《《汽车电工电子技术》教学课件03磁路及电磁器件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《汽车电工电子技术》教学课件03磁路及电磁器件（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件1/46模块三模块三 磁路及电磁器件磁路及电磁器件 任务任务1 磁路与电磁感应磁路与电磁感应 任务任务2 变压器及其应用变压器及其应用任务任务3 电磁铁和继电器的应用电磁铁和继电器的应用 汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件2/46一、磁场的基本物理量一、磁场的基本物理量 任务任务1 磁路与电磁感应磁路与电磁感应1磁感应强度磁感应强度B2磁通量磁通量3磁导率磁导率图3-1 直导体周围的磁场（亨（亨/米）米） 真空中的磁导率真空中的磁导率( )为常数为常数磁导是表征各种材料导磁能力的物理量磁导是表征各种材料导磁能力的物理量汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁
2、器件3/46铁磁材料铁磁材料非铁磁材料非铁磁材料相对磁导率：相对磁导率：4磁场强度磁场强度H 单位：单位：B ：特斯拉：特斯拉：亨：亨/米米：安：安/米米图图3-1中，磁场中中，磁场中X点的磁场强度点的磁场强度Hx为为汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件4/461电磁感应定律电磁感应定律二、电磁感应二、电磁感应磁棒插进线圈的过程中，电流磁棒插进线圈的过程中，电流计的指针发生了偏转；磁棒从计的指针发生了偏转；磁棒从线圈内抽出，电流计的指针发线圈内抽出，电流计的指针发生反向偏转。生反向偏转。汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件5/46用楞次定律判断感应电流（电动势）的方法：用楞次定律判断感应电
3、流（电动势）的方法：（1）先确定原磁场方向；）先确定原磁场方向；（2）确定磁通量的变化趋势（增大或减小）；）确定磁通量的变化趋势（增大或减小）；（3）应用楞次定律确定感应电流产生的磁场方向）应用楞次定律确定感应电流产生的磁场方向（增反减同）；（增反减同）；（4）用安培定则判定感应电流的方向（右手螺旋）用安培定则判定感应电流的方向（右手螺旋定则）。定则）。汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件6/46a）通电自感）通电自感b）断电自感）断电自感2自感和互感自感和互感 (1)自感自感 图3-2 电感元件上的自感电流、自感电动势与原电流的方向关系（2）互互感感。一一个个线线圈圈的的电电流流变变化化在
4、在紧紧靠靠它它的的另另一一个个线线圈圈中中产生感生电动势的现象叫做互感。产生感生电动势的现象叫做互感。 汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件7/46互感现象示意图互感现象示意图点火线圈工作示意图汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件8/46互感电动势的方向判断方法（参照互感现象示意图）：互感电动势的方向判断方法（参照互感现象示意图）：（1）根据线圈中电流的方向，确定线圈中互感磁通的方）根据线圈中电流的方向，确定线圈中互感磁通的方向；向；（2）根据线圈）根据线圈1中中电流变化的趋势，确定通过线圈电流变化的趋势，确定通过线圈2中互中互感磁通的变化趋势；感磁通的变化趋势；（3）根据楞次定律判定线圈
5、）根据楞次定律判定线圈2中中感应磁通的方向；感应磁通的方向；（4）根据右手螺旋定则判定互感电流的方向。）根据右手螺旋定则判定互感电流的方向。汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件9/46三三 、磁路欧姆定律、磁路欧姆定律1、磁路中的几个物理量、磁路中的几个物理量1）磁路：由铁芯所限定的磁场称为磁路）磁路：由铁芯所限定的磁场称为磁路 。图3-9 几种常见电气设备的磁路(a) 变压器 (b) 电磁铁 (c) 磁电式电表2）磁动势）磁动势用用F表示，单表示，单位是安位是安匝。匝。F=NI3）磁阻）磁阻汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件10/462、磁路欧姆定律、磁路欧姆定律 在磁路中，磁通在磁路
