汽車電工電子技術課件 任務3常用的電磁設備及儀表

4.3常用的電磁式

設備和儀表演講人4.3.1變壓器1.變壓器的結構變壓器是根據電磁感應原理制成的一種靜止的電氣設備，用于將某一數值的交流電壓或電流變換為同頻率的另一數值的交流電壓或電流，即變換電壓、變換電流、變換阻抗的功能，在電力系統(tǒng)和電子線路中廣泛應用。它的用途可歸納為:經濟地輸電，合理地配電，安全地用電。2.變壓器的用途和種類變壓器是利用互感原理工作的電磁裝置，它的符號如圖4.12所示，T是它的文字符號。圖4.12變壓器的符號4.3.1變壓器1）變壓器的用途:變壓器除可變換電壓外，還可變換電流、變換阻抗、改變相位。2）變壓器的種類:按照使用的場合，變壓器有電力變壓器、整流變壓器、調壓變壓器、輸入變壓器、輸出變壓器等。按相數分，變壓器可分為單相變壓器和三相變壓器。按冷卻方式可分為干式變壓器和油浸式變壓器。3.變壓器的基本構造變壓器主要由鐵芯和繞組兩部分構成。鐵芯是變壓器的磁路通道，是用磁導率較高且相互絕緣的硅鋼片疊壓制成，以便減少渦流和磁滯損耗。按其構造形式可分為心式和殼式兩種，如圖4.13(a)，(b)所示。4.3.1變壓器圖4.13心式和殼式變壓器4.3.1變壓器繞組是變壓器的電路部分，是用絕緣扁銅線或圓銅線繞制而成，繞組套裝在變壓器鐵心柱上，用來傳輸電能，變壓器一般有兩個繞組。將接在電源上，從電源吸收電能的繞組稱為原邊繞組(又稱一次繞組或初級繞組)；與負載連接，給負載輸送電能的繞組稱副邊繞組(又稱二次繞組或次級繞組)。匝數多、導線橫截面小的繞組是高壓繞組，匝數少、導線橫截面大的是低壓繞組。4.變壓器的工作原理變壓器是按電磁感應原理工作的，原線圈接在交流電源上，在鐵芯中產生交變磁通，從而在原、副線圈產生感應電動勢，如圖4.14所示。圖4.14變壓器空載運行原理圖4.3.1變壓器1）變換交流電壓原線圈接上交流電壓，鐵芯中產生的交變磁通同時通過原、副線圈，原、副線圈中交變的磁通可視為相同。設原線圈匝數為N1，，副線圈匝數為N2，磁通為Φ，得U1/U2=N1/N2=K上式中K稱為變壓比。由此可見：變壓器原副線圈的端電壓之比等于匝數比。如果N1＜N2，K＜1，電壓上升，稱為升壓變壓器。如果N1＞N2，K＞1，電壓下降，稱為降壓變壓器。4.3.1變壓器2）變換交流電流根據能量守恒定律，變壓器輸出功率與從電網中獲得功率相等，即P1=P2，由交流電功率的公式可得U1I1cosφ1=U2I2cosφ2式中cosφ1—原線圈電路的功率因數；cosφ2—副線圈電路的功率因數。φ1，φ2相差很小，可認為相等，因此得到

