电磁铁的吸力计算基本公式
这里只给出电磁铁吸力计算的基本公式，以便做简单的定性分析。
（一）直流电磁铁的吸力计算基本公式
根据物理学推导，我们可以得到计算电磁铁衔铁吸力F的基本计算公式：
（4－1）
式中 φ――磁极端面磁通(Wb)；
S――磁极的面积(㎝2)。
这个公式是在假定磁极端面下的磁力线均匀分布的情况下得出的，适合工作气隙δ较小时的分析。
（二）交流电磁铁的吸力计算及分析
交流电磁铁的吸力计算公式可以在直流电磁铁计算公式的基础上得到。
设交流电磁铁中的交变磁通为：
交流电磁铁磁通与吸力波形如图4－3所示：
通过以上可知交流电磁铁的吸力有以下两个特点：
1．吸力由一个不变分量的平均吸力F0和一个交变分量的脉动吸力Fj组成。
2．总的吸力虽然也随时间周期变化，但总是大于或等于零，即只有吸力，没有斥力。
3．吸力的频率是磁通频率的2倍。
图4－3 交流电磁铁的磁通与吸力波形
在电磁铁工作过程中，决定其能否将衔铁吸合的是平均吸力的大小，即通常所说的交流电磁铁吸力。由于单相交变磁通所产生的吸力在每一周期内有两次经过零点，所以在工频电路上，每秒钟内有100次经过零点。当吸力为零时，衔铁因失去吸力而开始返回，还没有离开多远时，又被吸住，如此往复，形成振动，产生噪音，损坏零件。一般用分磁环(一般为闭合的铜环，也称短路环)套在部分铁心上就可减小振动，它是利用通过环内和端面的磁通有相位角差，这两磁通产生的电磁吸力不同时为零，两吸力叠加形成的总吸力任何时刻都不为零。在衔铁闭合位置，如果总吸力的最小值大于作用在衔铁上的反作用力，则可以基本上消除电磁铁的振动和噪音。但吸力仍然是脉动的，故交流电磁铁一般均发出轻微的“嗡嗡”声，俗称“交流声”。对于三相交流电磁铁一般不需加分磁环。
对于交流并联电磁铁，其线圈可以看成感抗很大，内阻很小的电压源，则有
（4－3）
式中 f――电源频率(Hz)；
W――线圈匝数；
――磁通最大值(Wb)。
整理得：
（4－4）
说明交流电磁铁为恒磁链系统。
若将铁心磁阻忽略，而气隙磁导为Gδ，则对磁路有：
（4－5）
将式(4－4)带入式(4－5)有：
（4－6）
该式说明交流电磁铁线圈中电流与气隙磁导成反比，即与工作气隙大小成正比，电磁铁在刚要吸合时电流很大，若因某种原因衔铁卡住，则线圈将被烧毁。
二、电磁铁的特性
(一)电磁铁的吸力特性
吸力特性是指电磁铁的吸力与工作气隙的关系，即F＝ƒ（δ）。根据电磁铁的吸力计算公式分析：工作气隙δ小时，磁路磁阻小，衔铁上的电磁吸力F大；当工作气隙δ大时，衔铁上的电磁吸力F小。所以吸力特性近似于双曲线，如图4－4(a)所示。对于直流电磁铁来说，由于其为恒磁势系统，即IW基本不变，当工作气隙δ变化时，磁阻变化，磁通也变化，所以吸力也随着工作气隙变化，故其特性陡峭。对于交流电磁铁来说，由于其为恒磁链系统，其磁通有效值基本不变，所以吸力随工作气隙变化较小，故其特性相对平坦。
图4－4 电磁铁的吸力特性
有时为了改变直流电磁铁的吸力特性，使其较平坦些，以减少闭合时机械冲击，在磁极端上加一极靴可使特性变得平坦，如图4－4(b)所示。当然个别情况下也希望吸力陡一些，以保证吸合时有较大的吸力，确保可靠吸合衔铁，如E形电磁铁。
吸力特性可以用计算方法得到，也可用实验方法得到。图4－4(a)是直流电磁铁(陡峭)和交流电磁铁(平坦)的吸力特性示意图。图4－4（b)是有极靴和无极靴电磁铁的吸力特性比较示意图。
(二)电磁铁的反力特性
反力特性是归算到工作气隙中心的所有反力Fｆ与工作气隙δ的关系，即：
Fｆ＝ƒ（δ）。
可能有的反力有：反力弹簧力(主要)、触头弹簧力、摩擦阻力、重力等。图4－5为直流接触器的反力特性示意图，斜线1为常开触头弹簧力，它只存在于动静触头刚接触到完全闭合的这个过程中。曲线2为反力弹簧力，它随工作气隙减少而增大，在触头由开断状态向闭合状态变化时，始终存在为一斜直线；曲线1和曲线2合成的结果，即为反力特性，这里没有考虑其它反力。
图4－5 电磁铁的反力特性 图4－6 吸力特性与反力特性的配合
(三)电磁铁的吸力特性与反力特性的配合
对于一个电磁铁，如果吸力特性与反力特性配合不好，将影响其工作可靠性、寿命、参数等。对于不同性能的电磁铁，其配合有些差别，但总的要求是：吸合时，吸力大于反力，释放时，反力大于吸力(或等于)。图4－6为电磁铁的特性配合情况。
图中曲线1为反力特性，曲线2、3、4、5为吸力特性。曲线2和曲线1适合于快速动作的场合，但冲击较大，一般不用。曲线3和曲线1能保证衔铁的可靠吸合，曲线4和曲线1将不能保证衔铁可靠吸合。曲线5和曲线1将不能吸合。一般采用曲线3和曲线1的配合。
当特性配合不好时，可改变吸力特性：调整工作气隙、线圈电流、电压等；也可以改变反力特性：如反力弹簧等。