第3章電磁現(xiàn)象及電磁元件

汽車電路檢修基礎(chǔ)劉美靈主編電子工業(yè)出版社全國高等職業(yè)教育汽車類規(guī)劃教材第3章電磁現(xiàn)象及電磁元件3.1變壓器和繼電器3.2直流電動機(jī)3.3技能訓(xùn)練本章小結(jié)主要內(nèi)容了解磁路基本物理量、磁路基本定律及鐵磁材料的磁性能。正確描述變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并能正確使用變壓器。會正確檢測汽車點(diǎn)火線圈。熟悉電磁鐵的工作特性和汽車?yán)^電器電路。正確描述直流電動機(jī)的基本構(gòu)造和工作原理。學(xué)習(xí)目標(biāo)會正確分析和使用直流電動機(jī)，并能正確檢測直流電動機(jī)。3.1變壓器和繼電器3.1.1磁路和鐵磁性材料磁路：約束在鐵芯及其氣隙所限定的范圍內(nèi)的磁通路徑。圖3.1磁路示意圖3.1.1磁路和鐵磁性材料1．磁場的基本物理量（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B:

表示磁場內(nèi)某點(diǎn)磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向:

與電流的方向之間符合右手螺旋定則。（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小:磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位:特斯拉(T)。均勻磁場:各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同的

磁場，也稱勻強(qiáng)磁場。（2）磁通磁通：穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。

說明:

如果不是均勻磁場，則取B的平均值。在均勻磁場中=BS或B=/S磁通的單位:韋[伯](Wb)。（3）磁導(dǎo)率真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用

0表示，有：磁導(dǎo)率：表示磁場媒質(zhì)磁性的物理量，衡量物質(zhì)的導(dǎo)磁能力。相對磁導(dǎo)率

r：

任一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率和真空的磁導(dǎo)率0的比值。磁導(dǎo)率的單位：亨/米（H/m）非鐵磁物質(zhì)鐵磁物質(zhì)（4）磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度H：介質(zhì)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與介質(zhì)磁導(dǎo)率之比。磁場強(qiáng)度H的單位：安培/米（A/m)

磁場強(qiáng)度只與產(chǎn)生磁場的電流以及這些電流的

分布有關(guān)，而與磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率無關(guān)。2．磁路的基本定律（1）安培環(huán)路定律內(nèi)容：磁場強(qiáng)度矢量在磁場中沿任何閉合回路的線積分，等于穿過該閉合回路所包圍面積內(nèi)電流的代數(shù)和。特殊形式：磁動勢：（2）磁路的歐姆定律內(nèi)容：應(yīng)用磁路歐姆定律進(jìn)行實(shí)際計算比較困難，一般只作定性分析。（3）電磁感應(yīng)定律內(nèi)容：在汽車上的應(yīng)用：3．鐵磁材料的磁性能（1）高導(dǎo)磁性鐵磁材料是制造電磁鐵、變壓器、電機(jī)等的主要材料。（2）磁飽和性內(nèi)容：磁感應(yīng)強(qiáng)度B不會隨磁場強(qiáng)度H的增強(qiáng)而無限增強(qiáng)，當(dāng)磁場強(qiáng)度H增大到一定值時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B不能繼續(xù)增強(qiáng)。（2）磁飽和性磁化曲線：（3）磁滯性磁滯回線：（3）磁滯性內(nèi)容：磁感應(yīng)強(qiáng)度B滯后于磁場強(qiáng)度H的變化的性質(zhì)。磁滯損耗：磁性材料在反復(fù)磁化過程中產(chǎn)生的損耗。軟磁材料：常用來制造變壓器、電動機(jī)的鐵芯。硬磁材料：宜制作永久磁鐵。矩磁材料：常用來制造計算機(jī)記憶元件、開關(guān)元件及邏輯元件等。4．交流鐵芯線圈電路（1）電壓、電流和磁通的關(guān)系當(dāng)N和f一定時，主磁通的幅值由加在勵磁線圈上的電壓有效值確定，與鐵心的材料和尺寸無關(guān)。

（2）功率損耗銅損：鐵損：主要包括磁滯損耗和渦流損耗。3.1.2變壓器變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種靜止的電氣設(shè)備，具有變換電壓、電流、阻抗的功能。

