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1、第三章 磁路和铁芯线圈电路3.1 3.1 磁路和铁磁性材料磁路和铁磁性材料3.23.2磁路基本定律及其应用磁路基本定律及其应用3.33.3铁芯线圈和电磁铁铁芯线圈和电磁铁3.43.4变压器变压器3.5 3.5 汽车继电器电路分析汽车继电器电路分析3.63.6汽车点火线圈和传统点火系统工作过程汽车点火线圈和传统点火系统工作过程3.1 3.1 磁路和铁磁性材料磁路和铁磁性材料3.1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量3.1.2 铁磁性材料铁磁性材料3.1.3 汽车中的霍尔元件汽车中的霍尔元件 所谓磁路，就是约束在铁芯及其气隙所所谓磁路，就是约束在铁芯及其气隙所限定的范围内的磁通路径。限定的范围内
2、的磁通路径。图图图图3-1 3-1 磁路示意磁路示意磁路示意磁路示意图图图图3.1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量1 1磁感应强度和磁通磁感应强度和磁通 电磁力的大小就与磁感应强度（电磁力的大小就与磁感应强度（B B）、电）、电流（流（I I）、垂直于磁场的导体有效长度）、垂直于磁场的导体有效长度L L成正成正比，公式为比，公式为F F=BILBIL （3-13-1）磁通（磁通（）是一个反映一定区域磁场强）是一个反映一定区域磁场强弱、方向等状况的物理量。弱、方向等状况的物理量。=BSBS （3-23-2）图图图图3-2 3-2 载载载载流流流流导导导导体受体受体受体受电电电电磁力作用磁力
3、作用磁力作用磁力作用 磁导率（磁导率（）是用来衡量物质导磁性能的物）是用来衡量物质导磁性能的物理量。理量。（3-33-3）（3-43-4）2 2磁导率和磁场强度磁导率和磁场强度图图图图3-3 3-3 直直直直导导导导体周体周体周体周围围围围的磁的磁的磁的磁场场场场3.1.2 铁磁性材料铁磁性材料1 1铁磁性材料特点铁磁性材料特点（1 1）磁化曲线）磁化曲线高导磁性和磁饱和性高导磁性和磁饱和性图图图图3-4 B=f3-4 B=f（H H）磁化曲）磁化曲）磁化曲）磁化曲线线线线图图图图3-5 3-5 磁滞回磁滞回磁滞回磁滞回线线线线（2 2）磁滞回线）磁滞回线磁滞性磁滞性 按按照照铁铁磁磁性性材材
4、料料磁磁滞滞回回线线的的形形状状以以及及在在工工程程中中的的用用途途不不同同，铁铁磁磁性性材材料料可可分分为为3 3大大类类，即软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。即软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。2 2铁磁性材料分类铁磁性材料分类图图图图3-6 3-6 铁铁铁铁磁性材料分磁性材料分磁性材料分磁性材料分类类类类3.1.3 汽车中的霍尔元件汽车中的霍尔元件1 1霍尔效应和霍尔元件霍尔效应和霍尔元件图图图图3-7 3-7 霍霍霍霍尔尔尔尔效效效效应应应应霍尔电压为霍尔电压为 （3-73-7）式中，式中，K KH H霍尔元件灵敏度，大小由霍尔霍尔元件灵敏度，大小由霍尔元件的半导体材料及几何尺寸决定。元件的半
5、导体材料及几何尺寸决定。图图3-83-8（c c）所所示示为为霍霍尔尔元元件件的的基基本本检检测测电电路路，实实际际应应用用中中可可以以把把激激励励电电流流（I I）或或磁磁感感应强度（应强度（B B）作为输入信号进行检测。）作为输入信号进行检测。图图图图3-8 3-8 霍霍霍霍尔尔尔尔元件元件元件元件结结结结构及基本构及基本构及基本构及基本检测电检测电检测电检测电路路路路 霍霍尔尔式式曲曲轴轴位位置置传传感感器器利利用用触触发发叶叶片片或或轮轮齿齿改改变变通通过过霍霍尔尔元元件件的的磁磁感感应应强强度度（B B），从从而而使使霍霍尔尔元元件件产产生生脉脉冲冲的的霍霍尔尔电电压压信信号号，经经
6、放放大大整整形形后后即即为为曲曲轴轴位位置置传传感感器器的的输输出出 信号。信号。2 2霍尔元件在汽车中的应用霍尔元件在汽车中的应用图图图图3-9 3-9 霍霍霍霍尔尔尔尔式曲式曲式曲式曲轴轴轴轴位置位置位置位置传传传传感器感器感器感器11霍霍霍霍尔尔尔尔元件元件元件元件 22磁极磁极磁极磁极 33转转转转子叶片子叶片子叶片子叶片3.2.1 磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律3.2.2 磁路的基尔霍夫定律磁路的基尔霍夫定律3.2.3 磁路定律在汽车中的应用磁路定律在汽车中的应用磁感应点火信号发生器磁感应点火信号发生器3.23.2磁路基本定律及其应用磁路基本定律及其应用 一段磁路，设长为一段磁路，设长