6、中，磁通与磁动势与磁动势NI成正比，与磁阻成正比，与磁阻Rm成反比，成反比，这就是磁路欧姆定律，它的表示式为这就是磁路欧姆定律，它的表示式为 磁路欧姆定律与电路欧姆定律相比存在什么磁路欧姆定律与电路欧姆定律相比存在什么对应关系？列出对应表。对应关系？列出对应表。问题与讨论问题与讨论汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件11/46磁路和电路的比较（一）磁路和电路的比较（一）磁磁路路电电路路磁通磁通INR+_EI磁压降磁压降磁动势磁动势电动势电动势电流电流电压降电压降U汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件12/46基本定律基本定律 磁阻磁阻磁感应磁感应强度强度安培环路安培环路定律定律磁磁 路路I
7、N欧姆定律欧姆定律电阻电阻电流电流强度强度基尔霍夫基尔霍夫电压定律电压定律基尔霍夫基尔霍夫电流定律电流定律磁路与电路的比较磁路与电路的比较 (二二)电电 路路R+_EI汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件13/46四、四、 铁磁材料铁磁材料1、铁磁材料的磁性能、铁磁材料的磁性能（1）高导磁性）高导磁性（2）磁饱和性）磁饱和性图3-3 铁磁材料的磁化图3-4 磁化曲线汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件14/46（3）磁滞性）磁滞性铁磁材料在磁场中反复磁化，铁磁材料在磁场中反复磁化，在反复磁化过程中，磁感在反复磁化过程中，磁感应强度应强度B的变化总是滞后于的变化总是滞后于磁场强度磁场强度H的
8、变化，这种特的变化，这种特性称为铁磁材料的磁滞性。性称为铁磁材料的磁滞性。 图3-5 铁磁材料的磁滞回线2、铁磁材料的分类、铁磁材料的分类（1）软磁材料）软磁材料（2）硬磁材料）硬磁材料（3）矩磁材料）矩磁材料汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件15/463、磁滞损耗和涡流损耗、磁滞损耗和涡流损耗（1）磁滞损耗）磁滞损耗铁磁材料在反复磁化过程中的能量损失为磁滞损耗。铁磁材料在反复磁化过程中的能量损失为磁滞损耗。（2）涡流损耗）涡流损耗涡流会使铁芯发热，并消耗能量，其功率损耗称为涡流涡流会使铁芯发热，并消耗能量，其功率损耗称为涡流损耗损耗 。图3-8 涡流 （a） 涡流 （b） 减小涡流汽车电
9、工电子技术模块三 磁路及电磁器件16/46五、霍尔信号发生器五、霍尔信号发生器图图1-34 霍尔效应的原理霍尔效应的原理 1 1、霍尔效应：、霍尔效应：将一小块将一小块N N型锗晶片两端通以型锗晶片两端通以电流，放置在磁场中，则在垂电流，放置在磁场中，则在垂直于直于I I和和B B的方向上将产生一个的方向上将产生一个与与I I和和B B的乘积成正比的电压的乘积成正比的电压UH UH=KHIB 其中其中K KH H为霍尔元件灵敏度参数。为霍尔元件灵敏度参数。从上式可知，当通过基片（基片的厚度一定）的电流从上式可知，当通过基片（基片的厚度一定）的电流I I为定为定值时，霍尔电压只与磁感应强度值时，
10、霍尔电压只与磁感应强度B B有关，利用该效应可制成有关，利用该效应可制成汽车上的转速传感器、曲轴位置传感器、桑塔纳汽车点火汽车上的转速传感器、曲轴位置传感器、桑塔纳汽车点火系中的霍尔信号发生器。系中的霍尔信号发生器。汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件17/462霍尔效应式点火信号发生器霍尔效应式点火信号发生器图3-12 霍尔式分电器结构图1-分电器盖；2-防尘罩；3-分火头；4-触发叶轮；5-触发开关；6-分电器壳体；7-真空提前调节机构 图3-13 霍尔式点火信号发生器1-触发叶轮（与分火头制成一体）；2-霍尔集成块；3-带导磁板的永久磁铁；4-信号触发开关托盘；5-插座导线汽车电工电子
11、技术模块三 磁路及电磁器件18/46图3-14 霍尔式点火信号发生器的工作原理（a）触发叶片进入空气隙中 （b）触发叶片离开空气隙1-触发叶轮的叶片；2-霍尔集成块；3-永久磁铁；4-霍尔传感器；5-导磁板霍尔集成电路框图UH霍尔电压；UG霍尔信号发生器输出电压信号汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件19/46图3-16 霍尔式电子点火系工作波形图a）霍尔元件磁通密度B的变化；b）霍尔电压UH；c）霍尔信号发生器输出信号UG；d）点火线圈初级电流I1；e）点火线圈二次电压U2汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件20/46结构结构:霍尔曲轴位置传感器霍尔曲轴位置传感器由由永久磁铁、信号转子永
