第4節電磁鐵與變壓器

8．4．1 電磁鐵

1．電磁鐵的工作原理與典型結構

電磁鐵是利用載流鐵心線圈產生的電磁吸力來操縱機械裝置，以完成預期動作的一種電器。它是將電能轉換為機械能的一種電磁元件。它廣泛應用在自動控制的機械傳動系統，可以單獨作為一類電器，如牽引電磁鐵、制動電磁鐵、起重電磁鐵等，也可作為開關電器的一種部件，如接觸器、繼電器的電磁系統，斷路器的電磁脫扣器等。

電磁鐵主要由線圈、鐵心及銜鐵三部分組成，鐵心和銜鐵一般用軟磁材料制成。鐵心一般是靜止的，線圈總是裝在鐵心上。開關電器的電磁鐵的銜鐵上還裝有彈簧。

電磁鐵的結構形式很多。按磁路系統形式可分為拍合式、盤式、E形和螺管式。按銜鐵運動方式可分為轉動式和直動式。結構形式不同，電磁鐵的工作特性不同，適用的場合也不同。

當電磁鐵的線圈未通電時，銜鐵在彈簧的作用下，與鐵心之間保持一個比較大的氣隙，這時銜鐵處于釋放位置狀態。當線圈通電后，在線圈磁通勢的作用下，建立磁場，產生磁通，其中絕大部分磁通通過鐵心和銜鐵形成的閉合回路。這時鐵心和銜鐵被磁化，稱為極性相反的兩塊磁鐵，它們之間產生電磁吸力。當吸力大于彈簧的反作用力時，銜鐵開始向著鐵心方向運動，同時，可以通過銜鐵來帶動其他機械裝置或部件，完成預期的自動化動作。當線圈中的電流小于某一定值或中斷供電時，電磁吸力小于彈簧的反作用力，銜鐵將在反作用力的作用下返回原來的釋放位置。這就是電磁鐵的基本工作原理。

電磁鐵的種類很多，按其線圈電流的性質可分為支流電磁鐵和交流電磁鐵。直流電磁鐵正常工作時，線圈中通過的是直流電，在穩定狀態下鐵心中的磁通是恒定的，鐵心中沒有磁滯和渦流損耗，鐵心中部產生熱量。直流電磁鐵的鐵心和銜鐵由整塊軟鋼或電工純鐵制成。交流電磁鐵正常工作時，線圈中通過的是交流電，鐵心中的磁通是交變的，交變的磁通在鐵心中將會產生磁滯和渦流損耗，使鐵心中產生熱量。為了減少鐵損，鐵心和銜鐵采用硅鋼片疊成。

2．電磁鐵的分類

按用途分類，電磁鐵可分為牽引電磁鐵、制動電磁鐵、起重電磁鐵及其他類型的專用電磁鐵。

牽引電磁鐵主要用于自動控制設備中，用來牽引或推斥機械裝置，以達到自控或遙控的目的，例如，用來開啟或關閉水路、油路、氣路等閥門，用以操縱金屬切割機床的各種操作機構，以實現自動控制。當前常用的牽引電磁鐵有MQ1和MQ2兩個系列交流單相螺管式電磁鐵及MQZ1系列小型直流電磁鐵。

制動電磁鐵是用來操縱制動器，以完成制動任務的電磁鐵。通常與瓦式制動器配合使用，在電氣傳動裝置中，用來對電動機進行機械制動，以達到準確、迅速停車的目的。常用的制動電磁鐵有MZS1系列三相交流長行程制動電磁鐵、MZZ2系列直流長行程制動電磁鐵、MZD1系列單相交流短行程制動電磁鐵、MZZ1系列直流短行程制動電磁鐵等。

起重電磁鐵是用于起重、搬運鐵磁性重物的電磁鐵。它廣泛應用于冶煉、鑄造、機械制造和運輸部門，在常溫下搬運鋼板、生鐵錠、廢鋼屑、鋼軌、鐵礦石等磁性物件。起重電磁鐵為直流電磁鐵，常用的起重電磁鐵有MW1和MW5系列園盤形起重電磁鐵、MW2和MW4系列矩形起重電磁鐵、MW61系列橢圓形起重電磁鐵。

8．4．2 變壓器

1．變壓器的用途與組成

變壓器是一種常見的電氣設備,在電力系統和電子線路中廣泛應用。用于輸配電系統的電力變壓器；用于工業動力系統中直流拖動的專用電源變壓器；用于電力系統或實驗室等場合的調壓變壓器；用于測量電壓、電流的電壓互感器、電流互感器；用于潮濕環境或人體常常接觸場合的隔離變壓器。

變壓器主要由鐵心和繞組兩個基本部分組成。

2．變壓器的工作原理

單相變壓器的原理圖,與電源相聯的稱為一次繞組（又稱原邊繞組）,與負載相聯的稱為二次繞組（又稱副邊繞組）。一次繞組、二次繞組的匝數分別為。