《电器学》课程设计-原稿
电器学课程设计
电器学课程设计一、教学目标本节课的学习目标包括：1.知识目标：学生需要掌握电器学的基本概念、电器元件的工作原理和电路图的绘制方法。
2.技能目标：学生能够运用电器学知识分析和解决实际问题，如设计简单的电路、检测电器元件的功能等。
3.情感态度价值观目标：培养学生对电器科学的兴趣和好奇心，提高学生运用科学知识服务社会的意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括：1.电器学基本概念：介绍电器学的定义、研究对象和意义。
2.电器元件：讲解电源、负载、开关、保护元件等的基本原理和功能。
3.电路图：学习电路图的符号、绘制方法和分析技巧。
4.实例分析：分析实际电路案例，运用电器学知识解决问题。
三、教学方法本节课采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解电器学基本概念、原理和知识点。
2.讨论法：分组讨论电器元件的工作原理和电路图的绘制方法。
3.案例分析法：分析实际电路案例，培养学生运用电器学知识解决实际问题的能力。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生动手操作，加深对电器学知识的理解。
四、教学资源本节课的教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的电器学教材，为学生提供系统、科学的学习资料。
2.参考书：推荐学生阅读电器学相关的参考书籍，丰富知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT，直观展示电器元件和电路图。
4.实验设备：准备充足的实验设备，为学生提供动手实践的机会。
五、教学评估本节课的评估方式包括：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，占总分的30%。
2.作业：布置相关的习题和电路设计任务，评估学生的理解程度和应用能力，占总分的20%。
3.考试：期末进行电器学知识的笔试考试，评估学生的综合运用能力，占总分的50%。
评估方式应客观、公正，全面反映学生的学习成果。
六、教学安排本节课的教学安排如下：1.教学进度：按照教材的章节顺序，合理安排每个章节的教学内容和时间。
2.教学时间：每个章节安排2-3课时，确保充分讲解和讨论。
《电器学》课程设计-原稿(DOC)
1 1 电磁铁的反力特性电磁系统的衔铁在运动过程中要克服机械负载的作用力而做功，电磁系统的主要任务就是克服这种反作用力。
机械负载性质的反作用力f F 与衔铁行程δ之间的关系)(δf F f =称为反力特性。
反力特性与吸力特性实质上是矛盾的统一。
对于一般的电磁系统来说，衔铁的吸合主要靠电磁吸力，其释放则主要靠反力作用。
常见的几种反力特性，如下几种图：图a 瞬时脱扣机构的反力特性、图b 起重性质负载的反力特性、图c 弹簧性质负载的反力特性、图d 、e 具有多级弹簧负载时的反力特性、图f 永久磁铁机构的反力特性dδδF F F F F F图1-1电磁系统的反力特性凡含电磁系统的电器，其静态吸力特性与反力特性配合的适当与否，是决定其动态、静态特性指标以及工作性能优劣的主要因素。
吸力—反力特性配合还应保证电磁系统，特别是励磁线圈在电网电压的上限时不致过热。
总之，对于继电特性的电气元件，其动作值、释放值以及返回系数乃至其寿命和工作可靠性，无不取决于吸力—反力特性的配合。
对于继电特性电器元件的要求就是：在动作电压（或电流）下，吸力特性应处处高于反力特性，而在释放电压（或电流）下，吸力特性则应处处低于反力特性，显然，采取这种配合方式，在吸合和释放过程中都不会发生中途被卡住的现象。
如图1-2F图1-2 吸力反力特性的配合3 2 选择设计点电磁铁反力特性曲线如图2-1，反力特性曲线上任一点的反力与工作气隙值的乘积)(δf F 越大，电磁铁工作越困难，因此应选择δf F 值最大的一点作为设计点，以0f F 和0δ表示设计点的反力及工作气隙值。
要保证电磁铁可靠动作，静态吸力特性)(δf F x =必须在反力特性)(δf F f =的上面，如图2-2。
