汽車電工電子技術(shù)第4章

1、 第1章 汽車常用電器元器件 第2章 汽車電路基礎(chǔ) 第3章 正弦交流電路 第4章 磁路及電磁器件 第5章 二極管與晶體管控制電路 第6章 發(fā)電機(jī)與電動機(jī) 第7章 數(shù)字電路基礎(chǔ) 第8章 汽車電子控制技術(shù)簡介v掌握電磁基本理論、磁場基本物理量 v了解磁路基本概念、常用設(shè)備磁路v掌握電磁鐵、繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理v理解繼電器在汽車上的典型應(yīng)用v掌握變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理v理解點(diǎn)火線圈的工作方式和工作原理 v了解汽車點(diǎn)火系統(tǒng)第4章 磁路及電磁器件磁場和磁路4.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象4.2電磁鐵和繼電器4.3變壓器4.4點(diǎn)火線圈與汽車點(diǎn)火系4.54.1 磁場和磁路1掌握電磁基本理論及磁場基本物理量 。2理解磁路

2、及鐵磁材料性質(zhì)。3熟悉汽車上常用電磁設(shè)備的磁路。4能夠運(yùn)用電磁基本理論分析制動油面開關(guān)的控制過程。 磁性磁性是物質(zhì)能吸引鐵、鈷、鎳等金屬的特性。具是物質(zhì)能吸引鐵、鈷、鎳等金屬的特性。具有磁性的物體稱為有磁性的物體稱為磁體磁體。4.1.1 磁場1磁體 自然界中表現(xiàn)磁場現(xiàn)象比較強(qiáng)的物體，稱為磁鐵。磁鐵的兩端磁性最強(qiáng)，叫做磁極。 汽車上使用兩種類型的人造磁鐵，永久磁鐵和暫時磁鐵。 1 1）磁鐵具有）磁鐵具有極性。極性。3）磁化磁化現(xiàn)象及現(xiàn)象及剩磁剩磁。2 2磁鐵的主要性能磁鐵的主要性能1 1）磁場磁場是存在于磁鐵周圍的一種特殊物質(zhì)是存在于磁鐵周圍的一種特殊物質(zhì) 。磁場的方向磁場的方向：小磁針在磁場中

3、某點(diǎn)靜止時小磁針在磁場中某點(diǎn)靜止時N極所指的極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場方向。方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場方向。 3 3磁場磁場圖圖4-1 磁鐵磁場的磁感線分布磁鐵磁場的磁感線分布a) 條形磁鐵磁感線條形磁鐵磁感線 b) 馬蹄形磁鐵磁感線馬蹄形磁鐵磁感線1.通電直導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場，如圖4-2 a所示。2.通電螺線管的磁場，如圖4-2 b所示。4.1.2 電流產(chǎn)生的磁場 圖4-2 電流周圍磁場的磁感線a) 直線電流磁場磁感線 b) 通電螺線管磁場磁感線4.1.3 磁場基本物理量（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B 磁感應(yīng)強(qiáng)度B是用來表示磁場內(nèi)某點(diǎn)的磁場強(qiáng)弱和方向的物理量，它是一個矢量。（2）磁通 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場方向某截面

4、面積S的乘積，稱為通過該面積的磁通 。如果不是勻強(qiáng)磁場，B取其平均值。IlFB SB （3）磁通鏈 磁通鏈就是磁通量乘以線圈的匝數(shù)。（4）磁場強(qiáng)度H 磁場強(qiáng)度H是線圈安匝數(shù)的一個表征量，用來表征磁場強(qiáng)弱和產(chǎn)生磁場的電流之間的關(guān)系。NBH 以以環(huán)形線圈為例，計算線圈內(nèi)的磁場強(qiáng)度。環(huán)形線圈為例，計算線圈內(nèi)的磁場強(qiáng)度。xI SHx線圈內(nèi)為均勻媒質(zhì)，取磁力線作為閉合回線，線圈內(nèi)為均勻媒質(zhì)，取磁力線作為閉合回線，且以磁場強(qiáng)度的方向?yàn)榛鼐€的繞行方向。于且以磁場強(qiáng)度的方向?yàn)榛鼐€的繞行方向。于是是xxlINH其中N N 為線圈的匝數(shù)；H Hx x 是半徑為 x x 處的磁場強(qiáng)度 。乘積 I N 是產(chǎn)生磁通的原

