項(xiàng)目四磁路及汽車(chē)常用電磁器件

-1--2-的火花塞，點(diǎn)燃可燃混合氣等。如圖4-1a所示為制動(dòng)液面開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，制動(dòng)液面報(bào)警信號(hào)裝置在制動(dòng)液面過(guò)低時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，在制動(dòng)液儲(chǔ)液罐內(nèi)的長(zhǎng)玻璃管內(nèi)放入兩塊薄片狀的強(qiáng)磁性金屬片作為舌簧開(kāi)關(guān)，B為b示意圖。a)儲(chǔ)液罐結(jié)構(gòu)圖b)工作原理圖【知識(shí)準(zhǔn)備】1.磁體界中的任何物體都具有磁場(chǎng)，只是有的表現(xiàn)的比較強(qiáng)，有的表現(xiàn)的比較弱。自然界中表現(xiàn)磁場(chǎng)現(xiàn)象比較強(qiáng)的物體，稱(chēng)為磁鐵。天然磁鐵(主要成分FeO)磁性較弱，實(shí)際使用都是34-3-場(chǎng)，地球的磁極和地理的兩極相反。賴于外部磁化條件來(lái)產(chǎn)生和維持其磁場(chǎng)，如汽車(chē)上使用的電磁鐵和電磁開(kāi)關(guān)等。2.磁鐵的主要性能1)磁鐵具有極性。自由懸吊的磁鐵會(huì)指向南北，指向北端的稱(chēng)為北極，用N表示；指2)磁極之間有相互作用力，稱(chēng)為磁力。同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引。3)把一塊鐵磁物質(zhì)放在磁鐵附近，該鐵磁物質(zhì)也會(huì)帶上磁性，我們把這種原來(lái)沒(méi)有磁3.磁場(chǎng)場(chǎng)里畫(huà)出一系列有方向的曲線，并使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致。這些曲線叫做磁感線，也稱(chēng)為磁力線。磁感線和電場(chǎng)線一樣，實(shí)際上并不存在，是人們?yōu)榱朔帜Ｐ?。通常?guī)定：小磁針在磁場(chǎng)中某點(diǎn)靜止時(shí)N極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向。條形磁鐵和馬蹄形磁鐵周?chē)臻g磁場(chǎng)的磁感線分布情況如圖4-2所示。磁鐵外部的磁感線都是從N極到S極，在磁鐵內(nèi)部是從S極到N極。磁感線是閉合的曲線，而且在磁場(chǎng)中任意兩條磁感線都不會(huì)相交。在磁場(chǎng)強(qiáng)的地方磁感線密集，磁場(chǎng)弱的地方磁感線稀疏。a)條形磁鐵磁感線b)馬蹄形磁鐵磁感線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不僅磁鐵周?chē)嬖诖艌?chǎng)，電流周?chē)泊嬖诖艌?chǎng)。磁極與電流之間、電流與電講，任何磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷或電流產(chǎn)生的。1.通電直導(dǎo)體的磁場(chǎng)使用右手定則判斷通電直導(dǎo)體磁場(chǎng)的磁感線方向：用右手握住直導(dǎo)線，伸直的拇指指向-4-繞通電直導(dǎo)體的閉合曲線，磁感線在垂直于導(dǎo)體的平面內(nèi)，是一系列的同心圓。2.通電螺線管的磁場(chǎng)向電流方向，與四指垂直的拇指所指方向就是通電螺線管磁場(chǎng)N極方向，如圖4-3b所示。a)直線電流磁場(chǎng)磁感線b)通電螺線管磁場(chǎng)磁感線為了能夠定量地描述磁場(chǎng)，引入幾個(gè)有關(guān)物理量。使用磁感應(yīng)強(qiáng)度B這一物理量來(lái)表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向，它是一個(gè)矢量。其方向使用右手螺旋定則來(lái)確定，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向也就是磁場(chǎng)方向。FB(4-1)IlI中通過(guò)的電流；l—導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度，即與磁場(chǎng)垂直的導(dǎo)體長(zhǎng)度。在國(guó)際單位制(SI)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位為特斯拉(T)。如果磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小相等，方向相同，該磁場(chǎng)稱(chēng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。2．磁通0在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向某截面面積S的乘積，稱(chēng)為通過(guò)該面積的磁通0。BS4-2)取與面積S垂直的分量B(B=Bsin)。如果不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)算磁通0時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)nn-5-磁通0可以理解為通過(guò)某一面積的磁感線的總數(shù)。