電磁鐵磁能來源

低軸阻發(fā)電機在原理設計上雖然只能將50%左右的負轉矩磁能轉化為正轉矩磁能，但是所產(chǎn)生的正轉矩也足以去抵消負轉矩了（因為實際上是不可能將負轉矩磁能全部轉化為正轉矩磁能的）。

通過對常規(guī)發(fā)電機的構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)電原理構造的基礎上運用“能量緩存轉移法”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子做正功（產(chǎn)生正轉矩）。這就是低軸阻發(fā)電機正轉矩磁能的來源。

（1）起重機：為工業(yè)用的強力電磁鐵，通上大電流，可用以吊運鋼板、貨柜、廢鐵等。

（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

發(fā)電機長時間不用，導致出廠前含在鐵芯中的剩磁失去，勵磁線圈建立不起應有的磁場，這時發(fā)動機運轉正常但發(fā)不出電，此類現(xiàn)象新機?；蜷L期不用的機組較多。

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，超速運轉幾秒鐘。

早在1820年春天，丹麥的奧斯特在一次偶然之中就發(fā)現(xiàn)了這一原理。1822年，法國物理學家阿拉戈和呂薩克才發(fā)現(xiàn)，當電流通過其中有鐵塊的繞線時，它能使繞線中的鐵塊磁化。這實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驗：他在一根并非是磁鐵棒的U型鐵棒上繞了18圈銅裸線，當銅線與伏打電池接通時，繞在U型鐵棒上的銅線圈即產(chǎn)生了密集的磁場，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放大多倍，它能吸起比它重20倍的鐵塊，而當電源切斷后，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)象的本質是電流 ，把涉及電流 、磁體的各種相互作用歸結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。

當在通電螺線管內部插入鐵芯后，鐵芯被通電螺線管的磁場磁化。磁化后的鐵芯也變成了一個磁體，這樣由于兩個磁場互相疊加，從而使螺線管的磁性大大增強。為了使電磁鐵的磁性更強，通常將鐵芯制成蹄形。但要注意蹄形鐵芯上線圈的繞向相反，一邊順時針，另一邊必須逆時針。如果繞向相同，兩線圈對鐵芯的磁化作用將相互抵消，使鐵芯不顯磁性。另外，電磁鐵的鐵芯用軟鐵制做，而不能用鋼制做。否則鋼一旦被磁化后，將長期保持磁性而不能退磁，則其磁性的強弱就不能用電流的大小來控制，而失去電磁鐵應有的優(yōu)點。

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，將電流通過螺線管時，則會在螺線管之內制成均勻磁場。假設在螺線管的中心置入鐵磁性物質，則此鐵磁性物質會被磁化，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。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。

電磁鐵是通電產(chǎn)生電磁的一種裝置。在鐵芯的外部纏繞與其功率相匹配的導電繞組，這種通有電流的線圈像磁鐵一樣具有磁性，它也叫做電磁鐵（electromagnet）。我們通常把它制成條形或蹄形狀，以使鐵芯更加容易磁化。另外，為了使電磁鐵斷電立即消磁，我們往往采用消磁較快的的軟鐵或硅鋼材料來制做。這樣的電磁鐵在通電時有磁性，斷電后磁就隨之消失。電磁鐵在我們的日常生活中有著極其廣泛的應用，由于它的發(fā)明也使發(fā)電機的功率得到了很大的提高。

電磁鐵：利用電流的磁效應，使軟鐵(電磁鐵線圈內部芯軸,可快速充磁與消磁)具有磁性的裝置。

（1）將軟鐵棒插入一螺線形線圈內部，則當線圈通有電流時，線圈內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。

安培定律與庫侖定律相當，是磁作用的基本實驗定律 ，它決定了磁場的性質，提供了計算電流相互作用的途徑。

直線電流的安培定則對一小段直線電流也適用。環(huán)形電流可看成許多小段直線電流組成，對每一小段直線電流用直線電流的安培定則判定出環(huán)形電流中心軸線上磁感強度的方向。疊加起來就得到環(huán)形電流中心軸線上磁感線的方向。直線電流的安培定則是基本的，環(huán)形電流的安培定則可由直線電流的安培定則導出直線電流的安培定則對電荷作直線運動產(chǎn)生的磁場也適用，這時電流方向與正電荷運動方向相同，與負電荷運動方向相反。

電磁鐵有許多優(yōu)點：電磁鐵的磁性有無可以用通、斷電流控制；磁性的大小可以用電流的強弱或線圈的匝數(shù)多少來控制；也可通過改變電阻控制電流大小來控制磁性大??；它的磁極可以由改變電流的方向來控制，等等。即：磁性的強弱可以改變、磁性的有無可以控制、磁極的方向可以改變，磁性可因電流的消失而消失。