5、因，稱為磁動勢，用F 表示。INF 單位是安培（5 5）磁導(dǎo)率）磁導(dǎo)率 磁導(dǎo)率 用來衡量物質(zhì)導(dǎo)磁性能的不同。 相對磁導(dǎo)率 來表示物質(zhì)的導(dǎo)磁性能，即物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率的比值0rm/H70104真空的磁導(dǎo)率是一個常數(shù) 相對磁導(dǎo)率：某種物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率0的比值稱為相對磁導(dǎo)率，用r表示。 上式說明，在同樣電流的情況下，磁場空間某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與該點(diǎn)媒質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)，若媒質(zhì)的磁導(dǎo)率為，則磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 將是真空中磁感應(yīng)強(qiáng)度的r倍。000BBHHr 自然界的所有物質(zhì)可根據(jù)磁導(dǎo)率的大小，大體上可分為磁性材料和非磁性材料兩大類。 非磁性材料的相對磁導(dǎo)率為常數(shù)且接近于1； 磁性材料的相對磁導(dǎo)率則

6、很大。（1）高導(dǎo)磁性鐵磁性材料的磁導(dǎo)率很高，具有較高的導(dǎo)磁性。4.1.4 鐵磁性材料的性質(zhì)和用途 圖4-3 鐵磁性材料有無外磁場作用的磁性a) 無外磁場作用 b) 有外磁場作用 磁性材料主要是指由過度元素鐵、鈷、鎳極其合金等磁性材料主要是指由過度元素鐵、鈷、鎳極其合金等材料。材料。 磁性材料的磁導(dǎo)率很大，磁性材料的磁導(dǎo)率很大，r1，可達(dá)可達(dá)102105量級。量級。分子電流和磁疇理論：分子電流和磁疇理論：分子中電子的繞核運(yùn)動和自轉(zhuǎn)將形成分子電流，分子電流將分子中電子的繞核運(yùn)動和自轉(zhuǎn)將形成分子電流，分子電流將產(chǎn)生磁場，每個分子都相當(dāng)于一個小磁鐵。產(chǎn)生磁場，每個分子都相當(dāng)于一個小磁鐵。由于磁性物質(zhì)分

7、子的相互作用，使分子電流在局部形成有序由于磁性物質(zhì)分子的相互作用，使分子電流在局部形成有序排列而顯示出磁性，這些小區(qū)域稱為磁疇。排列而顯示出磁性，這些小區(qū)域稱為磁疇。高高磁導(dǎo)率的成因磁導(dǎo)率的成因 磁性物質(zhì)沒有外場時，各磁疇是混亂排列的，磁場互相抵消；當(dāng)在磁性物質(zhì)沒有外場時，各磁疇是混亂排列的，磁場互相抵消；當(dāng)在外磁場作用下，磁疇就逐漸轉(zhuǎn)到與外場一致的方向上，即產(chǎn)生了一外磁場作用下，磁疇就逐漸轉(zhuǎn)到與外場一致的方向上，即產(chǎn)生了一個與外場方向一致的磁化磁場，從而磁性物質(zhì)內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大大個與外場方向一致的磁化磁場，從而磁性物質(zhì)內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大大增加增加物質(zhì)被強(qiáng)烈的磁化了。物質(zhì)被強(qiáng)烈的磁化了。 磁性物