磁通是標(biāo)量，只有大小沒(méi)有方向。0將式(4-2)變形為B=，因此，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上可以看成為與磁場(chǎng)方向相垂直S的單位面積上通過(guò)的磁力線條數(shù)，所以又叫磁通密度。3.磁通鏈磁通鏈就是磁通量乘以線圈的匝數(shù)。磁通鏈代表了單位導(dǎo)體截面通過(guò)磁通量的多少，就是磁通的強(qiáng)度。用符號(hào)表示，其國(guó)際單位為韋伯(Wb)。=N0(4-3)4．磁場(chǎng)強(qiáng)度H磁場(chǎng)強(qiáng)度是線圈安匝數(shù)的一個(gè)表征量，反映磁場(chǎng)源的強(qiáng)弱，它與介質(zhì)無(wú)關(guān)，取決于電流BBH=在國(guó)際制單位中，磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位為安/米(A/m)。理論和實(shí)驗(yàn)證明，通電螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為單位長(zhǎng)度磁通勢(shì)INH=LL—螺線管線圈的長(zhǎng)度(m)； (4-5)I—螺線管線圈中的電流強(qiáng)度(A)。對(duì)于一個(gè)確定的螺線管，當(dāng)通過(guò)的電流不變時(shí)，其磁場(chǎng)強(qiáng)度H也是確定不變的，但在螺線管中放入不同磁導(dǎo)率的磁介質(zhì)時(shí)，所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B卻是不同的。有關(guān)。因此，我們引入一個(gè)新的物理量——磁導(dǎo)率來(lái)衡量物質(zhì)導(dǎo)磁性能的不同，用表示，其單位為亨/米(H/m)。通常情況下我們用相對(duì)磁導(dǎo)率來(lái)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r導(dǎo)率=4107H/m(真空的磁導(dǎo)率是一個(gè)常數(shù))的比值，即=。00r0當(dāng)，即1的物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為非磁性材料，自然界中大多數(shù)的物質(zhì)都屬于非磁性0r-6-金。0r一般鐵磁材料(=102~105H/m)廣泛應(yīng)用在變壓器、電機(jī)、電工儀表等電氣設(shè)備中。r1.鐵磁性材料的性質(zhì)高導(dǎo)磁性、磁飽和性和磁滯性。(1)高導(dǎo)磁性在外磁場(chǎng)的作用下，鐵磁性材料內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度B迅速增強(qiáng)。相同方向的多個(gè)小磁體形無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí),磁疇指向是無(wú)序的，磁性相互抵消，整塊材料對(duì)外不顯磁性；有外磁出很強(qiáng)的磁性。ab)a)無(wú)外磁場(chǎng)作用b)有外磁場(chǎng)作用的鐵心都是采用鐵磁性材料構(gòu)成。在相同勵(lì)磁繞組匝數(shù)和勵(lì)磁電流的條件下，采用鐵磁性材料作鐵心后可使磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)幾百倍甚至幾千倍。(2)磁飽和性IHB—磁場(chǎng)內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線；JB—磁場(chǎng)內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度直線；0-7-B—B曲線和B直線的縱坐標(biāo)相加即得磁場(chǎng)的B—H磁化曲線。J0BB.cBBa.Ba.JB0OH磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場(chǎng)不會(huì)隨著外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無(wú)限地增強(qiáng)。當(dāng)外磁場(chǎng)增磁感應(yīng)強(qiáng)度將趨向某一定值。HB,BOH(3)磁滯性磁性材料在交變磁場(chǎng)中反復(fù)磁化，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H關(guān)系曲線是一條回形r剩磁感應(yīng)強(qiáng)度B(剩磁)為當(dāng)線圈中電流減小到零(H=0)時(shí)的鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。r矯頑磁力HC為使B=0反向磁場(chǎng)強(qiáng)度。-8-磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。2.鐵磁材料的分類(lèi)和用途按磁性物質(zhì)的磁性能，鐵磁性材料分為三種類(lèi)型：(1)硬磁材料其典型材料有鈷鋼、碳鋼等。因其剩磁強(qiáng)，不易退磁，常用于制造各種形狀的永久磁鐵。如汽車(chē)上使用的機(jī)油壓力表、燃油表中均采用永磁式轉(zhuǎn)子。