7、为l l，磁路截面积为，磁路截面积为S S，磁力线均匀分布于横截面上，可知磁力线均匀分布于横截面上，可知 经变换，得磁通（经变换，得磁通（）为）为（3-83-8）3.2.1 磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律 式中，式中，U Um m磁路的磁位差，单位为安培磁路的磁位差，单位为安培（A A），），U Um m=HlHl；R Rm m磁路的磁阻，单位为磁路的磁阻，单位为1/1/亨（亨（1/H1/H），），。3.2.2 磁路的基尔霍夫定律磁路的基尔霍夫定律1 1基尔霍夫磁通定律基尔霍夫磁通定律 写成一般形式为写成一般形式为 （3-93-9）(HlHl)=()=(NINI)=()=(F F)（3-103-
8、10）式中，式中，NINI磁路的磁动势（磁路的磁动势（F F），单位为安培），单位为安培（A A）；）；HlHl磁位差磁位差U Um m。2 2基尔霍夫磁位差定律基尔霍夫磁位差定律图图图图3-11 3-11 基基基基尔尔尔尔霍夫磁位差定律霍夫磁位差定律霍夫磁位差定律霍夫磁位差定律 【例例3-13-1】图图3-123-12所所示示为为一一无无分分支支磁磁路路，磁磁路路中中磁磁通通为为顺顺时时针针方方向向，试试对对磁磁路路进进行行分分段，并写出该磁路的磁位差平衡式。段，并写出该磁路的磁位差平衡式。图图图图3-12 3-12 无分支磁路无分支磁路无分支磁路无分支磁路表表表表3-13-1磁路与磁路与磁
9、路与磁路与电电电电路路路路对对对对照表照表照表照表磁 路电 路磁通（）电流（I）磁位差（Um）电压（U）磁动势（F）电动势（E）磁阻Rm=l/S电阻R=l/rS磁导率（）电导率（r）欧姆定律=Um/Rm欧姆定律 I=U/R基尔霍夫定律=0Hl=NI基尔霍夫定律I=0IR=U 汽车点火系统的作用是为汽油发动机汽汽车点火系统的作用是为汽油发动机汽缸内已压缩的可燃混合气提供足够能量的电缸内已压缩的可燃混合气提供足够能量的电火花，使发动机能及时、迅速地燃烧做功。火花，使发动机能及时、迅速地燃烧做功。点火系统应在发动机各种工况和使用条点火系统应在发动机各种工况和使用条件下，均应保证可靠而准确地点火。件下
10、，均应保证可靠而准确地点火。3.2.3 磁路定律在汽车中的应用磁路定律在汽车中的应用磁感磁感应点火信号发生器应点火信号发生器图图图图3-13 3-13 磁感磁感磁感磁感应应应应式点火信号式点火信号式点火信号式点火信号发发发发生器生器生器生器11信号信号信号信号转转转转子子子子 22永久磁永久磁永久磁永久磁铁铁铁铁 33铁铁铁铁芯芯芯芯44磁通磁通磁通磁通 55传传传传感感感感线线线线圈圈圈圈 66空气隙空气隙空气隙空气隙图图图图3-14 3-14 信号信号信号信号转转转转子旋子旋子旋子旋转转转转的的的的3 3个不同状个不同状个不同状个不同状态态态态11信号信号信号信号转转转转子子子子 22传传
11、传传感感感感线线线线圈圈圈圈 33铁铁铁铁芯芯芯芯 44永久磁永久磁永久磁永久磁铁铁铁铁 如图如图3-143-14所示，通过对信号转子旋转的所示，通过对信号转子旋转的3 3个不同状态的分析，得到传感线圈中磁通和个不同状态的分析，得到传感线圈中磁通和感应电动势的波形变化如图感应电动势的波形变化如图3-153-15所示。所示。3.33.3铁芯线圈和电磁铁铁芯线圈和电磁铁3.3.1 铁芯线圈的交流电路分析铁芯线圈的交流电路分析3.3.2 铁芯线圈的功率损耗铁芯线圈的功率损耗3.3.3 电磁铁电磁铁根据基尔霍夫定律得根据基尔霍夫定律得 （3-143-14）3.3.1 铁芯线圈的交流电路分析铁芯线圈的交
12、流电路分析图图图图3-16 3-16 铁铁铁铁芯芯芯芯线线线线圈圈圈圈电电电电路路路路 式中，铜耗式中，铜耗 ，它与电流的平，它与电流的平方成正比。方成正比。铁耗包含两部分损耗铁耗包含两部分损耗磁滞损耗（磁滞损耗（p ph h）和涡流损耗（和涡流损耗（p pe e）。）。3.3.2 铁芯线圈的功率损耗铁芯线圈的功率损耗（3-183-18）（1 1）磁滞损耗）磁滞损耗 铁铁芯芯既既能能导导磁磁，也也能能导导电电，因因此此当当磁磁通通交交变变时时，在在铁铁芯芯截截面面中中产产生生感感应应电电动动势势，继继而产生漩涡状的感应电流，称之为涡流。而产生漩涡状的感应电流，称之为涡流。涡涡流流是是电电磁磁感