开始设计时，由于吸力特性未知，故要选择一个设计点，一般电磁铁都选择衔铁在释放位置的a 点作为设计点，在该点应该保证吸力可以克服反力而使衔铁动作，衔铁打开位置的吸力称为初始吸力，以及0δ和0F 表示设计点的气隙和吸力。
电气相关课程设计
电气相关课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电路的基本组成、电路元件的作用及电气符号表示方法；2. 帮助学生了解并掌握串并联电路的特点、工作原理及计算方法；3. 使学生了解电磁感应现象，理解电磁感应定律及其应用。
技能目标：1. 培养学生运用电路图进行分析、设计简单电路的能力；2. 培养学生运用串并联电路原理解决实际问题的能力；3. 培养学生通过实验探究电磁感应现象，提高实验操作和数据处理能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电气工程及科学研究的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生具备团队合作精神，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的安全意识，了解电气设备使用中的安全常识；4. 培养学生关注环保，认识到电气技术在节能减排中的重要作用。
课程性质：本课程为电气相关课程，旨在让学生了解电路基础知识，掌握基本的电路分析和设计方法，培养实际操作能力。
学生特点：本课程针对初中或高中年级学生，他们对电路有一定的基础知识，具备一定的逻辑思维能力和实验操作技能。
教学要求：教师需运用生动的教学方法，结合实际案例，引导学生掌握电气知识，注重培养学生的动手实践能力和创新思维。
通过课程目标的分解，使学生在学习过程中达到预期的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 电路基础知识：包括电路的定义、基本组成、电路元件的作用及电气符号表示方法。
参考教材相关章节，使学生建立电路的基本概念。
- 电路元件：电阻、电容、电感、电源等；- 电气符号：掌握常用的电气符号及其表示方法。
2. 串并联电路：分析串并联电路的特点、工作原理及计算方法。
结合教材实例，让学生学会分析实际电路。
- 串联电路：电压、电流分布特点及计算；- 并联电路：电压、电流分布特点及计算。
3. 电磁感应：介绍电磁感应现象，理解电磁感应定律及其应用。
通过实验和案例分析，让学生掌握电磁感应原理。
- 电磁感应现象：磁通量、感应电动势的概念；- 电磁感应定律：法拉第电磁感应定律、楞次定律。
大学电气课程设计
大学电气课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握电气工程基本原理，包括电路分析、电磁场理论、电机原理等；2. 学习电气设备的设计方法，了解电气系统的工作原理及其在工程中的应用；3. 掌握电气工程相关的技术标准、规范及法律法规。
技能目标：1. 能够运用所学知识进行电气系统的设计、分析与计算；2. 培养学生运用CAD等软件绘制电气图纸的能力；3. 提高学生实际操作电气设备的能力，能够解决简单的电气故障。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱电气工程，增强专业认同感，树立正确的职业观念；2. 培养学生严谨的科学态度，勤奋刻苦的学习精神，提高团队合作意识；3. 增强学生的环保意识，了解电气工程在可持续发展中的作用，培养学生的社会责任感。
本课程针对大学电气工程及相关专业学生，结合学科特点，注重理论知识与实践技能的结合。
在分析学生特点和教学要求的基础上，明确课程目标，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
通过本课程的学习，使学生具备电气工程领域的基本知识和技能，为今后从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 电路基础理论：包括电路元件、基本电路定律、电路分析方法等，对应教材第一章内容；2. 电磁场理论：涉及电磁场基本概念、麦克斯韦方程组、电磁波传播等，对应教材第二章内容；3. 电机原理：介绍电机分类、结构、工作原理及性能分析，对应教材第三章内容；4. 电气设备设计：包括电气设备选型、电气系统设计、保护装置配置等，对应教材第四章内容；5. 电气工程实践：结合实际工程案例，进行电气设备安装、调试、运行及维护等方面的教学，对应教材第五章内容；6. 电气工程相关技术标准与规范：介绍电气工程领域的技术标准、规范及法律法规，对应教材第六章内容。
