产生。+–ui由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗(Ph

)

。磁滞损耗的大小：单位体积内的磁滞损耗正比与磁滞回线的面积和磁场交变的频率f。OHB

磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。（1）磁滞损耗(hysteresisloss,Ph)OHB减少磁滞损耗的措施：选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。（1）磁滞损耗(hysteresisloss,Ph)(2)涡流损耗(eddyloss,Pe)涡流损耗:

由涡流所产生的功率损耗。涡流：交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。减少涡流损耗措施：提高铁心的电阻率（通常由于硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。铁心线圈交流电路的有功功率为：(2)涡流损耗(eddyloss,Pe)功率损耗与涡流交流铁心线圈的损耗：铁心-铁损耗；线圈-铜损耗。

铜损耗是专用名词，表示导线通过电流产生的损耗。△pcu=I2R。铁损耗包括：“磁滞损耗”和“涡流损耗”。与交变频率有关。f↑→△pFe↑

磁滞损耗：克服磁滞现象所需的损耗。涡流损耗：铁心可导电，感应E，形成涡流（同心环形电流），涡流在铁心（导体）上产生的损耗就是涡流损耗（硅钢片-电阻-克服）。功率损耗与涡流4.等效电路用一个不含铁心的交流电路来等效替代铁心线圈交流电路。等效条件：在同样电压作用下，功率、电流及各量之间的相位关系保持不变。先将实际铁心线圈的线圈电阻R、漏磁感抗X分出，得到用理想铁心线圈表示的电路；+––+uiRX

++––uRu实际铁心线圈电路理想铁心线圈电路线圈电阻漏磁感抗+––+–+eeui式中：PFe为铁损，QFe为铁心储放能量的无功功率。理想铁心线圈的等效电路：理想铁心线圈有能量的损耗和储放，可用具有电阻R0和感抗X0串联的电路等效。其中：电阻R0是和铁心能量损耗（铁损）相应的等效电阻，感抗X0是和铁心能量储放相应的等效感抗。其参数为：+––+uiRX

++––uRuX0

R0

故有：+––+–+eeu等效电路电磁铁★★★更正：书P.15，图1-22错组成：——铁心、线圈、衔铁、复位弹簧。原理：

当线圈通电后，产生磁势，磁路中便有磁通通过，铁心和衔铁之间将产生吸力（与磁通成正比）。衔铁克服弹簧的作用力被铁心吸合，同时带动其它机构动作。线圈断电，剩磁磁通的吸力很小，在弹簧作用下，衔铁释放，同时使所带动的机构复位。更正1.概述电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其它机械装置发生联动。根据使用电源类型分为：直流电磁铁：用直流电源励磁；交流电磁铁：用交流电源励磁。2.基本结构电磁铁由线圈、铁心及衔铁三部分组成，常见的结构如图所示。铁心衔铁衔铁有时是机械零件、工件充当衔铁FFFF线圈线圈衔铁铁心线圈铁心常见电磁铁交流接触器电磁机构直流接触器电磁机构圆盘刹车的电磁机构电磁铁的吸力电磁吸力：电磁铁产生的电磁吸力正比于磁通（或磁密B）的平方，说明：交流电磁铁则多一个sint。由于交流磁通的过零点，会引起振动。振动的不良后果——破坏各部件。短路环作用：使铁心总磁通不同时为零（见交流电磁铁说明）。电磁铁吸力的计算——电磁铁吸力的大小与气隙的截面积S0及气隙中的磁感应强度B0的平方成正比。基本公式如下：式中：B0的单位是特[斯拉]；

S0的单位是平方米；

F的单位是牛[顿]（N）。直流电磁铁的吸力——直流电磁铁的吸力依据上述基本公式直接求取。直流电磁铁直流铁心线圈的特点：直流电磁铁是恒磁势型的（衔铁吸合前后，电流或磁势不变化，但磁通变化）。直流电磁铁的线圈通常在衔铁吸合前通以较大的电流以增加其吸力，衔铁吸合后则串入“经济电阻”限制电流，提高线圈的工作寿命，且可避免衔铁因为剩磁而出现不能释放。

直流电磁铁的线圈则通常做成“细长形”，以利于与铁心的接触面积（因为无铁损）。交流铁心线圈的特点：

交流电磁铁是恒磁通型的（衔铁吸合前后，电流或磁势变化，但磁通不变化）。交流电磁铁的吸力基本保持不变。但是，衔铁吸合前，磁路的磁阻大，线圈通过的电流大；衔铁吸合后磁路的磁阻小，线圈通过的电流小。——不能卡住，否则烧毁线圈。

交流电磁铁的线圈则通常做成“矮胖形”，以利于线圈与铁心的散热（因为存在铁损）。交流电磁铁交流电磁铁的吸力——交流电磁铁中磁场是交变的，设则吸力瞬时值为:式中：为吸力的最大值。吸力的波形:吸力平均值为:tFmfO交流电磁铁（续，短路环）交流铁心短路环的作用原理：

通过短路环的磁通滞后没有通过短路环的磁通90°电角。因此铁心的吸合面任何时刻通过的磁通都不会出现为零。从而保证了电磁铁产生的吸力不为零。短路环一般采用铜材料焊接制成。

(1)交流电磁铁的吸力在零与最大值之间脉动。衔铁以两倍电源频率在颤动，引起噪音，同时触点容易损坏。为了消除这种现象，在磁极的部分端面上套一个分磁环（或称短路环），工作时，在分磁环中产生感应电流，其阻碍磁通的变化，在磁极端面两部分中的磁通1和2之间产生相位差，相应该两部分的吸力不同时为零，实现消除振动和噪音，如图所示；而直流电磁铁吸力恒定不变；综合上述：12

(2)交流电磁铁中，为了减少铁损，铁心由钢片叠成；直流电磁铁的磁通不变，无铁损，铁心用整块软钢制成；

(4)直流电磁铁的励磁电流仅与线圈电阻有关，在吸合过程中，励磁电流不变。

(3)在交流电磁铁中，线圈电流不仅与线圈电阻有关，主要的还与线圈感抗有关。在其吸合过程中，随着磁路气隙的减小，线圈感抗增大，电流减小。如果衔铁被卡住，通电后衔铁吸合不上，线圈感抗一直很小，电流较大，将使线圈严重发热甚至烧毁；电磁铁的应用：电磁铁在生产中获得广泛应用。