13、感应应的的一一种种特特殊殊形形式式，如如图图3-173-17所示。所示。（2 2）涡流损耗）涡流损耗图图图图3-17 3-17 涡涡涡涡流流流流图图图图3-18 =f3-18 =f（i i）曲）曲）曲）曲线线线线图图图图3-19 3-19 电电电电磁磁磁磁铁铁铁铁的的的的结结结结构构构构11铁铁铁铁芯芯芯芯 22线线线线圈圈圈圈 33衔铁衔铁衔铁衔铁 根据电磁铁线圈中所通过的电流不同，根据电磁铁线圈中所通过的电流不同，可分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类可分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类。3.3.3 电磁铁电磁铁1 1直流电磁铁直流电磁铁直流电磁铁的励磁电流是直流。直流电磁铁的励磁电流是直流。F
14、 F=4 4B B0 02 2S S10105 5 （3-3-2121）F Favav=2B2Bm m2 2S S10105 5 （3-223-22）2 2交流电磁铁交流电磁铁 由于交流电磁铁的吸力随时间在由于交流电磁铁的吸力随时间在0 0与最大与最大值之间变化，因而衔铁要发生震动而引起噪值之间变化，因而衔铁要发生震动而引起噪声。声。为改善电磁铁工作时的震动和噪声现象，为改善电磁铁工作时的震动和噪声现象，可以在铁芯的局部端面上嵌装一个短路环，可以在铁芯的局部端面上嵌装一个短路环，又称分磁环，如图又称分磁环，如图3-203-20所示。所示。图图图图3-20 3-20 交流交流交流交流电电电电磁磁
15、磁磁铁铁铁铁的短路的短路的短路的短路环环环环表表表表3-23-2直流直流直流直流电电电电磁磁磁磁铁铁铁铁和交流和交流和交流和交流电电电电磁磁磁磁铁铁铁铁的比的比的比的比较较较较电磁铁 铁芯结构吸合过程吸合后吸合不好时直流电磁铁整块软钢制成，无短路环电流不变，吸力变大，磁阻变小无震动线圈不会过热交流电磁铁硅钢片叠成，有短路环吸力不变，电流变小，磁阻变小有震动线圈会过热，可能烧坏 图图3-213-21所示为汽车电控燃油喷射系统中所示为汽车电控燃油喷射系统中的喷油器，其中电磁铁中的衔铁与针阀是一的喷油器，其中电磁铁中的衔铁与针阀是一体的，喷油器就是采用电磁铁的电磁吸力来体的，喷油器就是采用电磁铁的电
16、磁吸力来打开或关闭燃油计柱塞，从而控制喷油器的打开或关闭燃油计柱塞，从而控制喷油器的喷油量。喷油量。图图图图3-21 3-21 汽汽汽汽车电车电车电车电控燃油控燃油控燃油控燃油喷喷喷喷射系射系射系射系统统统统中的中的中的中的喷喷喷喷油器油器油器油器图图图图3-22 3-22 开关式开关式开关式开关式电电电电磁磁磁磁阀阀阀阀11计计计计算机算机算机算机 22铁铁铁铁芯芯芯芯线线线线圈圈圈圈 33衔铁衔铁衔铁衔铁 44阀阀阀阀球球球球 55泄油孔泄油孔泄油孔泄油孔 66主油道主油道主油道主油道 77控制油道控制油道控制油道控制油道3.43.4变压器变压器3.4.1 单相变压器的基本结构单相变压器的
17、基本结构3.4.2 单相变压器的工作原理单相变压器的工作原理3.4.3 仪表用互感器仪表用互感器3.4.4 变压器技术参数变压器技术参数 变变压压器器是是将将一一种种等等级级的的交交流流电电压压变变换换成成频频率率相相同同的的另另一一种种等等级级的的交交流流电电压压的的静静止止电电气气设备。设备。3.4.1 单相变压器的基本结构单相变压器的基本结构图图图图3-23 3-23 单单单单相相相相变压变压变压变压器器器器结结结结构构构构 铁芯构成了变压器的磁路，使绕组之间实铁芯构成了变压器的磁路，使绕组之间实现电磁耦合。现电磁耦合。为了提高铁芯导磁性能，减少铁芯损耗，为了提高铁芯导磁性能，减少铁芯损
18、耗，铁芯通常采用厚度为铁芯通常采用厚度为0.350.350.5mm0.5mm且表面涂有且表面涂有绝缘漆的硅钢片交错叠装而成。绝缘漆的硅钢片交错叠装而成。1 1铁芯铁芯 绕组构成变压器的电路，与电源相连接的绕组构成变压器的电路，与电源相连接的绕组称为一次侧绕组或初级绕组，与负载相连绕组称为一次侧绕组或初级绕组，与负载相连的绕组称为二次侧绕组或次级绕组。的绕组称为二次侧绕组或次级绕组。根据两侧绕组匝数的不同，也可将匝数多根据两侧绕组匝数的不同，也可将匝数多的称为高压绕组，匝数少的称为低压绕组。的称为高压绕组，匝数少的称为低压绕组。单相小容量变压器的绕组多用高强度漆包单相小容量变压器的绕组多用高强度