本教学内容根据课程目标，结合教材，系统地组织和安排了电气工程课程的核心知识。
在教学过程中，将遵循教学大纲，确保教学内容安排合理，进度适中，使学生能够逐步掌握课程知识，达到预期教学效果。
与电气有关的课程设计
与电气有关的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握基础电路的组成和原理，理解电路中电流、电压、电阻的关系。
2. 帮助学生了解常用电气元件的功能、符号及应用，如电阻、电容、电感等。
3. 引导学生掌握简单电气故障的分析和排查方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单电路的能力，并能进行电路图的绘制。
2. 提高学生动手实践能力，能正确连接和测试基础电路。
3. 培养学生团队协作能力，学会在小组内分享观点、讨论问题。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电气领域的兴趣，培养其探究精神。
2. 培养学生严谨、认真的学习态度，注重实践与理论相结合。
3. 增强学生的安全意识，了解电气设备使用过程中的安全常识。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论教学与动手实践，旨在培养学生对电气知识的理解和应用能力。
学生特点：学生处于好奇心强、求知欲旺盛的阶段，具备一定的理论基础，但实践能力有待提高。
教学要求：注重理论与实践相结合，以学生为主体，充分调动学生的积极性和主动性，引导学生在实践中掌握知识，提高技能。
同时，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
通过课程学习，使学生具备解决实际问题的能力，为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电路基础知识：介绍电路的组成、电路图绘制方法，以及电流、电压、电阻等基本概念。
2. 常用电气元件：学习电阻、电容、电感等常用元件的功能、符号及应用。
3. 简单电路分析：分析并解决串联、并联、混联等基础电路问题。
4. 电路故障排查：教授简单电气故障的分析和排查方法。
5. 实践操作：设计并搭建基础电路，进行实际操作，提高动手实践能力。
教学内容安排如下：第一课时：电路基础知识，介绍电路的组成、电路图绘制方法。
第二课时：常用电气元件，学习电阻、电容、电感等元件的功能和应用。
第三课时：简单电路分析，分析串联、并联、混联等电路的特点。
第四课时：电路故障排查，学习简单电气故障的排查方法。
电器学课程设计 盘式起重电磁铁
摘要起重电磁铁，顾名思义，就是在工业领域应用的，作为用于冶金、矿山、机械、交通运输等行业吊运钢铁等导磁性材料或用作电磁机械手，夹持钢铁等导磁性材料。
其原理是内部带有铁芯的、利用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的装置。
通常制成条形或蹄形。
铁芯要用容易磁化，又容易消失磁性的软铁或硅钢来制做。
这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后就随之消失。
电磁铁在日常生活中有极其广泛的应用。
本设计为直流盘式起重电磁铁。
起重电磁铁由铁芯和线圈组成，励磁电流通过线圈产生磁势，负载闭合磁路，工作磁通起吊重物，钢铁料负载是起重电磁铁磁路的重要组成部分，负载的变化将导致电磁参数变化，因此要根据负载研究电、磁、力，认识起重电磁铁特性。
基于系统集成的设计思想，给出了圆盘式电磁起重系统的组成原理，分别介绍了该系统的总体设计与单元设计中的几个关键问题,并对实际应用进行了分析。
关键词：电磁铁直流负载1.1电磁铁结构设计本直流盘式起重电磁铁的构成如图1-1所示，由一块铸钢圆盘和U型电磁铁组成。
1.3MM5.4M图1-1电磁铁结构图1.2 电磁铁材料的选用电磁铁铁芯一般用ZG25铸钢或低碳钢制成，它有低的矫顽力和高饱和磁密，饱和磁密在20 000高斯以上，导磁率是空气的500^-2 200倍以上。