(2)軟磁材料軟磁材料的特點(diǎn)是磁導(dǎo)率很大，而剩磁很小，易被磁化也易去磁，反復(fù)磁化時(shí)，磁滯損耗小，適用于反復(fù)磁化的場(chǎng)合。典型的軟磁材料有硅鋼片、鑄鐵、坡莫合金等。一般用來(lái)(3)矩磁材料矩磁材料的特點(diǎn)是在很弱的外磁場(chǎng)作用下就能被磁化，并達(dá)到磁飽和。當(dāng)撤掉外磁場(chǎng)材料主要用于制造計(jì)算機(jī)中磁存儲(chǔ)元件的記憶磁芯。1.磁路集中地通過(guò)一定的閉合路徑。圖4-8是幾種常見(jiàn)的電器設(shè)備的磁路。-9-a)電磁鐵的磁路b)變壓器的磁路c)直流電機(jī)的磁路2.磁路的歐姆定律與流經(jīng)電路的電流相似，流經(jīng)磁路的磁通也要遵循一定的定律。如圖4-9所示為一閉iii212u2LNN2B0LIN=HL=L=B0LS中，F(xiàn)=IN稱(chēng)為磁通勢(shì)，它是磁路中產(chǎn)生磁通的根源。FF上式可繼續(xù)寫(xiě)成LR上式可繼續(xù)寫(xiě)成LRm式中，R為鐵磁材料的磁阻。mLR=mS (4-7)(4-8)電阻相對(duì)應(yīng)，磁通勢(shì)與電動(dòng)勢(shì)相對(duì)應(yīng)，磁通與電流相對(duì)應(yīng)。因此，式(4-7)稱(chēng)為磁路的歐姆定-10-LR=0m0S0LL無(wú)分支磁路的總磁阻為：R=+0mSS0磁路的歐姆定律具有下列形式：IN=(R+R)=mm0m0(4-9)(4-10) 空氣的磁導(dǎo)率比鐵磁材料的磁導(dǎo)率要小很多，空氣的磁阻要比鐵磁材料的磁阻大很多，要大大增加，磁路要盡量減少非必要的空氣隙。m主要用來(lái)定性地分析磁路?！救蝿?wù)實(shí)施】1.制動(dòng)液面?zhèn)鞲衅麟娐肥疽鈭D如圖4-10所示，分析制動(dòng)液面開(kāi)關(guān)的工作原理。1—舌簧開(kāi)關(guān)外殼2—接線柱3—舌簧開(kāi)關(guān)4—永久磁鐵5—浮子6—制動(dòng)液面7—報(bào)警燈8—點(diǎn)火開(kāi)關(guān)(1)當(dāng)儲(chǔ)液量在正常高度時(shí)，舌簧開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，報(bào)警燈不亮。(2)當(dāng)儲(chǔ)液量低至下限報(bào)警高度時(shí)，舌簧開(kāi)關(guān)接通，報(bào)警燈點(diǎn)亮。表4-1制動(dòng)液面開(kāi)關(guān)的工作原理及過(guò)程分析工作原理及過(guò)程分工作原理及過(guò)程分析序號(hào)釋-11-1浮筒在正常位置時(shí)2浮筒在下限位置時(shí)工作工作目標(biāo)能夠用電磁基本理論分析其工作過(guò)程能夠清晰描述裝置的工作過(guò)程能夠用清晰、簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言表達(dá)自己的觀點(diǎn)序號(hào)123如圖4-11所示為霍爾效應(yīng)元件，應(yīng)用電磁感應(yīng)原理工作，汽車(chē)電子點(diǎn)火系統(tǒng)中利用霍爾效應(yīng)原理制作成汽車(chē)霍爾點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器，它可為晶體管點(diǎn)火系統(tǒng)提供觸發(fā)信號(hào)?！局R(shí)準(zhǔn)備】切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)；或當(dāng)磁鐵插進(jìn)(或拔出)線圈時(shí)，連接在電路中的電流計(jì)的指針都會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明閉合回路有電流存在如圖4-12所示。a切割磁感線運(yùn)動(dòng)b)磁鐵插進(jìn)(或拔出)線圈現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。-12-1.磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的電磁感應(yīng)割線速度為v，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁感線之間夾角為9，當(dāng)有效長(zhǎng)度為l的直導(dǎo)體以線速度vn體內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向。2.線圈中磁場(chǎng)變化時(shí)的電磁感應(yīng)法拉第實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)線圈中感生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與下列因素有關(guān)：(1)在一定的時(shí)間內(nèi)，線圈中穿過(guò)的磁通的變化量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大；(2)在磁通變化量一定的條件下，這種變化所經(jīng)歷的時(shí)間越短，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大；(3)在其他條件不變的情況下，線圈的匝數(shù)越多，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。