19、漆包线绕制。线绕制。为了降低绕组和铁芯间的绝缘要求，一般为了降低绕组和铁芯间的绝缘要求，一般高压绕组同心地套在低压绕组的外面。高压绕组同心地套在低压绕组的外面。2 2绕组绕组3.4.2 单相变压器的工作原理单相变压器的工作原理1 1变压器的空载运行变压器的空载运行电压变换电压变换 图图3-243-24所所示示为为单单相相变变压压器器的的空空载载运运行行示示意图。意图。图中标注了各物理量的参考方向。图中标注了各物理量的参考方向。一一次次侧侧绕绕组组接接额额定定电电压压为为U UN1N1的的交交流流电电源源，二二次次侧侧绕绕组组处处于于开开路路状状态态，称称为为变变压压器器的的空空载运行。载运行。
20、图图图图3-24 3-24 单单单单相相相相变压变压变压变压器的空器的空器的空器的空载载载载运行示意运行示意运行示意运行示意图图图图 图图3-263-26所示为单相变压器的负载运行示意所示为单相变压器的负载运行示意图。图中标注了各物理量的参考方向。图。图中标注了各物理量的参考方向。一次侧绕组接额定电压为一次侧绕组接额定电压为U UN1N1的交流电源，的交流电源，二次侧绕组与负载相连接时，称为变压器的负二次侧绕组与负载相连接时，称为变压器的负载运行。载运行。2 2变压器的负载运行变压器的负载运行电流变换电流变换 图图图图3-25 3-25 变压变压变压变压器器器器绕组绕组绕组绕组的同名端的同名端
21、的同名端的同名端 图图图图3-26 3-26 单单单单相相相相变压变压变压变压器的器的器的器的负载负载负载负载运行示意运行示意运行示意运行示意图图图图 变变压压器器除除了了可可以以变变换换电电压压、电电流流之之外外，还还可可以以变变换换负负载载阻阻抗抗，从从而而实实现现阻阻抗抗匹匹配配。如如图图3-273-27所示。所示。3 3变压器的阻抗变换变压器的阻抗变换图图图图3-27 3-27 变压变压变压变压器的阻抗器的阻抗器的阻抗器的阻抗变换变换变换变换 变压器在传递能量时存在损耗，包括铜变压器在传递能量时存在损耗，包括铜耗和铁耗。耗和铁耗。铜耗（铜耗（p pCuCu）为一、二次侧绕组电阻产生）为
22、一、二次侧绕组电阻产生的损耗，大小为的损耗，大小为（3-323-32）它随负载电流的变化而变化，因此称铜它随负载电流的变化而变化，因此称铜耗（耗（p pCuCu）为可变损耗。）为可变损耗。4 4变压器的损耗与效率变压器的损耗与效率图图图图3-28 3-28 变压变压变压变压器效率特性曲器效率特性曲器效率特性曲器效率特性曲线线线线3.4.3 仪表用互感器仪表用互感器1 1电压互感器电压互感器图图图图3-29 3-29 电压电压电压电压互感器的外形和原理互感器的外形和原理互感器的外形和原理互感器的外形和原理图图图图图图图图3-30 3-30 电电电电流互感器的外形和原理流互感器的外形和原理流互感器
23、的外形和原理流互感器的外形和原理图图图图2 2电流互感器电流互感器3.4.4 变压器技术参数变压器技术参数1 1额定电压（额定电压（UN1UN1、UN2UN2）额额定定电电压压是是根根据据变变压压器器的的绝绝缘缘强强度度和和允允许许温升而规定的电压值，单位为温升而规定的电压值，单位为V V或或kVkV。额额定定电电流流是是根根据据变变压压器器允允许许温温升升而而规规定定的的电流值，单位为电流值，单位为A A或或kAkA。2 2额定电流（额定电流（IN1IN1、IN2IN2）变压器额定容量是指在额定电压和额定变压器额定容量是指在额定电压和额定电流情况下，其输出的额定视在功率。电流情况下，其输出的
24、额定视在功率。单相变压器为单相变压器为（3-363-36）三相变压器为三相变压器为S SN=N=（3-373-37）3 3额定容量（额定容量（SNSN）我我国国规规定定标标准准工工频频频频率率为为50Hz50Hz，有有些些国国家则规定为家则规定为60Hz60Hz，使用时应注意。，使用时应注意。改改变变使使用用频频率率会会导导致致变变压压器器某某些些电电磁磁参参数（如磁通等）发生变化，影响其正常工作。数（如磁通等）发生变化，影响其正常工作。4 4额定频率（额定频率（f f）【例例3-23-2】有一台单相变压器，有一台单相变压器，SNSN=10kVA10kVA，UN1/UN2UN1/UN2=380