本设计中U型电磁铁选用半径为0.65m的ZG25铸钢，线圈为铜线。
下方选用直径为4米，高度为0.5m的铸钢圆盘。
1.3电磁铁参数要求通电持续率：50％环境温度： To= -5℃ ~ +40℃线圈额定电压：Ue =220V（直流）最大额定电压： Umax =1.05Ue允许温升：（H级绝缘）T = 160℃自重：≤3000kg功率参考值：11.1KW起重能力：生磁体或废钢 1100kg 铸铁铁屑 600kg计算用等效衔铁厚度 0.08m2.1 机械结构的设计2.1.1 结构设计本设计中电磁铁机械结构的俯视图见图2-1,整个电磁铁机构由下方圆盘边缘的四个固定装置引出铁链，统一固定于电磁铁上方一点，并连接到起吊装置。
电气大学课程设计
电气大学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电气工程基本概念，理解电路原理及电气设备的工作原理。
2. 培养学生运用数学、物理知识分析和解决电气工程问题的能力。
3. 使学生了解电气行业的发展趋势，掌握相关领域的最新技术。
技能目标：1. 培养学生设计简单电路的能力，能够使用相关软件进行电路仿真。
2. 提高学生实际操作电气设备的能力，能够安全、熟练地进行设备维护和故障排除。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够就电气工程问题进行有效讨论和交流。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电气工程学科的兴趣，培养其探究精神和创新意识。
2. 培养学生具备良好的职业素养，明确电气工程在社会发展和经济建设中的重要作用。
3. 引导学生关注电气工程领域的环境保护和可持续发展问题，培养其社会责任感。
课程性质：本课程为电气工程专业核心课程，旨在培养学生的理论知识和实践技能，提高其在电气工程领域的综合素养。
学生特点：大学年级学生已具备一定的数学、物理基础，具有较强的学习能力和动手能力，对电气工程有较高的兴趣。
教学要求：结合课程特点和学生学习需求，注重理论教学与实践操作相结合，提高学生的实际应用能力和综合素质。
通过本课程的学习，使学生达到预定的知识、技能和情感态度价值观目标，为将来的职业发展奠定基础。
二、教学内容1. 电路基础理论：包括电路元件、基本电路定律、电路分析方法等，对应教材第一章内容。
2. 电机与变压器：介绍电机原理、类型及特性，变压器工作原理及应用，对应教材第二章内容。
3. 电气设备与电力系统：涵盖电力系统组成、电气设备原理及运行维护，对应教材第三章内容。
4. 电力电子技术：讲解电力电子器件、基本电路及应用，对应教材第四章内容。
5. 电气控制技术：包括继电器控制、PLC编程及应用、电机调速技术，对应教材第五章内容。
6. 电气工程实践：组织学生进行电路设计、仿真、实验操作及故障排查，结合教材内容进行实际操作。
大学电器工程课程设计
大学电器工程课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握电器工程基本理论知识，包括电路分析、电磁学、电子技术等；2. 了解电器设备的工作原理，如变压器、电机、发电机等；3. 掌握电器工程设计的基本流程和规范，具备阅读及绘制电器工程图纸的能力。
技能目标：1. 能够运用所学知识对实际电器工程问题进行分析，提出合理的解决方案；2. 能够运用相关软件（如CAD、MATLAB等）进行电器工程设计和仿真；3. 培养团队协作能力，提高沟通、表达和交流技巧。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电器工程的兴趣，激发学习热情，树立良好的专业意识；2. 培养学生的创新意识和实践能力，鼓励勇于尝试、不断探索的精神；3. 增强学生的社会责任感，认识到电器工程在国民经济和社会发展中的重要作用。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握电器工程基本理论和技能的基础上，具备实际应用和创新能力。
通过课程学习，使学生能够适应未来电器工程领域的发展需求，为我国电器工程事业做出贡献。
同时，注重培养学生的团队协作、沟通表达等综合素质，提升其就业竞争力。