(4-13)Se(V)。磁通方向和線圈繞向如圖4-13所示。dt<0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向由B指向A。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式描述為：d0(4-14)e=N(4-14)dt上式中的負(fù)號(hào)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(dòng)勢(shì)的方向總是和磁通變化的趨勢(shì)相反。-13-生的電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)，用e表示。L對(duì)空心線圈而言，其自感磁通鏈和電流之比是一常數(shù)，稱(chēng)為自感系數(shù)，即LL(4-15)i式中，L—電感(H)；—磁通鏈(Wb)；i—電流(A)。d0d(Li)die=Ndt=dt=Ldtd0d(Li)di常用的日光燈電路就是應(yīng)用自感現(xiàn)象來(lái)工作。11如圖4-14所示，兩個(gè)靠得很近的線圈，當(dāng)線圈N有電流i通過(guò)時(shí)，它在線圈111212212N相交鏈磁通01212212a鐵心線圈b)空心線圈在兩個(gè)有磁交鏈(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(gè)線圈的互感系數(shù)，用符號(hào)M表示，單位為亨(H)。M=i21=i1212常見(jiàn)的電力變壓器以及汽車(chē)上點(diǎn)火線圈均是利用互感原理工作。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-14-把塊狀金屬置于隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中或讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電【任務(wù)實(shí)施】1.工作原理分析霍爾效應(yīng)的原理如圖4-15所示，霍爾元件是一個(gè)帶集成電路的半導(dǎo)體基片，將它放在生電壓。這一現(xiàn)象是由美國(guó)科學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的，所以命名為霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)中產(chǎn)生的電壓U(霍爾電壓)的大小與通過(guò)半導(dǎo)體基片的電流I和磁場(chǎng)的HHRU=HIBHdHIIH1—永久磁鐵2—外加電壓(U)3—霍爾電壓(UH)4—霍爾觸發(fā)器5—磁力線H比，即霍爾電壓隨磁感應(yīng)強(qiáng)度大小而變化。磁場(chǎng)即被觸發(fā)葉輪的葉片阻擋(或稱(chēng)隔磁)，這時(shí)不產(chǎn)生霍爾電壓，發(fā)生器無(wú)信號(hào)輸出。當(dāng)觸-15-工作步驟(磁場(chǎng)環(huán)境工作步驟(磁場(chǎng)環(huán)境)1當(dāng)霍爾元件開(kāi)始暴露在磁場(chǎng)環(huán)境中時(shí)2當(dāng)霍爾元件被完全處于磁場(chǎng)中時(shí)3當(dāng)霍爾元件開(kāi)始與磁場(chǎng)隔離時(shí)4當(dāng)霍爾元件離開(kāi)了磁場(chǎng)范圍時(shí)分析電壓變化序號(hào)序號(hào)序號(hào)工作目標(biāo)評(píng)價(jià)自評(píng)互評(píng)師評(píng)1是否能用電磁感應(yīng)原理分析其工作過(guò)程2對(duì)裝置的工作過(guò)程描述的是否清晰3是否能用清晰、簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言表達(dá)自己觀點(diǎn)磁繼電器結(jié)構(gòu)和工作原理基礎(chǔ)上，分析電磁繼電器在汽車(chē)?yán)入娐分械膽?yīng)用。-16-【知識(shí)準(zhǔn)備】般由線圈、鐵心和銜鐵三部分組成，如圖4-18所示。電磁鐵可以通過(guò)控制電路的接通和斷開(kāi)，以達(dá)到控制和保護(hù)電器設(shè)備的作用。根據(jù)電磁鐵線圈通過(guò)的電流不同，電磁鐵可分為直流電磁鐵和交流電磁鐵兩種。積較小，觸點(diǎn)控制的電流也較小，屬于小型繼電器。繼電器的種類(lèi)很多，常用的有電磁式和簧管式繼電器作為傳感器，本節(jié)主要介紹電磁式繼電器。1.電磁式繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理-17-汽車(chē)常用電磁式繼電器一般由電磁鐵、觸點(diǎn)、銜鐵等部分組成，如圖4-19所示。觸點(diǎn)系統(tǒng)包括回位彈簧和觸點(diǎn)(活動(dòng)觸點(diǎn)，固定常開(kāi)、常閉觸點(diǎn))。電磁吸力的作用而吸向鐵心，此時(shí)銜鐵帶動(dòng)支桿將常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)、常開(kāi)觸點(diǎn)接通。