25、V/220V380V/220V。（1 1）若在二次侧接上）若在二次侧接上40W40W，220V220V的白炽的白炽灯最多可接多少盏？灯最多可接多少盏？试计算此时变压器一次侧、二次侧工作试计算此时变压器一次侧、二次侧工作电流。电流。（2 2）若在二次侧接上）若在二次侧接上coscos=0.460.46，UNUN=220V220V，PNPN=40W40W的日光灯（设每灯的日光灯（设每灯含有镇流器的功耗含有镇流器的功耗7W7W），问最多可接多少盏），问最多可接多少盏？3.5.1 汽车电路的特点汽车电路的特点3.5.2 继电器继电器3.5.3 汽车继电器电路分析汽车继电器电路分析3.5 3.5 汽车继
26、电器电路分析汽车继电器电路分析3.5.1 汽车电路的特点汽车电路的特点1 1直流低压直流低压 汽汽车车中中电电源源有有两两类类，一一类类是是蓄蓄电电池池，另另一一类类是是交交流流发发电电机机及及其其整整流流电电路路，它它们们都都是是直流低压电源。直流低压电源。蓄蓄电电池池正正极极线线直直接接与与各各用用电电设设备备连连接接，蓄蓄电电池池负负极极线线直直接接搭搭在在车车架架金金属属机机件件上上，这这种种负负极极线线与与车车体体相相连连接接的的方方式式就就称称为为搭搭铁铁，也称为接地或接铁。也称为接地或接铁。2 2负极搭铁负极搭铁图图图图3-32 3-32 汽汽汽汽车电电车电电车电电车电电路特点分
27、析（制路特点分析（制路特点分析（制路特点分析（制动动动动灯灯灯灯监视电监视电监视电监视电路）路）路）路）11熔断器熔断器熔断器熔断器 22制制制制动动动动踏板踏板踏板踏板 33制制制制动动动动灯开关灯开关灯开关灯开关 44干簧管干簧管干簧管干簧管继电继电继电继电器器器器55监视监视监视监视指示灯指示灯指示灯指示灯 66制制制制动动动动灯灯灯灯 电电源源到到用用电电设设备备只只用用一一根根导导线线连连接接，用用电设备的另一端也就近搭铁。电设备的另一端也就近搭铁。3 3单线并联单线并联3.5.2 继电器继电器1 1电磁式继电器电磁式继电器 电电磁磁式式继继电电器器通通常常用用来来传传递递信信号号和
28、和同同时时控控制制多多个个电电路路，也也可可直直接接用用它它来来控控制制电电气气执执行元件。行元件。蓄蓄电电池池正正极极线线直直接接与与各各用用电电设设备备连连接接，蓄蓄电电池池负负极极线线直直接接搭搭在在车车架架金金属属机机件件上上，这这种种负负极极线线与与车车体体相相连连接接的的方方式式就就称称为为搭搭铁铁，也称为接地或接铁。也称为接地或接铁。2 2负极搭铁负极搭铁 图图图图3-33 3-33 常用常用常用常用电电电电磁式磁式磁式磁式继电继电继电继电器的器的器的器的图图图图形符号形符号形符号形符号 图图图图3-34 3-34 几种常几种常几种常几种常见见见见插接式插接式插接式插接式继电继电
29、继电继电器的外形示意器的外形示意器的外形示意器的外形示意图图图图 在在图图3-353-35（c c）中中继继电电器器线线圈圈得得电电，动动合合触触点点（87-88a87-88a）闭闭合合，动动断断触触点点（87-87a87-87a）断断开开。图图3-323-32（b b）、（d d）中中的的二二极极管管和和电电阻都是起保护继电器作用。阻都是起保护继电器作用。图图图图3-35 3-35 几种常几种常几种常几种常见见见见插接插接插接插接继电继电继电继电器的内部器的内部器的内部器的内部结结结结构及插座插脚布置构及插座插脚布置构及插座插脚布置构及插座插脚布置图图图图图图图图3-36 3-36 干簧式干
30、簧式干簧式干簧式继电继电继电继电器外形、器外形、器外形、器外形、图图图图形符号及工作原理形符号及工作原理形符号及工作原理形符号及工作原理3.5.3 汽车继电器电路分析汽车继电器电路分析1 1扬声器继电器电路扬声器继电器电路图图图图3-37 3-37 汽汽汽汽车扬车扬车扬车扬声器声器声器声器继电继电继电继电器器器器电电电电路路路路11触点臂触点臂触点臂触点臂 22线线线线圈圈圈圈 33按按按按钮钮钮钮 44触点触点触点触点 55支架支架支架支架 66扬扬扬扬声器声器声器声器 77蓄蓄蓄蓄电电电电池池池池图图图图3-38 3-38 单线单线单线单线圈式蓄圈式蓄圈式蓄圈式蓄电电电电池池池池继电继电继
31、电继电器器器器结结结结构示意构示意构示意构示意图图图图11回位回位回位回位弹弹弹弹簧簧簧簧 22动动动动触点触点触点触点 33静触点静触点静触点静触点 44励磁励磁励磁励磁线线线线圈圈圈圈 55动铁动铁动铁动铁芯芯芯芯 66静静静静铁铁铁铁芯芯芯芯 2 2蓄电池继电器电路蓄电池继电器电路 电电磁磁式式电电源源总总开开关关亦亦称称蓄蓄电电池池继继电电器器。其其结构有单线圈式和双线圈式两种。结构有单线圈式和双线圈式两种。图图图图3-39 3-39 单线单线单线单线圈式蓄圈式蓄圈式蓄圈式蓄电电电电池池池池继电继电继电继电器控制器控制器控制器控制电电电电路路路路11主触点主触点主触点主触点 22单线单