后续教学设计和评估将围绕上述具体学习成果展开。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，结合课本《电器工程基础》进行选择和组织，主要包括以下几部分：1. 电路分析：讲解电路基本概念、定律及分析方法，包括欧姆定律、基尔霍夫定律、节点分析、回路分析等。
2. 电磁学：介绍电磁场基本理论，如麦克斯韦方程、电磁波传播、磁场分析等，并探讨电磁学在电器工程中的应用。
3. 电子技术：学习半导体器件、放大器、数字逻辑电路等基础知识，了解电子技术在电器工程中的应用。
4. 电器设备原理：分析变压器、电机、发电机等典型电器设备的工作原理及性能参数。
5. 电器工程设计：介绍电器工程设计流程、规范及方法，包括电路设计、元件选型、电气布线等。
详细教学大纲如下：1. 第1-4周：电路分析- 课本章节：第1-3章- 内容：欧姆定律、基尔霍夫定律、节点分析、回路分析等2. 第5-8周：电磁学- 课本章节：第4-6章- 内容：麦克斯韦方程、电磁波传播、磁场分析等3. 第9-12周：电子技术- 课本章节：第7-9章- 内容：半导体器件、放大器、数字逻辑电路等4. 第13-16周：电器设备原理- 课本章节：第10-12章- 内容：变压器、电机、发电机等5. 第17-20周：电器工程设计- 课本章节：第13章- 内容：设计流程、规范、电路设计、元件选型等三、教学方法针对本课程内容特点及课程目标，采用以下多样化的教学方法，以激发学生学习兴趣和主动性：1. 讲授法：用于讲解基本概念、理论知识和原理。
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1 1 电磁铁的反力特性电磁系统的衔铁在运动过程中要克服机械负载的作用力而做功，电磁系统的主要任务就是克服这种反作用力。
机械负载性质的反作用力f F 与衔铁行程δ之间的关系)(δf F f =称为反力特性。
反力特性与吸力特性实质上是矛盾的统一。
对于一般的电磁系统来说，衔铁的吸合主要靠电磁吸力，其释放则主要靠反力作用。
常见的几种反力特性，如下几种图：图a 瞬时脱扣机构的反力特性、图b 起重性质负载的反力特性、图c 弹簧性质负载的反力特性、图d 、e 具有多级弹簧负载时的反力特性、图f 永久磁铁机构的反力特性dδδF F F F F F图1-1电磁系统的反力特性凡含电磁系统的电器，其静态吸力特性与反力特性配合的适当与否，是决定其动态、静态特性指标以及工作性能优劣的主要因素。
吸力—反力特性配合还应保证电磁系统，特别是励磁线圈在电网电压的上限时不致过热。
总之，对于继电特性的电气元件，其动作值、释放值以及返回系数乃至其寿命和工作可靠性，无不取决于吸力—反力特性的配合。
对于继电特性电器元件的要求就是：在动作电压（或电流）下，吸力特性应处处高于反力特性，而在释放电压（或电流）下，吸力特性则应处处低于反力特性，显然，采取这种配合方式，在吸合和释放过程中都不会发生中途被卡住的现象。
如图1-2F图1-2 吸力反力特性的配合3 2 选择设计点电磁铁反力特性曲线如图2-1，反力特性曲线上任一点的反力与工作气隙值的乘积)(δf F 越大，电磁铁工作越困难，因此应选择δf F 值最大的一点作为设计点，以0f F 和0δ表示设计点的反力及工作气隙值。
要保证电磁铁可靠动作，静态吸力特性)(δf F x =必须在反力特性)(δf F f =的上面，如图2-2。
开始设计时，由于吸力特性未知，故要选择一个设计点，一般电磁铁都选择衔铁在释放位置的a 点作为设计点，在该点应该保证吸力可以克服反力而使衔铁动作，衔铁打开位置的吸力称为初始吸力，以及0δ和0F 表示设计点的气隙和吸力。
对于接触器使用的电磁铁，由于主触头刚接触处，反力特性有一突跳点，这一点上电磁铁工作最频繁，必须取b 点为设计点。
设计点上的0F ，可由已知反力特性上对应0δ的反力0f F 来确定。
为了使电磁铁工作可靠，往往引入一个安全系数0k ，则吸力值0F 为：000f F k F ⨯= （2-1）系数0k 为考虑计算和制造中产生的偏差所加的安全欲度。
0k 的值在不同情况下变化很大，它应根据具体情况而定，一下推荐一些数据作为设计中参考：对快速继电器，4~30=k ；对小功率继电器，3~20=k ；对控制继电器和电磁阀，2~5.10=k ；对接触器和磁力起动器，5.1~2.10=k ；对牵引电磁铁和制动电磁铁，2.1~1.10=k 。