當(dāng)切斷繼電器線圈的電流時(shí)，電磁鐵失去電磁力，銜鐵又恢復(fù)原位，觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)。2.繼電器在汽車(chē)上的典型應(yīng)用在汽車(chē)上常用的繼電器有起動(dòng)繼電器、喇叭繼電器、閃光(轉(zhuǎn)向燈使用)繼電器、刮水器繼電器等。下面以閃光器為例做一介紹。為了指示車(chē)輛的行駛方向，便于交通安全管理，汽車(chē)上裝有轉(zhuǎn)向信號(hào)燈。轉(zhuǎn)向燈系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)向信號(hào)燈、轉(zhuǎn)向指示燈、轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)、閃光器等組成。當(dāng)汽車(chē)向左或向右轉(zhuǎn)向時(shí)，通電熱式閃光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，但閃光頻率不夠穩(wěn)定，使用壽命短，目前已被淘汰。下面簡(jiǎn)單介紹電容式閃光器、帶觸點(diǎn)晶體管式閃光器。(1)電容式閃光器電容式閃光器主要是由一個(gè)繼電器和一個(gè)電容器組成。在繼電器的鐵心6上繞有串聯(lián)時(shí)而相減，繼電器便產(chǎn)生周期的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而使轉(zhuǎn)向信號(hào)燈閃爍。-18-轉(zhuǎn)向時(shí)，其電路為：蓄電池的正極線圈L1動(dòng)斷化產(chǎn)生電磁吸力，當(dāng)電磁力矩大于彈簧力矩時(shí)，觸點(diǎn)迅速打開(kāi)，轉(zhuǎn)向燈不亮。漸升高，充電電流逐漸減小，兩個(gè)線圈吸力減小，觸點(diǎn)重新閉合。L點(diǎn)重新打開(kāi)，轉(zhuǎn)向信號(hào)燈熄滅。如此反復(fù)，使轉(zhuǎn)向燈閃爍。觸點(diǎn)晶體管式和無(wú)觸點(diǎn)晶體管式兩種。(2)有觸點(diǎn)晶體管閃光器小型繼電器所組成。-19-cJ立即斷開(kāi)，右轉(zhuǎn)向信號(hào)燈熄滅。“S”→轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)K→右轉(zhuǎn)向信號(hào)燈→搭鐵→蓄電池負(fù)極。在充電過(guò)程中，隨著電容器電RVT其導(dǎo)通。這樣，電容器C不斷地充電和n進(jìn)口汽車(chē)上的集成電路閃光器一般采用專(zhuān)用集成電路。如上海桑塔納轎車(chē)電子閃光器使用ICU243B低功耗、高精度的專(zhuān)用集成電路和小型繼電器組成有觸點(diǎn)集成電路閃光器。ICU243B的標(biāo)稱(chēng)電壓為12V，實(shí)際工作電壓范圍為9~18V，采用雙列8腳直插塑料封裝，-20-輸入檢測(cè)器用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)向信號(hào)燈開(kāi)關(guān)是否接通。振蕩器由一個(gè)電壓比較器和外接R4及振蕩器工作時(shí)，輸出級(jí)控制繼電器線圈的電路，使繼電器觸點(diǎn)反復(fù)開(kāi)、閉，于是轉(zhuǎn)向如果一只轉(zhuǎn)向信號(hào)燈燒壞，則流過(guò)取樣電阻RS的電流減小，其電壓降減小，經(jīng)電壓檢測(cè)器識(shí)別后，便控制振蕩器電壓比較器的參考電壓，從而改變振蕩(即閃光)頻率，則轉(zhuǎn)向指示燈的閃光頻率加快一倍，以示需要檢修或更換燈泡。G用電容器的充放電延時(shí)特性，控制晶體管的導(dǎo)通和截止，從而實(shí)現(xiàn)閃光的目的。【任務(wù)實(shí)施】1.工作原理分析當(dāng)按下方向盤(pán)下的喇叭按鈕時(shí)，來(lái)自蓄電池的電流會(huì)通過(guò)回路流經(jīng)喇叭繼電器的電磁線從而使振動(dòng)膜振動(dòng)而發(fā)出聲音。學(xué)生自行分析汽車(chē)?yán)入娐分兄麟娐泛涂刂齐娐?主電路又稱(chēng)為工作電路)。控制電路：蓄電池正極→繼電器鐵心→線圈→喇叭按鈕→搭鐵→蓄電池負(fù)極。以小組討論的形式分析汽車(chē)?yán)入娐烦Ｒ?jiàn)故障。-21-檢修方檢修方法1按下喇叭按鈕，喇叭不響2按下喇叭按鈕，喇叭聲音沙啞3按下按鈕，喇叭不響，只發(fā)“嗒”一聲4觸點(diǎn)容易燒蝕故障現(xiàn)象故障原因號(hào)工作目標(biāo)評(píng)工作目標(biāo)評(píng)價(jià)是否能用電磁感應(yīng)原理分析其工作過(guò)程主電路和控制電路描述的是否清晰故障原因分析是否清楚是否能用清晰、簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言表達(dá)自己的觀點(diǎn)序號(hào)1234電機(jī)的低壓電(一般12V~14V)變成高壓電(15kV~20kV)送到火花塞，火花塞電極間的用以產(chǎn)生高壓電，其工作原理如圖4-23所示，要求會(huì)分析點(diǎn)火線圈的工作情況和對(duì)點(diǎn)火線圈進(jìn)行檢測(cè)。-22-+u1－++u1－++1e2Z【知識(shí)準(zhǔn)備】(一)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理1.