8、質(zhì)被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，電動機(jī)、電磁鐵、變壓器磁性物質(zhì)被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，電動機(jī)、電磁鐵、變壓器等設(shè)備中線圈中都含有的鐵心。就是利用其磁導(dǎo)率大的特性，使等設(shè)備中線圈中都含有的鐵心。就是利用其磁導(dǎo)率大的特性，使得在較小的電流情況下得到盡可能大的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通。得在較小的電流情況下得到盡可能大的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通。非磁性材料沒有磁疇的結(jié)構(gòu)，所以不具有磁化特性。非磁性材料沒有磁疇的結(jié)構(gòu)，所以不具有磁化特性。磁 性 物 質(zhì) 的 磁 化 示 意 圖(a)無外場，磁疇排列雜亂無章。(b)在外場作用下，磁疇排列逐漸進(jìn)入有序化。(2)、磁飽和性、磁飽和性 磁性物質(zhì)因磁化產(chǎn)生的磁場是不會無限制增加的，

9、當(dāng)外磁磁性物質(zhì)因磁化產(chǎn)生的磁場是不會無限制增加的，當(dāng)外磁場場( (或激勵磁場的電流或激勵磁場的電流) )增大到一定程度時，全部磁疇都會轉(zhuǎn)增大到一定程度時，全部磁疇都會轉(zhuǎn)向與外場方向一致。這時的磁感應(yīng)強(qiáng)度將達(dá)到飽和值。向與外場方向一致。這時的磁感應(yīng)強(qiáng)度將達(dá)到飽和值。HBB0BBJO磁 化 曲 線HB，OB與H的關(guān)系 B0 B0 是真空情況下是真空情況下的磁感應(yīng)強(qiáng)度；的磁感應(yīng)強(qiáng)度； BJ BJ 是是磁化產(chǎn)生的磁磁化產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度；感應(yīng)強(qiáng)度； B B 是介質(zhì)中的總磁是介質(zhì)中的總磁感應(yīng)強(qiáng)度。感應(yīng)強(qiáng)度。磁性物質(zhì)的磁性物質(zhì)的不是常數(shù)，不是常數(shù)，與與H H也不存在正比關(guān)系。也不存在正比關(guān)系。 與與 I I

10、 不成正比。不成正比。 三、磁滯性三、磁滯性(characteristics of hysteresis)(characteristics of hysteresis) 在鐵心線圈通有交變電流時，鐵心將受到交變磁化。但當(dāng)在鐵心線圈通有交變電流時，鐵心將受到交變磁化。但當(dāng)H H減少為零時，減少為零時，B B 并未回到零值，出現(xiàn)剩磁并未回到零值，出現(xiàn)剩磁BrBr。BHO12345 磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱為磁滯性。如磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱為磁滯性。如圖為磁性物質(zhì)的滯回曲線圖為磁性物質(zhì)的滯回曲線(hysteresis loop)(hysteresis loop)。 要使剩磁

11、消失，通常需進(jìn)行要使剩磁消失，通常需進(jìn)行反向磁化。將反向磁化。將 B=0B=0時的時的 H H 值值稱為稱為 矯頑磁力矯頑磁力 HcHc，（見圖中，（見圖中3 3和和6 6所所對應(yīng)的點(diǎn)。）對應(yīng)的點(diǎn)。）6 磁性物質(zhì)的分類磁性物質(zhì)的分類 根據(jù)滯回曲線和磁化曲線的不同，大致分成三類：根據(jù)滯回曲線和磁化曲線的不同，大致分成三類： (1)(1)軟磁材料軟磁材料 其其矯頑磁力較矯頑磁力較小，磁滯回線小，磁滯回線較窄。較窄。( (鐵心鐵心) ) (2)(2)永磁材料永磁材料 其其矯頑磁力較矯頑磁力較大，磁滯回線大，磁滯回線較寬。較寬。( (磁鐵磁鐵) ) (3)(3)矩磁材料矩磁材料 其其剩磁大而矯剩磁大而