可見，變壓器工作時原、副線圈的電流跟線圈的匝數成反比。高壓線圈通過的電流小，用較細的導線繞制；低壓線圈通過的電流大，用較粗的導線繞制。這是在外觀上區(qū)別變壓器高、低壓繞組的方法。4.3.1變壓器3)變換交流阻抗設變壓器初級輸入阻抗為|Z1|，次級負載阻抗為|Z2|，則可見，次級接上負載|Z2|時，相當于電源接上阻抗為K2|Z2|的負載。變壓器的這種阻抗變換特性，在電子線路中常用來實現阻抗匹配和信號源內阻相等，使負載上獲得最大功率。5.電壓的變化率電壓變化率是指變壓器空載時次級端電壓U2N和有載時次級端電壓U2之差與U2N的百分比。即:電壓變化率越小，為負載供電的電壓越穩(wěn)定。4.3.1變壓器6.變壓器的功率和效率1）變壓器的功率變壓器的功率消耗等于輸入功率P1=U1I1cosφ1和P2=U2I2cosφ2輸出功率之差，即PL=P1-P2，變壓器功率損耗包括鐵損(磁滯損耗和渦流損耗)和銅損(線圈導線電阻的損耗)。2）變壓器的效率變壓器的效率為變壓器輸出功率與輸入功率的百分比,即：

大容量變壓器的效率可達98%-99%，小型電源變壓器效率為70%-80%。4.3.1變壓器7.三相電力變壓器三相變壓器就是三個相同的單相變壓器的組合，如圖4.15所示。三相變壓器主要用于電力供配電系統(tǒng)中，其作用是將供配電系統(tǒng)中的電力電壓升高或降低，以利于電力的合理輸送、分配和使用。根據三相電源和負載的不同，三相變壓器初級和次級線圈可分別接成星形或三角形。（a）實物圖

（b）結構示意圖

圖4.15三相變壓器4.3.1變壓器8.變壓器的檢驗變壓器在使用前應進行檢驗，通常其檢驗內容有:1）區(qū)分高、低壓繞組，測量各繞組的直流電阻；2）絕緣性能檢查；3）測量各繞組的電壓和變壓比；4）測量磁化電流Iμ，變壓器次級開路時的初級電流叫磁化電流也叫空載電流，Iμ一般為初級額定電流的3%-8%。變壓器的各項檢驗都應符合設計標準，否則不宜使用。

應用案例4-1

應用案例4-14.3.2繼電器組成及分類1.繼電器組成與功能常用繼電器也稱為電磁式繼電器，是利用小的開關信號控制大的開關動作的器件。它廣泛應用于汽車電子控制系統(tǒng)中，其作用是利用它的動斷和動合觸點進行電路切換。由于繼電器是利用改變金屬觸點位置，使動觸點和靜觸點閉合或分開，所以具有接觸電阻小，流過電流大和耐壓高等優(yōu)點，特別適用于大電流高電壓的使用場合，小型繼電器也常用作精密測量電路的轉換開關。