当电器的制造工艺稳定时，0k 取较小值，反之，应该较大值。
ab fF图2-1 按电磁铁反力特性选择设计点fX F F ,图2-2 电磁铁吸力与反力特性5 3 选择电磁铁的结构形式3.1从特性配合来选择电磁铁的结构形式选择电磁铁的结构形式应从电磁铁的工作任务及反力特性，例如，对于不要求速度动作的接触器电磁铁，应使吸力特性形状尽量与反力特性形状一致，在衔铁吸合过程中，吸力特性应高于反力特性，但两则之间所夹面积应比较小，以减少动作功率和材料消耗，提高电器寿命。
对于要求速度动作的电磁铁，则吸力特性应远高于反力特性，以减少动作时间。
3.2用结构因数来选择电磁铁的结构形式按电磁铁的特性配合初选电磁铁的结构形式之后，在计算结构因数ΦK ,来减产所旋结构形状时候恰当, ΦK 按下式计算：00/δF K =Φ （3-1）由已知知N F f 5.240=,m 30106-⨯=δ对接触器和磁力起动器而言，安全系数5.1~2.10=k ，故取2.10=k 由（2-1）式得：NF k F f 4.295.242.1000=⨯=⨯=由（3-1）式得：cm N F K /04.96.0/4.29/5.000===Φδ从大量电磁铁设计资料中的知，各种不同形式的电磁铁，都有一个最适宜的ΦK 值，见表3-1所示，在此范围内，可以使电磁铁做单位机械功所需要材料重量最小；按所计算出的ΦK 值可以从表中找出最适宜的电磁铁结构形式，再根据电磁铁工作任务最后确定其结构形式。
表3-1 各种直流电磁铁最适宜的值由3-1表得知，采用U 形拍合式比较合理，电磁铁的结构如图3-1eb xb图3-1 直流拍合式电磁铁7 4直流电磁铁的初步设计4.1计算铁心半径由ΦK 查图4-1得工作气隙磁通密度T B 235.0=δ，图4-1 选取工作气隙磁通密度的曲线 a —U 形拍合式 b —平面磁极螺管式由表4-1查得选择比值系数8.1=p在初步设计时，可以用麦克斯韦公式计算电磁铁的吸力，即：022/μδS B F x = (4-1)设计点吸力为0F ,即：0F F x = （4-2）本次课程设计设计的电磁铁带极靴，磁极面积S 等于极靴面积，即：2Pr S ⨯=π (4-3)p 为电磁铁极靴的比值系数，c p r r p /=，即：c p r p r ⨯= （4-4）将式（4-2）（4-3）（4-4）代入（4-1）中，即：22002p B F r c δπμ= （4-5）由式（4-5）计算铁心半径为：2262200235.08.14.291025.122⨯⨯⨯⨯⨯==-ππμδp B F r ccm 14.1=4.2计算极靴尺寸由（4-4）式得：cm cm r p r c p 1.2052.214.18.1≈=⨯=⨯=极靴厚度公式为：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-≥2112p r h cp （4-6） 由式（4-6）计算极靴厚度为：cm p r h c p 394.08.111214.111222=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-≥9 故取极靴厚度为cm h p 4.0=4.3计算线圈磁动势电磁铁的线圈磁动势应等于各部分压降之和，即： ∑∑++ΛΦ=f m U U IN δδ（4-7） 在初步设计时，电磁铁的结构尺寸尚未确定，所以∑m U 及∑f U 无法确定 设： δδΛΦ=+∑∑if m K U U （4-8） 将式（4-8）代入（4-7）中，即：δδΛΦ+=)1(i K IN （4-9）根据经验统计，设计点在衔铁打开位置时，55.0~2.0=i K ；设计点在主触头刚接触位置时1~55.0=i K 。
若将式（4-8）中的工作气隙磁通值δΦ用S B δ代替，而δB 值是线圈电压为下限值时的工作气隙磁通密度，则磁动势也为线圈电压下限时的线圈磁动势，用()1IN 表示，即：()δδΛ+=SB K IN i )1(1(4-10) 而 00δμδS=Λ (4-11) 将式（4-11）代入（4-10）得：()01)1(μδδB K IN i += （4-12）若要求在线圈额定电压下的线圈磁动势()2IN ，可按下式计算：()()112IN U U IN N = (4-13)1U 为线圈电压下限，一般N U U %851=。