變壓器的基本結(jié)構(gòu)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，它具有變換電壓、變換電流、所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的雙繞組變壓器。Φi2ii21++變壓器結(jié)構(gòu)示意圖a)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖變壓器結(jié)構(gòu)示意圖a)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖b)變壓器符號(hào)成。次繞組(匝數(shù)為N)和電源連接、二次繞組(匝數(shù)為N)和負(fù)載連接，它們同在一個(gè)鐵2-23-心上。為了便于分析，將一次、二次繞組分別畫(huà)在兩邊。2.變壓器的工作原理(1)電壓變換當(dāng)變壓器的一次繞組加上交變電壓，而二次繞組開(kāi)路，這種情況稱(chēng)為變壓器空載運(yùn)行，設(shè)主磁通為正弦交變磁通，主磁通0=0sintm在一、二次繞組中將分別產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為設(shè)主磁通為正弦交變磁通，主磁通0=0sintm在一、二次繞組中將分別產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為m22m值。它們的有效值為E=1m=1m=4.441221mE=2m=2m=2222m1次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E。1221和二次電壓有效值U的比值為2U4.44fN0N11m=111m=1=K22m2K稱(chēng)為變壓器的變比，當(dāng)變壓器空載時(shí)，一、二次電壓之比近似等于一次、二次繞組的匝數(shù)比。因此選擇不同的匝數(shù)，就可以起到電壓變換的作用。212212-24-K<1時(shí)，NN，UU，變壓器起升高電源電壓的作用。1212(2)電流變換一次繞組接額定頻率、額定電壓的電源上，二次繞組接負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)稱(chēng)為有載運(yùn)行，Φi1i2+e1e2+e1e2Z當(dāng)二次繞組接上負(fù)載后，將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流i。當(dāng)變壓器空載時(shí)，一次磁通勢(shì)iN產(chǎn)201222生主磁通0，而加入負(fù)載后，由于產(chǎn)生i，勢(shì)必會(huì)建立磁通勢(shì)iN，那么由磁通勢(shì)222mU和頻率f決定，只要電源電壓保持不變，則空載與加負(fù)載的主磁通最大值仍保持不變。101N+01001與滿載時(shí)的iN，iN相比可以近似為零。所以負(fù)載運(yùn)行時(shí)，忽略空載電流有：I&必I&2或I1必1=N21kIkN21一、二次電流比近似與匝數(shù)比成反比。可見(jiàn)，匝數(shù)不同，不僅能改變電壓同時(shí)也能改變(3)阻抗變換在電子設(shè)備中，為了獲得較大的功率輸出，往往對(duì)負(fù)載有一定要求。但是負(fù)載都是給的等效阻抗，這叫做阻抗變換。如圖4-26所示，變壓器用理想元件符號(hào)來(lái)表示，負(fù)載阻抗Z接在變壓器二次上，與LL-25-UZ|L1ZLI1++1221L–––所謂等效變換，就是變換前后電路的電壓、電流、功率沒(méi)有變化，即UKUU1=2=K22III12K2可知等效后又因?yàn)樗訧LI12|Z'|=K2|Z|LL可見(jiàn)，負(fù)載阻抗通過(guò)變壓器變換后，等效阻抗大小由變壓器變比K決定，選擇適當(dāng)?shù)腒就可以得到需要的阻抗了。解：根據(jù)額定容量和原、副繞組額定電壓計(jì)算出相應(yīng)線電流，一次繞組額定電流==I=NN1UN1二次繞組額定電流SISI=NN2U===N2由式(4-18)可得二次繞組理論匝數(shù)U36N=2N=818=134匝U12201(二)變壓器的外特性和效率1.變壓器的外特性-26-外特性：當(dāng)變壓器的一次繞組上施加變壓器的額定電壓時(shí)，其二次繞組上的電壓U與2I22曲線與Y軸的交點(diǎn)U20是變壓器空載時(shí)的二次電壓，稱(chēng)為空載電壓，其大小等于主磁通在二次繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；為U和I的相位差。2222經(jīng)過(guò)分析表明，當(dāng)負(fù)載為電阻或電感性時(shí)，二次繞組的線圈電阻壓降和漏磁通感應(yīng)電2222電力變壓器的電壓變化率為U%=U20U2100%，U%大約為4%~6%。式中，UU和U分別為空載和額定負(fù)載時(shí)的二次繞組電壓。2022.變壓器的損耗和效率(1)交流鐵心線圈等效電路u時(shí)，就有交流勵(lì)磁電流i通過(guò)，磁通勢(shì)在線圈中產(chǎn)生交變的磁通，其中絕大部分通過(guò)鐵心閉合的磁通稱(chēng)為主磁通0，而很少一部分通過(guò)空氣閉合的磁通稱(chēng)為漏磁通0。