1．單相變壓器的工作原理變壓器的結(jié)構(gòu)繞組一次繞組二次繞組由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm~0.55mm鐵芯1．單相變壓器的工作原理（1）單相變壓器的空載運(yùn)行（2）單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行（3）阻抗變換2．變壓器的損耗與額定值（1）變壓器的損耗和效率銅損：鐵損：主要包括磁滯損耗和渦流損耗。損耗效率：（2）變壓器的額定值（2）變壓器的額定值3.1.3電磁鐵和繼電器1．電磁鐵（1）電磁鐵的結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)：由勵磁線圈、鐵芯和銜鐵等部分組成。（1）電磁鐵的結(jié)構(gòu)與工作原理工作原理：利用通電的鐵芯線圈產(chǎn)生的電磁力或力矩吸引銜鐵或保持某種工件于固定位置，通過將電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來實(shí)現(xiàn)各種控制的一種電器。（2）電磁鐵在汽車上的應(yīng)用圖3.11汽車電喇叭的結(jié)構(gòu)2．繼電器（1）電磁式繼電器結(jié)構(gòu)：由鐵芯線圈（電磁鐵）和可與電磁鐵聯(lián)動的觸點(diǎn)組成。繼電器是自動控制電路中常用的一種元件，是用較小的電流來控制較大電流的一種自動開關(guān)。電磁式繼電器成本較低，便于控制執(zhí)行部件，因此在汽車電路中被廣泛采用。（1）電磁式繼電器圖形符號：（2）繼電器在汽車上的應(yīng)用汽車上常用的繼電器很多，如起動繼電器、喇叭繼電器、閃光（轉(zhuǎn)向）繼電器、刮水繼電器等。圖3.15電磁嚙合式起動機(jī)的控制電路3.2直流電動機(jī)3.2.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電動機(jī)是把直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械。定子：產(chǎn)生磁場和作為電動機(jī)機(jī)械的支撐。轉(zhuǎn)子：是電動機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的樞紐，又稱電樞。1．定子（1）主磁極作用：產(chǎn)生主磁通。改變勵磁電流的方向，就可改變主磁極極性，也就改變了磁場方向。

（3）機(jī)座作用：構(gòu)成主磁路的一部分；對電動機(jī)起到支撐作用。（2）換向磁極作用：產(chǎn)生附加磁場，消除或減小電機(jī)換向時電刷與換向器之間的火花，不致使換向器燒壞。（4）電刷裝置作用：使電樞繞組與外電路接通。（1）電樞鐵芯通過電刷和換向器的配合，可將外電路提供的直流電轉(zhuǎn)化成電樞繞組所需要的交流電。

（2）電樞繞組（3）換向器2．轉(zhuǎn)子3.2.2

直流電動機(jī)的工作原理1．轉(zhuǎn)動原理2．反電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩（1）反電動勢（2）電壓平衡方程式（3）電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩的方向由磁通與電樞電流的方向決定，只要改變其中一個量的方向，電磁轉(zhuǎn)矩的方向也隨之改變，從而電動機(jī)的轉(zhuǎn)向也就改變。

3．轉(zhuǎn)矩平衡直流電動機(jī)具有自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩功能。

3.2.3直流電動機(jī)的額定值1．額定電壓是指直流電動機(jī)額定運(yùn)行時，電樞繞組外接電源的電壓，是電動機(jī)安全工作的最高電壓。是指直流電動機(jī)額定運(yùn)行時，電樞繞組流過的直流電流，是電動機(jī)按規(guī)定長期額定運(yùn)行時電樞繞組可以通過的最大電流。2．額定電流3．額定功率4．額定轉(zhuǎn)速是指電動機(jī)額定運(yùn)行時，軸上輸出的機(jī)械功率。

是指電動機(jī)額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速。3.2.4直流電動機(jī)的勵磁方式1．他勵電動機(jī)2．并勵電動機(jī)3．串勵電動機(jī)4．復(fù)勵電動機(jī)汽車用起動電動機(jī)要求起動轉(zhuǎn)矩大，因而采用串勵式直流電動機(jī)。

3.2.5串勵式直流電動機(jī)在汽車起動機(jī)上的應(yīng)用1．電樞2．磁極圖3.30磁場繞組的聯(lián)接方式3．電刷組件4．機(jī)殼3.3技能訓(xùn)練3.3.1汽車點(diǎn)火線圈的檢測3.3.2汽車起動繼電器的檢測3.3.3起動用直流電動機(jī)的拆解與測量本章小結(jié)31磁場有4個常用的基本物理量，即磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通、磁導(dǎo)率和磁場強(qiáng)度。3由于鐵磁材料具有高磁導(dǎo)率，所以很多電器設(shè)備如變壓器、電磁鐵、繼電器、電動機(jī)等均用鐵磁材料來構(gòu)成磁路。磁路的歐姆定律是分析磁路的基礎(chǔ)。由于鐵磁材料的磁阻不是常數(shù)，故它常用于定性分析。23含有鐵芯線圈的交流電路的主磁通。這表明當(dāng)線圈匝數(shù)及電源頻率為一定時，主磁通的幅值由勵磁線圈外的電壓有效值確定，與鐵芯的材料及尺寸無關(guān)。3變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的靜止電器。變壓器具有變換電壓、電流和阻抗的功能，變換關(guān)系式分別為：4電磁鐵是利用通電的鐵芯線圈產(chǎn)生的電磁力或力矩吸引銜鐵或保持某種工件于固定位置，通過將電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來實(shí)現(xiàn)各種控制的一種電器。35繼電器是自動控制電路中常用的一種元件，是用較小的電流來控制較大電流的一種自動開關(guān)，在電路中起著自動操作、自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)等作用。電磁式繼電器成本較低，便于控制執(zhí)行部件，因此在汽車電路中被廣泛采用。36汽車點(diǎn)火系統(tǒng)中的點(diǎn)火線圈主要由鐵芯、一次繞組、二次繞組、殼體及附加電阻等組成。一次繞組通過的電流較大，導(dǎo)線較粗，二次繞組的導(dǎo)線較