12、久磁铁、信号转子和和感应线圈感应线圈等组成。等组成。应用举例应用举例: :霍尔曲轴位置传感器霍尔曲轴位置传感器作用作用: :检测发动机曲轴转角和活塞上止点信号检测发动机曲轴转角和活塞上止点信号. . 发动机曲轴位置和转速传感器发动机电子控制系统中最发动机曲轴位置和转速传感器发动机电子控制系统中最主要的传感器，是控制主要的传感器，是控制喷油时刻和点火时刻喷油时刻和点火时刻不可缺少的信号不可缺少的信号源，一般制成一体。源，一般制成一体。汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件21/46六、磁感应式信号发生器六、磁感应式信号发生器1磁感应式点火信号发生器的结构磁感应式点火信号发生器的结构图3-17 磁
13、感应式信号发生器组成示意图1-信号触发转子；2-感应线圈；3-永久磁铁图3-18 磁感应式信号发生器的基本结构1-信号触发转子；2-永久磁铁；3-铁芯；4-磁通；5-感应线圈；6-空气隙汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件22/46图3-19 磁脉冲点火信号发生器工作原理图（a）靠近 （b）对正 （c）离开汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件23/46任务任务2 变压器及其应用变压器及其应用变压器功能：变压器功能：变电压：变电压：电力系统电力系统 变阻抗：变阻抗：电子电路中的阻抗匹配电子电路中的阻抗匹配 （如喇叭的输出变压器）（如喇叭的输出变压器） 变电流：变电流：电流互感器电流互感器 发
14、电厂发电厂1.05万伏万伏输电线输电线22万伏万伏升压升压变电站变电站1万伏万伏降压降压仪器仪器36伏伏降压降压实验室实验室380 / 220伏伏降压降压汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件24/46一、单相变压器的结构一、单相变压器的结构图3-12 变压器的结构形式及图形符号 二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理1变压器的空载运行变压器的空载运行变压器原线圈接上额定的交变电压变压器原线圈接上额定的交变电压u1，副线圈开路不接负载，副线圈开路不接负载（开路（开路i2=0），这种状态称为空载运行），这种状态称为空载运行 汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件25/46图图3-13 变压器的
15、空载运行变压器的空载运行 K为为变比变比当当K1时时,变压器为降压变压器；当变压器为降压变压器；当K1时，为升时，为升压变压器。压变压器。汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件26/462变压器负载运行变压器负载运行（1）变压器负载运行时初、次级的电压关系）变压器负载运行时初、次级的电压关系 图图3-14 变压器的负载运行变压器的负载运行 （2）变压器负载运行）变压器负载运行时初、次级的电流关系时初、次级的电流关系结论：原、副边电流与匝数成反比结论：原、副边电流与匝数成反比【课堂互动课堂互动】变压器能变换功率吗？变压器能变换功率吗？汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件27/463.变压器的阻
16、抗变换作用变压器的阻抗变换作用图图3-15 变压器的阻抗变换变压器的阻抗变换 结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。方。 汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件28/46阻抗变换举例：阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率。扬声器上如何得到最大输出功率。RsRL信号源信号源设：设：信号电压的有效值信号电压的有效值:U1= 50V;信号内阻：信号内阻： Rs=100 ;负载为扬声器，其等负载为扬声器，其等 效电阻：效电阻：RL=8 。求：负载上得到的功率求：负载上得到的功率解：解：（1）将负载直接接到信号源上）将负载直接接到信号源上，得到的输出功，得到的输出功 率为：率为： 汽车电工电子技术模块三 磁路及电磁器件29/46Rs（2）将负载通过变压器接到信号源上。）将负载通过变压器接到信号源上。输出功率为：输出功率为：设变比设变比 则：则：结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了 很多。原因是满足了电路中获得最大输的条很多。原因是满足了电路中获得最大输的条 件（