12、矯頑磁力小，磁頑磁力小，磁滯回線為矩形滯回線為矩形。( (記憶元件記憶元件) )HBHBHB1. 1. 幾種常見的電器設(shè)備的磁路幾種常見的電器設(shè)備的磁路 4.1.4 4.1.4 磁路及磁路歐姆定律磁路及磁路歐姆定律a) a) 電磁鐵的磁路電磁鐵的磁路 b) b) 變壓器的磁路變壓器的磁路 c) c) 直流電機(jī)的磁路直流電機(jī)的磁路圖圖4-7 4-7 常見幾種電器設(shè)備的磁路常見幾種電器設(shè)備的磁路 為了使勵磁電流產(chǎn)生盡可能大的磁通，在電磁設(shè)備或電磁元件中要放為了使勵磁電流產(chǎn)生盡可能大的磁通，在電磁設(shè)備或電磁元件中要放置一定形狀的鐵心。絕大部分磁通將通過鐵心形成閉合路徑置一定形狀的鐵心。絕大部分磁通將

13、通過鐵心形成閉合路徑磁路磁路。2. 磁路的歐姆定律磁路的歐姆定律 如圖4-8所示為一閉合磁路，假設(shè)磁路中各點(diǎn)的橫截面S均相等，得出： FSLLBHLIN1u2u2u1i2iN1N2e1e2圖4-8 閉合磁路 INF mRFSLFmR式中，稱為磁稱為磁動動勢，它是磁路中產(chǎn)生磁通的根源。勢，它是磁路中產(chǎn)生磁通的根源。上式可繼續(xù)寫成上式可繼續(xù)寫成 為鐵磁材料的磁阻。磁路的歐姆定律 磁阻用來表示材料抵抗磁感線通行的能力。與直流電路的歐姆定律相對比發(fā)現(xiàn)，磁阻與電阻相對應(yīng)，磁動勢與電動勢相對應(yīng)，磁通與電流相對應(yīng)。 因此，式 稱為磁路的歐姆定律。mRFSLFR Rmm 為磁阻，是磁路對磁通具有阻礙作用的物理

14、量；為磁阻，是磁路對磁通具有阻礙作用的物理量；l l 為磁路的平均長度；為磁路的平均長度；S S 為磁路的截面積。為磁路的截面積。上式與電路中的歐姆定律在形式上相似，與磁路對照如下：上式與電路中的歐姆定律在形式上相似，與磁路對照如下：磁路磁路電路電路磁動勢磁動勢 F F磁通磁通 磁阻磁阻 R= l / R= l / S SmRF電動勢電動勢 E E電流電流 I I電阻電阻 R= l / R= l / SSREI NI +EIR A 5133004509000.NHlI A 390300450260.NHlI 2. 線圈中磁場變化時的電磁感應(yīng)1. 磁場中運(yùn)動導(dǎo)體的電磁感應(yīng)4.2.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象

15、 負(fù)號表示感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是力圖阻止原磁通的改變，感應(yīng)電動勢的方向總是和磁通變化的趨勢相反。sinBlve dtdNedtdNe 圖4-10電磁感應(yīng)現(xiàn)象a) 導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動 b) 磁鐵插進(jìn)(或拔出)線圈 圖4-11 感應(yīng)電動勢方向感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電動勢的方向相同，也可用右手定則來判定：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化。此定律又稱楞次定律。（1）定義：由于線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)叫做自感應(yīng)，簡稱自感。由自感現(xiàn)象產(chǎn)生的電動勢叫做自感電動勢，用eL表示。 4.2.2 自感和互感現(xiàn)象1自感()Ldd LidieNLdtdtdt （1）定義：兩個靠得很近的線圈，當(dāng)線圈N1有