32、线单线单线圈式圈式圈式圈式电电电电源开关源开关源开关源开关 33蓄蓄蓄蓄电电电电池池池池 44开关开关开关开关 55线线线线圈圈圈圈 图图图图3-40 3-40 双双双双线线线线圈式蓄圈式蓄圈式蓄圈式蓄电电电电池池池池继电继电继电继电器器器器结结结结构示意构示意构示意构示意图图图图11弹弹弹弹簧簧簧簧 22切切切切换拨换拨换拨换拨片片片片 33动动动动触点触点触点触点 44动动动动断触点断触点断触点断触点 55静触点静触点静触点静触点 66吸拉吸拉吸拉吸拉线线线线圈圈圈圈 77保位保位保位保位线线线线圈圈圈圈 88动铁动铁动铁动铁芯芯芯芯 99静静静静铁铁铁铁芯芯芯芯图图图图3-41 3-41
33、 双双双双线线线线圈式蓄圈式蓄圈式蓄圈式蓄电电电电池池池池继电继电继电继电器控制器控制器控制器控制电电电电路路路路11主触点主触点主触点主触点 22续续续续流二极管流二极管流二极管流二极管 33蓄蓄蓄蓄电电电电池池池池 44开关开关开关开关 55吸拉吸拉吸拉吸拉线线线线圈圈圈圈 66动动动动断触点断触点断触点断触点 77保位保位保位保位线线线线圈圈圈圈3.63.6汽车点火线圈和传统点火系汽车点火线圈和传统点火系统工作过程统工作过程3.6.1 点火线圈点火线圈3.6.2 传统点火系统传统点火系统3.6.1 点火线圈点火线圈1 1点火线圈的分类点火线圈的分类 点点火火线线圈圈按按冷冷却却方方式式不
34、不同同分分为为沥沥青青式式、油油浸浸式式和和气气冷冷式式；按按有有无无附附加加电电阻阻可可分分为为带带附附加加电电阻阻型型和和不不带带附附加加电电阻阻型型；按按接接线线柱柱的的多多少少可可分分为为两两接接柱柱式式和和三三接接柱柱式式；按按铁铁芯芯形形状状不不同同可可分分为为开开磁磁路路式式和和闭闭磁磁路路式式；按按功功能能差异可分为普通型和高能型。差异可分为普通型和高能型。点点火火线线圈圈的的内内部部结结构构如如图图3-473-47所所示示，主主要要由由铁铁芯芯、一一次次侧侧与与二二次次侧侧绕绕组组、壳壳体体及及附附加电阻等组成。加电阻等组成。2 2传统点火线圈传统点火线圈开磁路点火线圈开磁路
35、点火线圈图图图图3-47 3-47 点火点火点火点火线线线线圈的内部圈的内部圈的内部圈的内部结结结结构构构构11绝缘绝缘绝缘绝缘座座座座 22铁铁铁铁芯芯芯芯 33二次二次二次二次侧绕组侧绕组侧绕组侧绕组 44一次一次一次一次侧绕组侧绕组侧绕组侧绕组 55导导导导磁磁磁磁钢钢钢钢套套套套 66外壳外壳外壳外壳 77接接接接线线线线柱（接断路器）柱（接断路器）柱（接断路器）柱（接断路器）88胶木盖胶木盖胶木盖胶木盖 99高高高高压线压线压线压线接接接接头头头头 1010接接接接线线线线柱（接附加柱（接附加柱（接附加柱（接附加电电电电阻及短路开关）阻及短路开关）阻及短路开关）阻及短路开关）1111
36、接接接接线线线线柱（接柱（接柱（接柱（接电电电电源、附加源、附加源、附加源、附加电电电电阻及短路开关）阻及短路开关）阻及短路开关）阻及短路开关）1212附加附加附加附加电电电电阻阻阻阻图图图图3-48 3-48 开磁路点火开磁路点火开磁路点火开磁路点火线线线线圈的磁路圈的磁路圈的磁路圈的磁路 11磁力磁力磁力磁力线线线线 22铁铁铁铁芯芯芯芯 33一次一次一次一次侧绕组侧绕组侧绕组侧绕组44二次二次二次二次侧绕组侧绕组侧绕组侧绕组 55导导导导磁磁磁磁钢钢钢钢片片片片3 3闭磁路点火线圈闭磁路点火线圈 图图图图3-49 3-49 闭闭闭闭磁路点火磁路点火磁路点火磁路点火线线线线圈圈圈圈11铁铁
37、铁铁芯芯芯芯 22一次一次一次一次侧绕组侧绕组侧绕组侧绕组接接接接线线线线柱柱柱柱 33二次二次二次二次侧绕组侧绕组侧绕组侧绕组接接接接线线线线柱柱柱柱44一次一次一次一次侧绕组侧绕组侧绕组侧绕组 55二次二次二次二次侧绕组侧绕组侧绕组侧绕组 66空气隙空气隙空气隙空气隙图图图图3-50 3-50 两种点火两种点火两种点火两种点火线线线线圈圈圈圈变换变换变换变换效率的比效率的比效率的比效率的比较较较较11开磁路开磁路开磁路开磁路线线线线圈圈圈圈 22闭闭闭闭磁路磁路磁路磁路线线线线圈圈圈圈点火点火线线圈圈规规格格R Rt t/L L1 1/m mH HR R2 2/k k L L2 2/H H