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。

電磁鐵的磁場方向可以用安培定則來判斷。

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。

電磁鐵按電流分

1.交流電磁鐵

2.直流電磁鐵

電磁鐵按用途分

1.制動電磁鐵：在電氣傳動裝置中用作電動機的機械制動，以達到準確迅速停車的目的，常見的型號有MZD1(單相），MZS1（三相）系列。

2.起重電磁鐵：用作起重裝置來吊運鋼材，鐵砂等導磁材料，或用作電磁機械手夾持鋼鐵等導磁材料。

3.閥用電磁鐵：利用磁力推動磁閥，從而達到閥口開啟，關閉或換向的目的。

4.牽引電磁鐵：主要用牽引機械裝置以執(zhí)行自動控制任務。

1.圓形線圈通往電流形成的磁場

（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，在線圈內都指向同一方向，故線圈內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。

2.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，線圈內的磁力線與線圈外方向恰相反。

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

3.螺線形線圈電流內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磁力線方向。

發(fā)電機失磁故障是指發(fā)電機的勵磁突然全部消失或部分消失。引起失磁的原因有：轉子繞組故障、勵磁機故障、自動滅磁開關誤跳、半導體勵磁系統(tǒng)中某些元件損壞或回路發(fā)生故障以及誤操作等。

由于異步運行，發(fā)電機的轉子機械轉速大于同步轉速，由于出現(xiàn)轉差，定子繞組電流增大，轉子繞組產(chǎn)生感應電流，引起定、轉子繞組的附加發(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)電機轉子繞組出現(xiàn)的差頻電流在轉子繞組中產(chǎn)生額外損耗，引起轉子繞組發(fā)熱。

（4）對大型直接冷卻式汽輪發(fā)電機，平均異步轉矩的最大值較小，慣性常數(shù)也相對降低，轉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。

永久磁鐵和電磁鐵均能制造得產(chǎn)生不同形式的磁場。在選擇磁路時，首先考慮的是你需要磁鐵做的工作。在用電不方便、經(jīng)常發(fā)生斷電或沒有必要調整磁力的場合下，永久磁鐵占優(yōu)勢。對于要求改變磁力或需要遙控的用途來說，電磁鐵是有益的。磁鐵只能以最初的預定方式加以使用，倘若把錯誤類型的磁鐵應用到某個特殊用途，可能極其危險甚至是致命的。

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。

充電電磁鐵又稱充電式電永磁起重器、蓄電池式起重電永磁鐵，采用電磁鐵本體和免維護蓄電池、控制器整合到一體的結構，控制系統(tǒng)運用最先進的電子電路，無觸點，可對諸于充磁強度、充磁時間等八種參數(shù)進行快速設置，采用遙控器操作。充電電磁鐵既具有電磁鐵的操作方便，又具有永磁起重器的安全性，是一款非常實用的磁起重工具。

框架式電磁鐵的技術與應用分以下幾點

一、框架式電磁鐵在工業(yè)中的地位十分重要，是一種基本的電器，號稱為“電器之王”。磁鐵與除鐵設備市場的不斷發(fā)展和競爭的加劇，用戶不僅對電磁鐵與除鐵設備的質量有了更高要求，而且對生產(chǎn)效率也提出了更高的要求。為了提高電磁鐵與除鐵設備的質量和生產(chǎn)效率，豐富我國產(chǎn)品種類，提升行業(yè)產(chǎn)品知名度，推動中國電磁鐵與除鐵設備行業(yè)發(fā)展，促進國內外電磁鐵與除鐵設備技術的研究和應用，組織一些活動。

二、框架式電磁鐵包括　起重電磁鐵、制動電磁鐵、牽引電磁鐵、推拉式電磁鐵、框架式電磁鐵、管狀式電磁鐵、旋轉式電磁鐵、保持式電磁鐵、雙向轉角電磁鐵、吸盤式電磁鐵、直流濕式閥用電磁鐵、交流濕式閥用電磁鐵、繡花機電磁鐵、永磁吸盤、磁鋼轉角電磁鐵、汽車電磁鐵、旋轉電磁鐵、拍打式電磁鐵、氣閥式電磁鐵、自動電器的電磁系統(tǒng)、電磁振動器、以及電磁鐵用到的軟鐵、硅鋼片、檔鐵、外套、鐵芯、線圈、整流控制設備和電磁鐵生產(chǎn)設備。電磁除鐵器、永磁除鐵器、磁選機、磁輥、磁篩等除鐵設備以及配套設備等等。

三、框架式電磁鐵主要用于航空航天、機械、冶金、礦山、造船、電力電子、煤炭、礦山、電動工具、交通、起重運輸、家電、電機、門鎖、紡織、游戲機、醫(yī)療器材、健身器材、辦公設備、售貨機、智能玩具、建材、化工、塑料、玻璃、陶瓷、水泥、造紙、食品、飼料、水處理等行業(yè)生產(chǎn)商、經(jīng)營商，專業(yè)買家、海外貿(mào)易商、高等院校、科研院所及其它相關行業(yè)。

充電電磁鐵的蓄電池只在充磁和退磁的瞬間工作，電磁鐵在起吊和搬運中不再耗用能量，節(jié)能優(yōu)勢明顯。充電電磁鐵可廣泛用在無電源或接入電源不方便的場合，以及有毒、有放射性等環(huán)境中通過遙控器遠程操作吊裝導磁性物件。充電狀態(tài)實時監(jiān)控、充一次電可連續(xù)使用長達7～9天。