根据（4-7）式，假设非工作气隙和铁心部分磁压降占总磁势%20，得：()()1012.0IN B IN +=μδδ()A IN 14108.01025.1106.0235.0621=⨯⨯⨯⨯=-- 为了保证电压降低至N U 85.0后，电磁铁仍能可靠工作，上式计算得到的磁动势应为N U 85.0时的磁动势，这里用()1IN 表示。
计算线圈温升时，应该考虑到电压可能升至N U 1.1，这时线圈的磁动势为：()A IN IN 182585.01.11==4.4计算线圈尺寸绝缘耐热等级一般分为：A 级，E 级，B 级，F 级，H 级，C 级。
各级的绝缘系统温度和对应温升如4-2表表4-2 绝缘耐热等级分布表11 由于本次设计中线圈耐热等级为：A 级绝缘，环境温度为30C ︒ ，所以温升C w οτ60=,由于本次设计中工作制为反复短时工作制，所以线圈的计算公式为：wc ic T p nr K n k K K IN n h τρβ)21(2))(1(222+++=（4-14）查表4-1取比值系数5.0=n ；线圈发热温度为C ο60结构上线圈与铁心间热传导良好，查表4-3得散热系数)/(8.112K m W K T ⋅=；初步设计中取线圈填充系数5.0=ic k ；采用无骨架线圈，取9.0=βK ；表4-4得发热温度为C ο105时铜的电阻率m ⋅Ω⨯=-81034.2ρ。
反复短时工作制线圈的功率过载系数2p K 为： (%)12112TD t t t K p =+=(4-15)式（4-14）中的βK 为线圈表面综合散热系数2T K 与线圈外表面综合散热系数1T K 之比值。
可按以下经验数据选取：对于用导热性不好的绝缘材料作骨架的线圈，0=βK ；无骨架的线圈，其内表面散热能力与外表面散热能力比较接近时，05.1~75.0=βK ；绕在金属套上的线圈，内表面散热效果较好，75.1~564.1=βK ；直接绕在铁心上的线圈，因为线圈和铁心紧密接触，大部分的热量从内表面传导散出，45.2~1.2=βK 。
表4-3 线圈表面综合散热系数T K表4-4 各种温度下铜的电阻率ρ由式（4-15）得：5.2(%)401(%)12112===+=TD t t t K p由式（4-14）得：wc ic T p nr K n k K K IN n h τρβ)21(2))(1(222+++=600114.05.0)9.05.021(5.08.115.22)1825()15.0(1034.228⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-cm m 085.00832.0≈=线圈的厚度公式为： c nr 2=∆ （4-16）线圈的外半径公式为：∆+=c r c （4-17）由式（4-16）得线圈的厚度为：cm nr c 14.114.15.022=⨯⨯==∆由式（4-17）得线圈的外半径为：cm r c c 28.214.114.1=+=∆+=13 4.5计算线圈的导线直径和匝数直流电压线圈，线圈的电路方程为：IN dr dN l I IR U c pj 22)2(44∆+=⨯==ρπρ (4-18)将式（4-18）整理得出导体直径公式为：IN Ur d c )2(4∆+=ρ (4-19)IN 为线圈的磁通势，与线圈电压相对应的磁通势，若1U U =，则1)(IN IN =线圈导线直径求出后，可利用线圈填充系数的公式，推出计算线圈匝数的公式，即：∆=h N d k ic 24π（4-20）将式（4-20）整理后得出线圈匝数公式为：24dh k N ic π∆= （4-21） 线圈电阻公式为：2121)(44)(d N D dN D R c c ∆+=∆+=θθθρππρ （4-22） 线圈内径1c D 为：)(211c c c r D ∆+= （4-23）在N U 85.0时线圈的磁动势A IN 1410)(1=,按式（4-19）得导体直径为：141011085.0)0114.00114.02(1034.2485.0)2(48⨯⨯+⨯⨯⨯=∆+=-IN U r d c ρ mm m 158.01058.14=⨯=-导体直径应符合国家标准规定的线径，根据计算值选择最邻近的标准直径mm d 