38、开磁开磁路路线线圈圈1.1.4 46.6.1 11 10.0.2 25 55 5闭闭磁磁路路线线圈圈1.1.4 46.6.5 56.6.6 66.6.4 43.6.2 传统点火系统传统点火系统1 1传统点火系统的基本组成传统点火系统的基本组成 传统点火系统组成示意图如图传统点火系统组成示意图如图3-513-51所示，所示，主要由电源、点火开关、点火线圈、分电器主要由电源、点火开关、点火线圈、分电器（包括配电器和断电器）、火花塞等组成。（包括配电器和断电器）、火花塞等组成。图图图图3-51 3-51 传统传统传统传统点火系点火系点火系点火系统组统组统组统组成示意成示意成示意成示意图图图图11点火
39、开关点火开关点火开关点火开关 22电电电电流表流表流表流表 33蓄蓄蓄蓄电电电电池池池池 44起起起起动动动动机机机机55高高高高压导线压导线压导线压导线 66阻尼阻尼阻尼阻尼电电电电阻阻阻阻 77火花塞火花塞火花塞火花塞 88断断断断电电电电器器器器99电电电电容器容器容器容器 1010点火点火点火点火线线线线圈圈圈圈 1111附加附加附加附加电电电电阻阻阻阻 1212配配配配电电电电器器器器（1 1）电源）电源 电源为蓄电池和发电机，供给点火系统电源为蓄电池和发电机，供给点火系统所需电能，一般电压为所需电能，一般电压为12V12V。（2 2）点火开关）点火开关 点火开关的作用是接通或断开点
40、火系统点火开关的作用是接通或断开点火系统一次侧电路。一次侧电路。（3 3）点火线圈）点火线圈 点火线圈就是一个升压变压器。点火线圈就是一个升压变压器。（4 4）分电器）分电器 分电器包括配电器和断电器，作用是接分电器包括配电器和断电器，作用是接通和切断低压电路，使点火线圈及时产生高通和切断低压电路，使点火线圈及时产生高压电，按发动机各汽缸的点火顺序送至火花压电，按发动机各汽缸的点火顺序送至火花塞。塞。（5 5）电容器）电容器 电容器与断路器触点并联，用来减小断电容器与断路器触点并联，用来减小断路器触点断开时的火花，延长触点的使用寿路器触点断开时的火花，延长触点的使用寿命，提高点火线圈的高电压。
41、命，提高点火线圈的高电压。传统点火系统是基于电磁感应原理进行工传统点火系统是基于电磁感应原理进行工作的。作的。它把蓄电池或发电机的它把蓄电池或发电机的12V12V低压电转变为低压电转变为151520kV20kV的高压电，同时按一定规律送入各缸的高压电，同时按一定规律送入各缸火花塞，经过火花塞电极间火花放电点燃混合火花塞，经过火花塞电极间火花放电点燃混合气。气。2 2传统点火系统的工作原理传统点火系统的工作原理（1 1）断电器触点闭合，一次侧绕组电流）断电器触点闭合，一次侧绕组电流按指数规律增长按指数规律增长图图图图3-52 3-52 传统传统传统传统点火系点火系点火系点火系统统统统的工作的工作
42、的工作的工作过过过过程程程程（2 2）断电器触点打开，二次侧绕组产生）断电器触点打开，二次侧绕组产生高电压高电压图图图图3-53 3-53 传统传统传统传统点火系点火系点火系点火系统统统统工作工作工作工作过过过过程波形程波形程波形程波形图图图图（3 3）火花塞电极间火花放电）火花塞电极间火花放电习 题 1 1铁磁性材料有哪些特点？铁磁性材料有哪些特点？2 2什么是铁磁性材料的磁滞性？它是如什么是铁磁性材料的磁滞性？它是如何形成的？何形成的？3 3简述磁路的欧姆定律，其中磁路磁阻简述磁路的欧姆定律，其中磁路磁阻与哪些参数有关。与哪些参数有关。4 4简述磁路的基尔霍夫定律。简述磁路的基尔霍夫定律。
43、5 5为什么交流铁芯线圈在超过它的额定为什么交流铁芯线圈在超过它的额定电压并不多的情况下工作时，线圈往往就烧电压并不多的情况下工作时，线圈往往就烧坏了？坏了？6 6直流电磁铁与交流电磁铁有什么不同直流电磁铁与交流电磁铁有什么不同？试比较。？试比较。7 7为什么变压器的铁芯要用硅钢片叠成为什么变压器的铁芯要用硅钢片叠成？能否采用整块的铁芯？为什么？能否采用整块的铁芯？为什么？8 8额定电压为额定电压为220V/110V220V/110V的单相变压器，的单相变压器，如果不慎将低压端接到如果不慎将低压端接到220V220V电源上行不行？电源上行不行？后果怎样？空载电流有何变化？后果怎样？空载电流有何
44、变化？9 9有一单相安全变压器，一、二次侧的有一单相安全变压器，一、二次侧的额定电压为额定电压为220V/36V220V/36V，额定容量为，额定容量为2kVA2kVA，求：，求：（1 1）一、二次侧的额定电流；）一、二次侧的额定电流；（2 2）当一次侧加额定电压后，一、二次）当一次侧加额定电压后，一、二次侧绕组中是否在任何负载下电流为额定值；侧绕组中是否在任何负载下电流为额定值；（3 3）如果在二次侧接）如果在二次侧接36V36V、100W100W的白炽的白炽灯灯2020盏，求此时一次侧的电流；若电灯减少盏，求此时一次侧的电流；若电灯减少至至2 2盏时，再求一次侧电流；在上述两种情况盏时，再