16、電流i1通過時，它在線圈1中產(chǎn)生磁通11，對應(yīng)的磁通鏈為11=N111，由于兩線圈靠得很近11中有一部分同時與N2相交鏈產(chǎn)生磁通12，稱為互感磁通，對應(yīng)的磁通鏈為12=N212。 2. 互感圖4-12 線圈互感 a) 有鐵心線圈 b) 空心線圈 互感系數(shù)：212121iiM 在兩個有磁耦合的線圈中，互感磁鏈與產(chǎn)生此磁鏈的電流的比值，叫做這兩個線圈的互感系數(shù)。 常見的電力變壓器以及汽車上點(diǎn)火線圈均是利用互感原理工作。 4.2.3 渦流現(xiàn)象渦流現(xiàn)象 電磁感應(yīng)作用在導(dǎo)體內(nèi)部得到感生電流，感生電流在電磁感應(yīng)作用在導(dǎo)體內(nèi)部得到感生電流，感生電流在導(dǎo)體中的分布隨著導(dǎo)體的表面形狀和磁的分布而不同，其導(dǎo)體中的

17、分布隨著導(dǎo)體的表面形狀和磁的分布而不同，其路徑往往有如水中的漩渦，因此稱為路徑往往有如水中的漩渦，因此稱為渦流渦流。 渦流有耗能的一面，但也可利用渦流進(jìn)行加熱或作功渦流有耗能的一面，但也可利用渦流進(jìn)行加熱或作功的一面。例如，利用渦流的熱效應(yīng)來冶煉金屬，利用渦流的一面。例如，利用渦流的熱效應(yīng)來冶煉金屬，利用渦流及在磁場中產(chǎn)生的電磁力來制造感應(yīng)式儀表等。及在磁場中產(chǎn)生的電磁力來制造感應(yīng)式儀表等。 電渦流效應(yīng)演示電渦流效應(yīng)演示 4.3 電磁鐵和繼電器1掌握電磁鐵和繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理。2能夠運(yùn)用電磁感應(yīng)原理分析汽車?yán)壤^電器工作情況。 電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)，使通電的鐵心線圈產(chǎn)生磁場，鐵心變?yōu)橐?/p>

18、塊電磁鐵，吸引銜鐵或保持某種機(jī)械零件、工件于固定位置的一種電器。4.3.1 電磁鐵和繼電器1. 結(jié)構(gòu)電磁鐵一般由線圈、鐵心和銜鐵三部分組成 。圖4-15 電磁鐵基本結(jié)構(gòu) 2. 分類分類 根據(jù)電磁鐵線圈通過的電流不同，電磁鐵可分為直流電磁鐵和交流電磁鐵兩種。3應(yīng)用 車上各種電磁繼電器、電磁開關(guān)、電喇叭等。 4.3.2 繼電器 1. 電磁式繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理 圖4-16 電磁式繼電器的結(jié)構(gòu) 4.4 變壓器1掌握變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理。2能夠運(yùn)用電磁感應(yīng)原理分析變壓器的工作情況。 變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，變壓器是一種常見的電氣設(shè)備， 可用來把某種數(shù)值的交變電壓變換可用來把某種數(shù)值的交變電壓變換

19、為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓。為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓。 發(fā)電廠欲將發(fā)電廠欲將P=3UIcosP=3UIcos的電功率輸送到用電的區(qū)域，在的電功率輸送到用電的區(qū)域，在P P、coscos為為一定值時，若采用的電壓愈高，則輸電線路中的電流愈小，因而可以減一定值時，若采用的電壓愈高，則輸電線路中的電流愈小，因而可以減少輸電線路上的損耗，節(jié)約導(dǎo)電材料。少輸電線路上的損耗，節(jié)約導(dǎo)電材料。 所以遠(yuǎn)距離輸電采用高電壓是最所以遠(yuǎn)距離輸電采用高電壓是最為經(jīng)濟(jì)的。為經(jīng)濟(jì)的。 目前，我國交流輸電的電壓最高已達(dá)目前，我國交流輸電的電壓最高已達(dá)500kV500kV。這樣高的電壓，無論這樣高的電壓，無論從發(fā)電機(jī)的安