經(jīng)實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)可得如下結(jié)論：電壓與磁通之間的關(guān)系為mN為線圈匹數(shù)；U為加在鐵心線圈上電壓的有效值；f為電源頻率，0為鐵心中交變磁m通的幅值。(2)變壓器的損耗(電壓U1不變情況下)-27-基本鐵耗——主要是磁滯損耗與渦流損耗磁滯損耗——與硅鋼片材料的質(zhì)量、磁通密度的最大值以及頻率有關(guān)渦流損耗——與硅鋼片的厚度、電阻率、磁通密度有關(guān)附加鐵損耗——絕緣損傷引起的和局部結(jié)構(gòu)渦損耗，占(15%~20%)基本PFe銅耗——可變損耗基本銅耗——指一、二次繞組內(nèi)電流所引起的直流電阻損耗附加銅耗——主要是由漏磁通所引起的集膚效應(yīng)引起的損耗及漏磁場(chǎng)在局部構(gòu)件引起的渦流損耗，占(0.5%~20%)基本P(3)功率關(guān)系FeenP=P+P=P+P+PCuFeCune(4)變壓器的效率變壓器的效率是指變壓器的輸出功率P與輸入功率P之比，用百分?jǐn)?shù)表示，即21PPn=2100%=2100%PP+P+P12FeCu2在不變損耗等于可變損耗時(shí)，出現(xiàn)最大值nmax。變壓器的功率損耗很小，所以效率很(三)特殊變壓器在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，往往需要平滑的調(diào)節(jié)交流電壓，一個(gè)最簡(jiǎn)單的方法是利用自耦-28-L自耦變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是鐵心上只有一個(gè)繞組，即一次繞組，二次繞組是從一次繞組Lii1122Ni2N對(duì)于自耦變壓器，它同樣遵循一般變壓器的電壓變換和電流變換的性質(zhì)。不同的是N2根據(jù)需要自己調(diào)節(jié)。U4.44fN0U4.44fN0N11m=11m=1=KU4.44fN0U4.44fN0N，22m221在電工測(cè)量時(shí)，經(jīng)常要測(cè)量一些高電壓，大電流，此時(shí)普通的電壓和電流表是不能滿(1)電壓互感器被測(cè)高壓電路上，二次繞組和電壓表相連，由變壓器原理可知：UU=12K我們按照這個(gè)關(guān)系，直接在電壓表上讀出U1的電壓值，通過(guò)這個(gè)辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量高電壓的工作。注意：電壓互感器的鐵心、金屬外殼及低壓繞組的一端必須接地。如不接地，一旦高另外使用時(shí)防止低壓側(cè)短路，(2)電流互感器電流互感器一次繞組匝數(shù)很少(只有一匝或幾匝)，它串聯(lián)在被測(cè)電路中，二次繞組匝2I=12K-29-一關(guān)系，在電流表上讀出小電流的值，從而完成測(cè)量工作。(一)點(diǎn)火線圈結(jié)構(gòu)及工作原理點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)2.點(diǎn)火線圈的工作原理能；當(dāng)初級(jí)線圈電路斷開(kāi)時(shí)，初級(jí)線圈的磁場(chǎng)迅速衰減，次級(jí)線圈就會(huì)感應(yīng)出很高的電壓。線圈感應(yīng)出來(lái)的電壓越高。3.點(diǎn)火線圈的分類(lèi)(1)開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)-30-(2)閉磁路點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)閉磁路點(diǎn)火線圈的優(yōu)點(diǎn)是漏磁少，磁路的磁阻小，因此能量損失小，能量轉(zhuǎn)換率高。并且體積小，可直接裝在分電器蓋上，結(jié)構(gòu)緊湊，絕緣性、密封性均優(yōu)于開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈。(二)汽車(chē)傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的組成和工作原理1.傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的組成-31-(1)電源為蓄電池和發(fā)電機(jī)，標(biāo)稱(chēng)電壓為12V，其作用是供給點(diǎn)火系統(tǒng)所需的電能。(2)點(diǎn)火線圈的功用是將12V的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)?5~20kV的高壓電。(3)斷電器由觸點(diǎn)和凸輪組成(凸輪的凸角數(shù)與氣缸數(shù)相等)，其作用是接通和斷開(kāi)初級(jí)工作順序分別傳到各缸火花塞。(5)電容器與斷電器觸點(diǎn)并聯(lián)，用來(lái)減小觸點(diǎn)間的火花，延長(zhǎng)觸點(diǎn)的使用壽命，提高次(7)火花塞的作用是將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電引入燃燒室，并在其電極間產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃汽油和空氣的混合氣體。2.傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理形成磁場(chǎng)，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能。