所以，電磁繼電器是由一個電磁鐵、一個電樞和開關觸點組成。電路接通時鐵芯吸引操縱開關觸點的電樞，使觸點斷開、閉合或切換，相當于開關的作用。4.3.2繼電器組成及分類2.一般繼電器的分類1)電流繼電器電流繼電器又可分為過電流繼電器和欠電流繼電器。電流繼電器的工作線圈與負載串聯(lián)，因通過的電流很大，故它的線圈匝數少而導線粗，通過的電流很大，所以體積也較大，它可以獲得需要的磁通勢。過電流繼電器在正常電流下銜鐵是釋放的，當電路中通過的電流超過規(guī)定值（一般為額定電流的110%-400%）時，銜鐵吸合，觸點動作，對電路實現過電流保護；欠電流繼電器在正常電流下銜鐵是吸合的，當電路中通過的電流低于規(guī)定值（一般為額定電流的10%-20%）時，銜鐵釋放，觸點動作，對電路實現欠電流保護。用途:適用于電動機的過載及短路保護、直流電動機磁極控制或失磁保護等。4.3.2繼電器組成及分類2)電壓繼電器電壓繼電器一般也可分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器，電壓繼電器的線圈與負載并聯(lián)，以反映負載電壓，其線圈匝數多而導線細，其體積相對較小。過電壓繼電器在被保護線路電壓正常時銜鐵不動作，當被保護線路電壓超過規(guī)定值（一般為額定電壓的105%-120%）時，銜鐵吸合，觸點動作，對電路實現過電壓保護；欠電壓繼電器在被保護線路電壓正常時銜鐵可靠吸合，當電路中的電壓低于規(guī)定值（一般為額定電壓的10%-60%）時，銜鐵釋放，觸點動作，對電路實現欠電壓保護。用途:電壓繼電器適用于電動機過電壓或欠電壓保護，以及制動和反轉控制等，在汽車上也經常使用這種類型的繼電器。4.3.2繼電器組成及分類3)中間繼電器中間繼電器實質上也屬于電壓繼電器，當電路中的端電壓達到規(guī)定值時，中間繼電器動作。中間繼電器適用于多回路多觸點的控制，它的控制容量較大，通過它增加控制回路數或起信號放大作用。4)熱繼電器熱繼電器是由于過電流通過熱元件，熱元件發(fā)熱彎曲而推動機構動作。用途：它適用于一般電動機的過載、繼相運轉及電流不平衡保護，如汽車門窗玻璃升降電動機在玻璃升降至極限位置時的過載保護。4.3.2繼電器組成及分類3.汽車常用的繼電器汽車常用的繼電器主要起保護開關和自動控制的作用。由于開關只控制繼電器線圈的通斷，而繼電器用線圈產生的電磁力來通斷開關所要控制的電路，加繼電器后，控制開關只流過較小的繼電器線圈電流，因而開關就不容易損壞，使用壽命得以延長。汽車生產商采用的繼電器有幾種不同的類型，常開繼電器、常閉繼電器和混合繼電器1）常開繼電器繼電器線圈不通電時，繼電器觸點在其彈簧力作用下保持張開的位置，繼電器線圈通電后觸點閉合，如圖4.16所示。4.3.2繼電器組成及分類2）常閉繼電器繼電器線圈不通電時，繼電器觸點在其彈簧力作用下保持閉合的位置，繼電器線圈通電后張開，如圖4.17所示。（a）實物圖

（b）電路符號

（c）引腳符號

圖4.16常開繼電器

（a）實物圖（b）電路符號

圖4.17常閉繼電器4.3.2繼電器組成及分類3)混合式繼電器(轉換器使用的繼電器)繼電器有動合觸點和動斷觸點，繼電器線圈通電后常開觸點閉合，常閉觸點張開。如圖4.18所示。（a）實物圖

（b）電路符號

（c）引腳符號

圖4.18混合式繼電器4.3.2繼電器組成及分類

4.繼電器在汽車喇叭電路中的應用汽車上許多電氣部件需要開關進行控制。由于汽車電氣系統(tǒng)電壓較低，具有一定功率的電氣部件的工作電流較大，一般在幾十安以上，這樣大的電流直接連接開關，或直接按鍵進行通斷控制，開關或按鍵的觸點將無法承受大電流的通過而燒毀。前面我們已經分析，繼電器是一種用小電流控制大電流的器件，即電器本身的觸點可以做得很大，能夠承受大電流的沖擊。所以在汽車上經常利用開關控制繼電器的吸合與斷開，從而利用繼電器的觸點控制電氣部件的通斷。下面以汽車喇叭工作電路舉例說明。1）汽車喇叭繼電器的功能汽車喇叭開關電路是汽車音響信號裝置。在汽車的行駛過程中，用來警告行人和其他車輛以引起注意，保證交通安全，同時還可用于催行與傳遞信號。為了保護喇叭按鈕，專門安裝了喇叭繼電器。在汽車上利用開關只控制繼電器線圈的通斷，而繼電器用線圈產生的電磁力來通斷開關所要控制的電路。如圖4.19所示為汽車喇叭開關電路原理圖。