20、全從發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行方面或是從制造成本方面考慮，運(yùn)行方面或是從制造成本方面考慮， 都不允許由發(fā)電機(jī)都不允許由發(fā)電機(jī)直接生產(chǎn)。直接生產(chǎn)。 發(fā)電機(jī)的輸出電壓一般有發(fā)電機(jī)的輸出電壓一般有3.15kV3.15kV、6.3kV6.3kV、10.5 kV10.5 kV、 15.75 kV15.75 kV等等幾種，因此必須用升壓變壓器將電壓升高才能遠(yuǎn)距離輸送。幾種，因此必須用升壓變壓器將電壓升高才能遠(yuǎn)距離輸送。 電能輸送到用電區(qū)域后，為了適應(yīng)用電設(shè)備的電壓要求，電能輸送到用電區(qū)域后，為了適應(yīng)用電設(shè)備的電壓要求， 還還需通過各級變電站（所）利用變壓器將電壓降低為各類電器所需需通過各級變電站（所）利用變壓器將電

21、壓降低為各類電器所需要的電壓值。要的電壓值。 在用電方面，多數(shù)用電器所需電壓是在用電方面，多數(shù)用電器所需電壓是380V380V、220V220V或或36 V36 V，少數(shù)電機(jī)也采用少數(shù)電機(jī)也采用3kV3kV、6kV6kV等。等。 變壓器種類很多，按其用途不同，有電源變壓器、控制變壓變壓器種類很多，按其用途不同，有電源變壓器、控制變壓器、電焊變壓器、自耦變壓器、儀用互感器等。變壓器種類雖多，器、電焊變壓器、自耦變壓器、儀用互感器等。變壓器種類雖多，但基本原理和結(jié)構(gòu)是一樣的。但基本原理和結(jié)構(gòu)是一樣的。 一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)一、變壓器的基本結(jié)構(gòu) 變壓器由套在一個閉合鐵心上的兩個或多個線圈變壓器由套在

22、一個閉合鐵心上的兩個或多個線圈（繞組）構(gòu)成。鐵心和線圈是變壓器的基本組成部分。（繞組）構(gòu)成。鐵心和線圈是變壓器的基本組成部分。為了減少磁通變化時所引起的渦流損失，變壓器的鐵心為了減少磁通變化時所引起的渦流損失，變壓器的鐵心要用厚度為要用厚度為0.350.350.5mm0.5mm的硅鋼片疊成。片間用絕緣漆的硅鋼片疊成。片間用絕緣漆隔開。變壓器和電源相連的線圈稱為原繞組（或原邊隔開。變壓器和電源相連的線圈稱為原繞組（或原邊, , 或初級繞組），和負(fù)載相連的線圈稱為副繞組（或副邊或初級繞組），和負(fù)載相連的線圈稱為副繞組（或副邊, , 或次級繞組）。繞組與繞組及繞組與鐵心之間都是互相或次級繞組）。繞組

23、與繞組及繞組與鐵心之間都是互相絕緣的。絕緣的。 變壓器結(jié)構(gòu)示意圖接 負(fù) 載接 電 源原 線 圈副 線 圈閉 合 鐵 芯 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 為了敘述方便，為了敘述方便， 下面分兩種情況分析變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。下面分兩種情況分析變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。 1. 1. 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行 壓器原線圈接上額定的交變電壓，副線圈開路不接負(fù)載，壓器原線圈接上額定的交變電壓，副線圈開路不接負(fù)載， 稱為空載稱為空載運(yùn)行，如圖運(yùn)行，如圖 所示所示 。 1 1）空載電流）空載電流I I0 0 在外加正弦電壓在外加正弦電壓u1u1的作用下，線圈內(nèi)有交變電流的作用下，線圈內(nèi)有交變電流i0i0流過。