16.0=由式（4-21）计算线圈匝数为：匝256001016.00114.0085.05.044622≈⨯⨯⨯⨯⨯=∆=-ππd h k N ic 按表4-4得C ο30时铜的电阻率m ⋅Ω⨯=-81082.1ρ，忽略线圈内圆与铁心间隙，即取01=∆c ，则按式（4-22）得线圈电阻为：Ω=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=+=--8.24891016.0425600)5.01(0114.021082.14)1(26282πππρπdN n r R c当电压为N U 85.0时，实际线圈磁动势为：()A N R U IN N 961256008.248911085.085.01=⨯⨯==4.6计算磁轭尺寸通常取衔铁的宽度x b 和铁轭的宽度e b 相等，并等于或大于线圈外径2c D ，x b 可按下式计算：21222)(22c c c c c e x r D b b ∆+∆+∆+=∆+== （4-24）一般取m m c c 323110)5~0(,10)1~5.0(--⨯=∆⨯=∆铁轭的截面积一般大于铁心面积，以使铁轭的磁通密度低于铁心，达到见笑线圈磁动势的目的，故铁轭截面积e S 可按下式计算：2)2~2.1(ce r S π= （4-25）铁轭厚度e a 可按下式计算：ece e e b r b S a 2)2~2.1(π== （4-26）采用矩形截面磁轭，且忽略1c ∆和2c ∆，即取0,021=∆=∆c c ，按式（4-24）、（4-25）、（4-26）计算磁轭截面积和尺寸分别为：22212.614.15.15.1cm r S c e =⨯==ππ15 cm r b c e 56.4)14.114.1(2)(2=+⨯=∆+=cm b S a e e e 34.156.412.6===4.7计算磁靴尺寸衔铁的截面积可以取得比铁心截面积小，因为拍合式电磁铁的漏磁通不经过衔铁，因此衔铁面积x S 计算公式为：2)8.0~5.0(cx r S π= （4-27）衔铁的厚度x a 为：xcx x x b r b S a 2)8.0~5.0(π== （4-28）取衔铁宽度与磁轭宽度相同：cm b b e x 56.4==衔铁截面积为：22227.314.18.08.08.0cm r S S c e x =⨯⨯=⨯⨯==ππ衔铁厚度为：cm b S a x x x 72.056.427.3===4.8绘制电磁铁结构经过上式的计算得出拍合式直流电磁铁的结构尺寸，如图4-20cm56.4cm56.4图4-2 拍合式直流电磁铁的结构尺寸17 5 电磁铁的性能验算5.1计算线圈电阻线圈电阻公式为：2121)(44)(d N D dN D R c c ∆+=∆+=θθθρππρ （5-1） 线圈内径1c D 为：)(211c c c r D ∆+= （5-2）按表4-4得C ο105时铜的电阻率m ⋅Ω⨯=-81034.2ρ，忽略线圈内圆与铁心间隙，即取01=∆c ，则按式（5-1）得线圈电阻：2121)(44)(d ND dN D R c c ∆+=∆+=θθθρππρ Ω=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=--32011016.025600)0114.05.020114.02(1034.246285.2计算线圈温升用牛顿公式验算，线圈结构尺寸已经确定，故线圈散热面积S 为：h D K h D S c c 12ππβ+= （5-3）反复短时工作制的线圈发热功率为：θR K U p N 22=Φ (5-4)线圈外表面散热系数T K 可按表4-3查到，则反复工作制的线圈稳定温升w τ为：SK T w Φ=τ (5-5)将式（5-3）、（5-4）、（5-5）整理之后得：))((1222h D K h D K R K U S K c c T p N T w ππτβθ+=Φ=))085.00114.029.0085.0)0114.00114.0(2(8.11(32015.21102⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯=ππC C οο604.45<=验算得出的线圈温升低于绝缘材料耐热等级的极限允许温升，并留有适当的温升裕度，则下怒请安温升合格。