4.3.2繼電器組成及分類2）汽車喇叭的繼電器的工作原理當按下喇叭開關時，汽車喇叭電路中的繼電器線圈有電流通過，繼電器常開觸點閉合，接通蓄電池和喇叭部件中的電路，喇叭發(fā)出響聲。松開喇叭開關，繼電器線圈斷電，繼電器常開觸點斷開，切斷喇叭電路，喇叭停止發(fā)聲。3）汽車喇叭繼電器的作用汽車上有許多控制按鈕(或開關)，都不是直接與負載相連接，往往要串聯(lián)一個繼電器。汽車加入繼電器后，控制按鈕(或開關)只流過較小的繼電器線圈電流，因而控制按鈕(或開關)就不容易損壞，故可起到保護按鈕(或開關)的作用，按鈕(或開關)使用壽命得以延長。

4.3.2繼電器組成及分類圖4.19汽車喇叭開關電路原理圖

應用案例4-2【案例概況】繼電器在汽車喇叭電中的應用。分析汽車喇叭電路是什么類型？具有怎樣的結構？【案例解析】解：（1）目前，喇叭按其發(fā)音動力有電喇叭和汽喇叭之分；按外形分有螺旋形、筒形和盆形；按聲頻可分為高音和低音喇叭；按音質可分為單音、雙音和三音喇叭；按線路方式可分為單線制和雙線制喇叭；按無觸點可分為有觸點式（普通式）和無觸點式（電子式）電喇叭。汽喇叭主要用于空氣制動裝置的重型載重車上。電喇叭具有接電方便、結構簡單、體積小、質量輕、聲音悅耳、檢修容易等優(yōu)點，因而在中小型車輛中獲得了廣泛應用?，F代汽車一般裝用雙音盆形低噪聲電喇叭。（2）盆形電喇叭電路的結構電喇叭由振動機構和電路斷續(xù)機構兩個部分組成，主要由鐵芯、線圈、銜鐵、膜片、共鳴板、壓鐵、觸點、車軛等組成。4.3.3鉗形電流表

鉗形電流表可以在不切斷電路的情況下來測量電流。它是由電流互感器和電流表組合而成的。電流互感器的鐵芯在捏緊扳手時可以張開；被測電流所通過的導線可以不必切斷就可穿過鐵芯張開的缺口，在放開扳手后鐵芯閉合。鉗形電流表如圖4.20所示。

用鉗形電流表檢測電流時，一定要夾入一根被測導線（電線）。若夾入兩根（平行線），則不能檢測電流。使用鉗形電流表中心（鐵芯）檢測時，檢測誤差小。在檢查家電產品的耗電量時，使用線路分離器比較方便，有的線路分離器可將檢測電流放大10倍，因此1A以下的電流可放大后再檢測。用直流鉗形電流表檢測直流電流（DCA）時，若電流的流向相反，則顯示負數，可使用該功能檢測汽車的蓄電池是充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)。圖4.20鉗形電流表4.3.3鉗形電流表圖4.21所示為鉗形電流表的面板，其中：①——鉗頭②——鉗頭扳手③——保持開關④——旋轉開關⑤——顯示器⑥——絕緣測試附件接口⑦——公共地端⑧——電壓、電阻輸入端⑨——手提帶圖4.21鉗形電流表面板說明4.3.3鉗形電流表2.使用說明現以DT266型鉗形電流表為例，介紹其使用方法。①將開關旋至ACA1000A擋。

②保持開關處于放松狀態(tài)。

③按下扳手打開鉗口，鉗住1根導線，若鉗住2根以上，則測量無效。

④讀取數值，如果讀數小于200A，將開關旋至ACA200A擋，以提高準確度；如果因環(huán)境條件限制，暗處無法直接讀取，可按下保持鍵，拿到亮處讀取。（2）交、直流電壓的測量①測量直流電壓時，開關旋至ACA200A擋；測量交流電壓時，開關旋至ACV750V擋。②保持開關處于放松狀態(tài)。③紅表筆接V/Ω端，黑表筆接COM端。④紅、黑表筆并聯(lián)到被測線路。4.3.3鉗形電流表（3）電阻的測量①將