24、流過。 這時原線這時原線圈內(nèi)的電流，稱作變壓器的空載電流，又稱激磁電流。它與原線圈匝數(shù)圈內(nèi)的電流，稱作變壓器的空載電流，又稱激磁電流。它與原線圈匝數(shù)N1N1的乘積的乘積i i0 0NN1 1稱為激磁磁勢。稱為激磁磁勢。 空載時的變壓器 N1N2i0e1u1e2u2i2 0 由于鐵心的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣的磁導(dǎo)率，由于鐵心的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣的磁導(dǎo)率， 所以激磁磁勢產(chǎn)所以激磁磁勢產(chǎn)生的磁通絕大部分集中在鐵心里，沿鐵心而閉合，該磁通生的磁通絕大部分集中在鐵心里，沿鐵心而閉合，該磁通稱作主磁通（或工作磁通），用稱作主磁通（或工作磁通），用表示。表示。 空載電流（激磁電流）的有效值空載電流（激磁電流）的有效

25、值I0一般都很小，約為額一般都很小，約為額定電流的定電流的3%8% 。 2）原、副繞組中的感應(yīng)電動勢設(shè)主磁通按正弦規(guī)律變）原、副繞組中的感應(yīng)電動勢設(shè)主磁通按正弦規(guī)律變化，即化，即 =m sint 則原線圈中的感應(yīng)電動勢為則原線圈中的感應(yīng)電動勢為)2sin(cos1111wtwNwtwNdtdNemm 上式表明上式表明, e1按正弦規(guī)律變化，且在相位上滯后于主磁按正弦規(guī)律變化，且在相位上滯后于主磁通通/2 。 感應(yīng)電動勢最大值感應(yīng)電動勢最大值 E1m=N1m=2fN1m 感應(yīng)電動勢有效值感應(yīng)電動勢有效值mmfNEE11144.42 同理，同理， 副線圈中感應(yīng)電動勢的有效值為副線圈中感應(yīng)電動勢的有

26、效值為 E24.44fN2m 空載時，變壓器的原繞組電路是一個含有鐵心線圈的交流電路，空載時，變壓器的原繞組電路是一個含有鐵心線圈的交流電路， 在工在工程計算中常忽略原繞組中的阻抗不計程計算中常忽略原繞組中的阻抗不計, ,自感電動勢和電源電壓幾乎相等。自感電動勢和電源電壓幾乎相等。二次繞組開路，其端電壓就是感應(yīng)電動勢。于是可得一次電壓有效值和二次繞組開路，其端電壓就是感應(yīng)電動勢。于是可得一次電壓有效值和二次電壓有效值的比值為二次電壓有效值的比值為 KNNfN.fN.UUmm212121444444 K稱為變壓器的變比，當(dāng)變壓器空載時，一、二次電壓之比近似等于一次、二次繞組的匝數(shù)比。 （2）電流

27、變換 + u2 i1 e1 + u1 i2 e2 Z 1e 2e 1 2 圖4-21 變壓器有載運(yùn)行示意圖122121NN1或KIIKII 因?yàn)橐驗(yàn)镮0很小，當(dāng)變壓器在滿載（額定負(fù)載）或接近于滿載很小，當(dāng)變壓器在滿載（額定負(fù)載）或接近于滿載的情況下運(yùn)行時，激磁磁勢的情況下運(yùn)行時，激磁磁勢I0N1比原邊磁勢比原邊磁勢I1N1或副邊磁勢或副邊磁勢I2N2小得多，可以忽略不計。故可簡化為小得多，可以忽略不計。故可簡化為 I1N1+I2N20 或者或者 I1N1-I2N2 式中的負(fù)號表明，變式中的負(fù)號表明，變壓器負(fù)載運(yùn)行時，壓器負(fù)載運(yùn)行時， 副邊磁勢與原邊磁勢相位相反，副邊磁勢與原邊磁勢相位相反，副邊

28、磁副邊磁勢對原邊磁勢起去磁作用，原邊電流和副邊電流在相位上勢對原邊磁勢起去磁作用，原邊電流和副邊電流在相位上幾乎相差幾乎相差180。 當(dāng)副邊電流當(dāng)副邊電流i2增大時，副邊磁勢增大時，副邊磁勢i2N2也增大。這時，原邊電流也增大。這時，原邊電流i1和和原邊磁勢原邊磁勢i1N1也隨之增大，以抵消也隨之增大，以抵消i2N2的去磁作用，保證的去磁作用，保證i0N1基本不變，基本不變，即鐵心中的主磁通不變。即鐵心中的主磁通不變。這就表明，變壓器帶載后，原邊電流是由副邊電流決定的若只考慮其這就表明，變壓器帶載后，原邊電流是由副邊電流決定的若只考慮其量值，量值， 從式可得從式可得 I1N1I2N2iuKKN

