經(jīng)濟(jì)合理地選擇多士爐電磁鐵線圈匝數(shù)

蔡建平 黃發(fā)喜（晶輝科技（深圳）有限公司 廣東深圳 518128）

多士爐托面包片的滑托架要用電磁鐵使其保持在多士爐的面包槽下部，如圖1(a)所示。我公司所用多士爐電磁鐵如圖1(b)所示，是由12片“E”硅鋼片組成的直流電磁鐵,供給線圈的空載電壓為12V-15V。

對(duì)于電磁鐵，一般人會(huì)認(rèn)為線圈匝數(shù)越多吸力越大，但實(shí)際上并不一定。電磁吸力的近似公式為：F(吸引力)=u(真空磁導(dǎo)率)×N2(匝數(shù))×I2(線圈內(nèi)電流)×S(鐵心截面)/4L2(氣隙長(zhǎng)度)。從公式可知，當(dāng)硅鋼片規(guī)格尺寸相同其它參數(shù)不變時(shí)，電磁吸力與安匝數(shù)正比。當(dāng)電磁鐵線圈兩端的空載電壓、線圈線徑、硅鋼片材料一定時(shí)，增加線圈匝數(shù)也增加了線圈的電阻值，造成電流值下降。若要提高電磁吸力只有提高安匝數(shù)。

在多士爐安規(guī)測(cè)試中，為了降低線圈的溫度，通常采用增加匝數(shù)的辦法來(lái)降低線圈的溫度。表1是兩組線圈的對(duì)比測(cè)試，其中硅鋼片、吸鐵架、線圈線徑均相同并用同一吸鐵架進(jìn)行測(cè)試。

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：(1)吸力測(cè)試用同一銜鐵，測(cè)試前校平硅鋼片組，同一線圈測(cè)五次取平均值。(2)線圈溫升測(cè)試是線圈工作20min后的線圈表面溫度與室溫的差值。(3)用同一開(kāi)關(guān)電源，輸出電壓相同。(4)溫度測(cè)試是將測(cè)溫線緊貼線圈外表面，測(cè)試點(diǎn)相同。(5)環(huán)境溫度為22℃。

實(shí)驗(yàn)表明：在一定的條件下，在增加匝數(shù)的同時(shí)也增加了線圈的電阻，在輸入電壓不變情況下，電流值下降，安匝數(shù)也隨之降低，電磁鐵的吸力反而會(huì)降低。

線圈用的漆包線絕緣等級(jí)從低至高分為Y、A、E、B、F、H、N、R、C九個(gè)等級(jí)。絕緣等級(jí)的不同其允許的溫升不同。如：B級(jí)溫升允許80K；F級(jí)允許100K；H級(jí)允許125K。因此，在確定電磁鐵線圈匝數(shù)時(shí)，從成本角度出發(fā)，以最低成本的安匝數(shù)來(lái)測(cè)試。

表1 電磁鐵線圈的對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)

漆包線絕緣等級(jí)B級(jí)與H級(jí)相比，H級(jí)耐溫可提高64%而成本只增加2.7%。因此，從經(jīng)濟(jì)合理的角度考慮，當(dāng)線圈超溫時(shí)應(yīng)首選提高線圈的絕緣等級(jí)，而不是用提高線圈的匝數(shù)來(lái)降低線圈的溫度。以上述兩組線圈為例，2500匝線圈采用B級(jí)漆包線安規(guī)測(cè)試符合要求，而500匝線圈采用B級(jí)漆包線則超溫35K，采用H級(jí)漆包線符合安規(guī)要求。2500匝線圈B級(jí)漆包線與500匝線圈H級(jí)漆包線比較，后者能降低成本3倍以上。

上述實(shí)驗(yàn)采用開(kāi)關(guān)電源，在實(shí)際中有些多士爐電磁鐵線圈電壓是取自局部發(fā)熱絲的電壓（稱抽電壓），如圖3所示。抽頭段發(fā)熱絲的電阻與線圈的電阻為并聯(lián)關(guān)系但與整段發(fā)熱絲的電阻是串聯(lián)關(guān)系。在多士爐上若將2500匝線圈直接換成500匝線圈，線圈的負(fù)載電壓就會(huì)降低幾伏，使電磁吸力減小，同時(shí)有可能會(huì)影響PCB的工作，這時(shí)需提高抽頭電壓來(lái)提高電磁吸力。