1、3.1 磁路 3.2 交流铁心线圈 3.3 变压器 3.4 直流铁心线圈在汽车上的应用 3.5 变压器在汽车上的应用,第三章 铁心线圈与变压器,磁路：主磁通所经过的闭合路径。,线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。,3.1 磁 路,3.1.1 磁路的基本概念,返回,1 . 磁路,磁感应强度（B）：磁感应强度表示磁场中某点磁场强弱方向的物理量。 如果磁场内各点的磁感应强度大小相等，方向相同，这样的磁场称为均匀磁场。,2. 磁路的基本物理量,磁感应强度的单位是特斯拉（T）,磁通（）：磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，成为通过该面积的磁通。磁通的单位是韦伯（wb）。 = BS,磁场强
2、度（H）：表示磁场中与磁铁材料无关的磁场大小和方向的物理量。磁场强度的单位是安/米（A/m）。 H=B/,磁导率（） ：是用来衡量物质导磁能力的物理量，单位是亨/米(H/m) 真空磁导率 0 =410 7H/m 相对导磁系数 r=/0 若 r = 1 说明是非磁性材料，。 若 r 1 说明是磁性材料即铁磁材料。,3.1.2 铁磁材料的磁性能,在外磁场H作用下(例如铁心线圈中的电流)，铁磁材料内磁感应强度大大增强，即被强烈磁化的现象。,磁化磁场不会随外磁场的增加而无限增加的现象。,在交变磁场H的作用下，磁感应强度B落后于H变化的现象。,按磁滞回线形状的不同，铁磁材料可分为两种基本类型：,属于软磁
3、材料的有：硅钢、铸钢、坡莫合金及铁氧体等 。,属于硬磁材料的有：钴钢、稀土钴及镍铝钴合金等 。,电动势E,磁动势 F=IN,电流I,磁通,电压U=E,磁压F=HL,电阻R=l /S r,磁阻Rm=L / S,电路欧姆定律 I =U/ R,磁路欧姆定律 =F/Rm,3.1.3 磁路的欧姆定律,U不变，I不变。,在直流磁路中，励磁电流 ，,随Rm改变而变化。,据磁路欧姆定律 ，,信号转子转,空气隙变,磁阻 变,磁通 变,传感器线圈输出变化的感应电压信号,(a) 传感器的结构,(b) 原理示意图,(c) 输出信号,磁路欧姆定律举例：,电量、磁量关系如下：,u,i (iN),iR,漏磁通,i,u,3.
4、2 交流铁心线圈,3.2.1 电压、电流、和磁通的关系,1. 各物理量之间的关系,返回,2. 电量方程,通常 很小，故：,3. 电磁关系,最大值,有效值,( I 随 Rm 变化）,（U不变时， 基本不变）,可见交流磁路特点是：,3.2.2 铁心线圈的能量损耗,1. 铁心线圈电路的铜损：PCu=I2R,2. 铁心线圈电路的铁损：,铁损PFe 磁滞损耗Ph+涡流损耗Pe,1) 磁滞损耗Ph ：铁心在交变磁场内反复磁化的过程要消耗能量，使磁铁发热。 可以证明，铁心反复磁化所消耗的能量与磁滞回线的面积成正比。所以一般为了减小磁滞损耗，常选用磁滞回线狭小的软磁材料制造铁心，通常采用硅钢。,2)涡流损耗P
5、e :磁铁材料既导磁又导电，在交变磁通通过铁心时，在线圈和铁心中都有感应电动势产生，在磁铁中会出现旋涡式的电流称为涡流。涡流在铁心中产生的能量损耗称为涡流损耗。,为了减小涡流损耗，一方面采用电阻率较高的铁磁材料（如硅钢）也可以减小涡流。 另一方面可以把整块铁心改成顺着磁场方向彼此绝缘的硅钢片叠成。这样就可以限制涡流在较小的截面内流过；,交流铁心线圈的铁心都选用0.5mm或0.35mm 厚的彼此绝缘的硅钢片叠成。,变压器是用来改变电压大小的一种重要的电器设备,它在电力和供电系统中占有很重要的地位,在电子技术也得到广泛的应用。,变压器用途,1. 升压送电2. 降压送电3. 在电子线路中用作电源变换
6、、传递信号、阻抗变换等,3.3 变压器,返回,绕组,铁心,壳式,3.3.1 变压器的基本构造,单相变压器,3.3.2 变压器的工作原理,1. 变压器的空载运行与变换电压,时,结论：改变匝数比，就能改变输出电压。,K为变比,副边带负载后对磁路的影响：在副边感应电压的作用下，副边线圈中有了电流 i2 。此电流在磁路中也会产生磁通，从而影响原边电流 i1。但当外加电压、频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时基本不变 。带负载后磁动势的平衡关系为：,2. 变压器的负载运行与变换电流,结论：原、副边电流与匝数成反比,由于变压器铁心材料的导磁率高、空载励磁电流 很小，可忽略 。即：,原、副
7、边电流关系,（变电流）,（变阻抗）,原、副边阻抗关系,从原边等效：,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。,阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率。,求：负载上得到的功率,解：（1）将负载直接接到信号源上，得到的输出功 率为：,（2）将负载通过变压器接到信号源上。,输出功率为：,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出的条 件（信号源内、外阻抗差不多相等）。,副边输出电压和输出电流的关系。即：,U20：原边加额定电压、副边开路时，副边的输出电压。,一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2 变化不多）,3.3.3 变压器的
8、外特性与额定值,1. 外特性, 额定电压 变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允许 的电压值。, 额定电流 变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。,2. 额定值, 效率 ：指输出功率与输入功率之比，即,变压器几个功率的关系,当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。,1.同极性端(同名端),3.3.4 变压器绕组的同极性端及其测定,注意：如果两绕组的极性接错时，有可能烧毁变压器。,结论：在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。,2. 极性的测定方
9、法(直流法),例如，在图示电路中，每个原边线圈的额定电压为110V，二次线圈的额定电压分别为3V、9。,1234,5678,1. 当接到220的电源时，应将2、3相联，1、4与电源两个线圈串联。 当接110电源时，应将1、3相联2、4相联，两线圈并联接到110电源上。,2. 若要得到12的输出时，应将6、8相联，从5、 7两个端子输出。 若要得到6的输出时，应将6、7相联，从5、 8两个端子输出。,3.3.5 变压器在汽车上的应用点火线圈,1. 点火线圈的结构与特点,返回,2. 传统点火系统的组成和工作过程,1) 断电器触点闭合，点火线圈中初级电流i1增长。断电器触点打开，点火线圈次级产生高压电。3) 火花塞间隙被击穿，产生点火花，点燃混合气。,3.4 直流铁心线圈在汽车上的应用,3.4.1 直流铁心线圈的电磁特点,返回,3.4.2 直流铁心线圈的应用,继电器：利用小电流来控制较大电流的 电磁开关。,电磁式继电器,触点常闭继电器符号,触点常开继电器符号,2. 电磁铁与电磁阀,电磁铁中衔铁或铁心的运动，可带动某传动机构完成一个执行动作(例如门锁执行器)。电磁阀可实现液压油路的关断与闭合(例如：换档电磁阀)。,