29、NII11221K Ki i稱為變壓器的變流比，表示原、副繞組內(nèi)的電流大稱為變壓器的變流比，表示原、副繞組內(nèi)的電流大小與線圈匝數(shù)成反比。小與線圈匝數(shù)成反比。 1221IIUU2211IUIU或式表明，在不考慮變壓器本身損耗的情況下（理想狀態(tài)），式表明，在不考慮變壓器本身損耗的情況下（理想狀態(tài)），變壓器原繞組輸入的功率等于副繞組輸出的功率。變壓器原繞組輸入的功率等于副繞組輸出的功率。 這也說明這也說明變壓器是一種把電能轉(zhuǎn)換為變壓器是一種把電能轉(zhuǎn)換為“高壓小電流高壓小電流”或或“低壓大電流低壓大電流”的電器設(shè)備，起著傳遞能量的作用。的電器設(shè)備，起著傳遞能量的作用。 （3） 阻抗變換1U2U+1I2

30、ILZ1U1I+LZ |2LLZKZ4.4.2 變壓器的外特性和效率圖4-23 變壓器的外特性 1. 變壓器的外特性2. 變壓器的損耗和效率（1）變壓器的損耗 enCuFeCuPPPPPP（2）變壓器的效率%PPPP%PPCuFe10010022124.4.3 特殊變壓器1. 自耦變壓器圖4-25 自耦變壓器原理圖P1u2u1i2iLR1N2N自耦變壓器的原邊電路與副邊電自耦變壓器的原邊電路與副邊電路共用一部分線圈，如圖路共用一部分線圈，如圖 所示。所示。原、副邊之間除了有磁的聯(lián)系外，原、副邊之間除了有磁的聯(lián)系外，還有直接的電的聯(lián)系。這是自耦還有直接的電的聯(lián)系。這是自耦變壓器區(qū)別于一般變壓器的

31、特點(diǎn)。變壓器區(qū)別于一般變壓器的特點(diǎn)。2. 儀用互感器（1）電壓互感器 電壓互感器是一個降壓變壓器 ,并聯(lián)在測量電路中，直接在電壓表上讀出U2的值，通過這個辦法來實(shí)現(xiàn)測量高電壓。 KUU12（2）電流互感器 串聯(lián)在被測電路中，二次繞組匝數(shù)較多，與電流表相連接。由變壓器原理可知通過測量小電流來計算大電流的大小。 211IKI 4.5 點(diǎn)火線圈與汽車點(diǎn)火系1掌握點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)和工作原理。2能夠運(yùn)用電磁感應(yīng)原理分析點(diǎn)火線圈的工作情況。3. 了解汽車點(diǎn)火系。 4.5.1 點(diǎn)火線圈結(jié)構(gòu)及工作原理 1. 點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu) 圖4-27 點(diǎn)火線圈結(jié)構(gòu)及符號2. 點(diǎn)火線圈的工作原理 當(dāng)初級繞組接通電源時，隨著電流的增長四周產(chǎn)生一個很強(qiáng)的磁場，鐵心儲存了磁場能；當(dāng)開關(guān)裝置使初級繞組電路斷開時，初級繞組的磁場迅速衰減，次級繞組就會感應(yīng)出很高的電壓。初級繞組的磁場消失速度越快，電流斷開瞬間的電流越大，兩個繞組的匝數(shù)比越大，則次級繞組感應(yīng)出來的電壓越高。3. 點(diǎn)火線圈的分類（1）開磁路點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)a)二接線柱二接線柱 b)三接線