45、求一次侧电流；在上述两种情况下所算得的一次侧电流哪一种情况比较准确，下所算得的一次侧电流哪一种情况比较准确，为什么？为什么？自测题一、填空题一、填空题 1 1无分支磁路的线圈接于直流电源上，无分支磁路的线圈接于直流电源上，如果将磁路气隙增大（指长度增加），则磁如果将磁路气隙增大（指长度增加），则磁通将会减小。通将会减小。（）2 2一段材料的磁阻与它的磁导率成正比。一段材料的磁阻与它的磁导率成正比。（）3 3空气隙的磁阻远远大于同样长度、同空气隙的磁阻远远大于同样长度、同样截面的铁磁性材料的磁阻。样截面的铁磁性材料的磁阻。（）4 4交流铁芯线圈，已工作在接近磁化曲交流铁芯线圈，已工作在接近磁化曲
46、线的饱和段，如将电压提高一倍，则电流将线的饱和段，如将电压提高一倍，则电流将会大大增加（远远超过一倍）。会大大增加（远远超过一倍）。（）5 5变压器只能用于直流电源供电的电路。变压器只能用于直流电源供电的电路。（）6 6从空载到负载运行过程中，变压器主从空载到负载运行过程中，变压器主磁通基本不变。磁通基本不变。（）7 7对于一台已经制造好的变压器，其同对于一台已经制造好的变压器，其同名端是客观存在的，与测试方法无关。但在名端是客观存在的，与测试方法无关。但在确定同名端以后，其联结组别却随人为标定确定同名端以后，其联结组别却随人为标定而定。而定。（）8 8变压器在额定运行时效率最高。（变压器在额
47、定运行时效率最高。（）9 9变压器用改变直流电的电压等级来传变压器用改变直流电的电压等级来传递直流电能。递直流电能。（）10 10电流互感器实际工作情况相当于空电流互感器实际工作情况相当于空载运行的升压变压器。载运行的升压变压器。（）1 1降降压压变变压压器器的的变变压压比比 1 1，升升压压变变压压器器的的变变压压比比 1 1。（填填“大大于于”、“小于小于”、“等于等于”）2 2 变变 压压 器器 的的 铁铁 芯芯，按按 其其 结结 构构 形形 式式 分分 为为 和和 两两种种。为为了了减减少少 ，变变压压 器器 的的 铁铁 芯芯 一一 般般 采采 用用 0.350.35 0.5mm0.5
48、mm厚厚 的的 叠装而成的。叠装而成的。3 3一一台台变变压压器器的的变变压压比比115115，当当它它的的一一次次侧侧绕绕组组接接到到220V220V的的交交流流电电源源上上时时，二二次次侧绕组输侧绕组输出的出的电压电压是是 。二、填空题二、填空题 4 4描述磁描述磁场场的的4 4个物理量分个物理量分别为别为 、以及以及 。5 5铁铁磁性材料具有磁性材料具有 性、性、性和性和 性。性。6 6变压变压器主要有两种器主要有两种损损耗：可耗：可变损变损耗：耗：和不和不变损变损耗：耗：。7 7磁路分段的原磁路分段的原则则是：是：。1 1变压器的基本工作原理是（变压器的基本工作原理是（）。）。A A电
49、磁感应电磁感应B B电流的磁效应电流的磁效应 C C能量平衡能量平衡D D电流的热效应电流的热效应 2 2变压器运行时，在电源电压一定的情变压器运行时，在电源电压一定的情况下，当负载阻抗增加时，主磁通如何变化况下，当负载阻抗增加时，主磁通如何变化（）。）。A A增加增加B B基本不变基本不变C C减小减小三、选择题三、选择题 3 3有一台有一台380V/36V380V/36V的变压器，在使用时的变压器，在使用时不慎将高压侧和低压侧互相接错，当低压侧不慎将高压侧和低压侧互相接错，当低压侧加上加上380V380V电源后，将发生什么现象？（电源后，将发生什么现象？（）A A高压侧有高压侧有380V3
50、80V的电压输出的电压输出B B高压侧没有电压输出，绕组严重过热高压侧没有电压输出，绕组严重过热C C高压侧有高压输出，绕组严重过热高压侧有高压输出，绕组严重过热D D高压侧有高压输出，绕组无过热现象高压侧有高压输出，绕组无过热现象4 4一一负负载载电电阻阻为为R RL L，经经变变压压器器接接到到内内阻阻R R0 0=800800 的的电电源源上上，变变压压器器一一次次侧侧、二二次次侧侧绕绕组组的的额额定定电电流流为为2A/20A2A/20A，若若使使从从变变压压器器一一次次侧侧绕绕组组看看进进去去的的等等效效负负载载电电阻阻RRL LR R0 0时时，则则R RL L等于（等于（）。）。A