匝-32-數(shù)多，因而在次級(jí)線圈內(nèi)就感應(yīng)出15~20KV的電動(dòng)勢(shì)，它足以擊穿氣缸內(nèi)火花塞的電極花點(diǎn)燃混合氣。由上述分析可知，在點(diǎn)火系統(tǒng)中有兩個(gè)電路：初級(jí)電流I1流經(jīng)的電路為低壓電路，而I3.電容器在點(diǎn)火電路中的作用當(dāng)初級(jí)回路突然被初級(jí)控制開(kāi)關(guān)(比如傳感器開(kāi)關(guān)或斷電器觸點(diǎn))斷開(kāi)時(shí)，磁場(chǎng)也隨之突磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流。傳統(tǒng)點(diǎn)火系經(jīng)過(guò)近百年的應(yīng)用與不斷改進(jìn)和完善，結(jié)構(gòu)已定型，為汽車(chē)的使用與發(fā)展發(fā)對(duì)火花塞積炭和污染敏感，次級(jí)電壓的最大值隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高和氣缸數(shù)的增加而下降等難發(fā)展，傳統(tǒng)點(diǎn)火系已逐漸被新型的電子點(diǎn)火系和微機(jī)控制點(diǎn)火系取代。(三)汽車(chē)電子點(diǎn)火系統(tǒng)子化經(jīng)歷了兩個(gè)階段。1.普通電子點(diǎn)火系統(tǒng)發(fā)生器的作用是產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于氣缸數(shù)及曲軸位置的電壓信號(hào)，用以觸發(fā)點(diǎn)火模塊，使點(diǎn)火線圈統(tǒng)點(diǎn)火系觸點(diǎn)易燒蝕的弊端，得到了迅速發(fā)展，無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系已經(jīng)普及。響，抗干擾能力強(qiáng)、作用可靠，已廣泛應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)及合資汽車(chē)的點(diǎn)火系統(tǒng)上。下面簡(jiǎn)單介紹霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)。一般都制成集成電路形式，桑塔納轎車(chē)采用的就是這-33-該電子點(diǎn)火模塊為先進(jìn)的混合集成電路，具有恒能點(diǎn)火(初級(jí)電流恒定7.5A)、閉合角控制、初級(jí)電流上升率控制、停車(chē)斷電保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)等功能?；魻栃盘?hào)發(fā)生器根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成，位于分電器內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖4-35所示。它主要由觸發(fā)葉輪、霍爾傳感器底板、帶導(dǎo)板的永久磁鐵和霍爾點(diǎn)火控制集成電路等組成。葉片所旁路(或稱(chēng)隔磁)，這時(shí)不產(chǎn)生霍爾電壓，集成電路放大器輸出極導(dǎo)通，接通點(diǎn)火線圈2.微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性直接受到點(diǎn)火提前角的影響，最佳點(diǎn)火提前角的確定制點(diǎn)火系統(tǒng)控制精度高、工作可靠、故障率低，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性得到顯本上使用了微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)。-34-微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)可分為分配式(有配電器)點(diǎn)火系統(tǒng)和直接式(無(wú)配電器)點(diǎn)火系統(tǒng)。到目前為止，無(wú)配電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)是技術(shù)最先進(jìn)的點(diǎn)火系統(tǒng)。(1)分配式點(diǎn)火系統(tǒng)(有分電器點(diǎn)火系統(tǒng))該系統(tǒng)仍然保留分電器，點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電是經(jīng)過(guò)分電器中的配電器進(jìn)行分配的，(2)直接點(diǎn)火系統(tǒng)(無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng))同時(shí)點(diǎn)火方式：兩個(gè)氣缸合用一個(gè)點(diǎn)火線圈，對(duì)兩個(gè)氣缸同時(shí)點(diǎn)火。單獨(dú)點(diǎn)火方式：每個(gè)氣缸的火花塞配一個(gè)點(diǎn)火線圈，單獨(dú)對(duì)本缸點(diǎn)火。典型微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成如圖4-3