磁路及电磁器件.pptx

一、磁场的形成及基本物理量 1磁铁磁铁具有极性，自由悬吊的磁铁会指向南和北。朝向北端的称为北极(N)，朝向南端的称为南极(s)。同极相斥，异极相吸。原理见图3-1。极顶处磁场磁力最强。强磁铁产生的磁感线多，弱磁铁产生的磁感线少。看不见的磁感线从北极出来再进入南极，而在磁铁内部磁感线则从南极通到北极(如图3-2)。磁感线的密集度称为磁感线密度，如图3-3，用铁粉显示磁感线。磁阻是用来表述材料抵抗磁感线通行的术语。第1页/共68页2基本物理量(1)磁感应强度 磁感应强度B是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。它是一个矢量。它与电流(电流产生磁场)之间的方向关系可用右手螺旋定则来确定。磁感应强度的单位是特斯拉（T)，也就是韦伯平方米(Wbm2)。如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这样的磁场则称为均匀磁场。第2页/共68页 2基本物理量 (1)磁感应强度 磁感应强度B是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。它是一个矢量。它与电流(电流产生磁场)之间的方向关系可用右手螺旋定则来确定。磁感应强度的单位是特斯拉（T)，也就是韦伯平方米(Wbm2)。如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这样的磁场则称为均匀磁场。(2)磁通 磁感应强度B(如果不是均匀磁场，则取B的平均值)与垂直于磁场方向的面积的乘积，称为通过该面积的磁通()。磁通的单位是韦伯(Wb)，也就是伏秒(VS)。(3)磁场强度 磁场强度(H)是计算磁场时所引用的一个物理量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。磁场强度的单位是安培米(Am)。第3页/共68页(4)磁导率 磁导率()是一个用来表示磁场媒质磁性的物理量，也就是用来衡量物质导磁能力的物理量。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，磁导率的单位是亨利米(Hm)。提示：磁性材料主要是指铁、镍、钴及其合金，将磁性材料放 入磁场强度为H的磁场(常为线圈的励磁电流产生)内，会受到 强烈的磁化。但当磁场强度减为零时，磁感应强度并不为 零，这种性质称为磁性物质的磁滞性。有的剩磁是有害的，如果去掉这些剩磁，通常采用改变线圈中励磁电流的方向，也就是改变磁场强度H的方向进行反向磁化的方法来实现。二、磁路及铁心线圈 1磁路的形成 电机、变压器、电磁铁等很多电气设备，都用铁磁性材料做成各种形状的闭合铁心。这是由于铁磁性材料具有很高的磁导率，铁心线圈只要通以较小的电流，便能得到较强的磁场或较大的磁通。第4页/共68页 由于存在高磁导率铁心，电流产生的磁通或磁感线基本都被约束在铁心的闭合路径中，周围弱磁性物质中的磁场则很微弱，这种限定在铁心范围内的磁通路径称为磁路。因此，电机、电器设备中既有电路，又有磁路。图3-4中是几种常见的磁路，图3-4(a)是单相变压器的磁路，图3-4(b)是直流电机的磁路，图3-4(c)是磁电式仪表的磁路，图3-4(d)是电磁型继电器的磁路。如图3-4所示，绝大部分磁通通过闭合的磁路(包括空气隙)，叫做主磁通；少数穿出铁心，经过磁路周围弱磁性物质而闭合的磁通叫漏磁通。由于漏磁通只占总磁通的很小一部分，所以在磁路分析和计算中一般略去不计。提示：磁路和电路具有相似之处，电路中的电动势是形成电流的原因，磁路中的磁动势是产生磁通的原因。通电线圈产生的磁通与线圈的匝数N和通过电流I的乘积成正比，电路中有电阻，磁路中亦有磁阻，它是磁通通过磁路时受到的阻碍作用，磁阻RM的大小与磁路的长度L成正比，与磁路的横截面积S成反比，并与组成磁路材料的磁导率有关，磁路长度和横截面积相同的情况下，铁磁性材料的磁阻比空气的磁阻小得多。第5页/共68页第6页/共68页2铁心线圈磁路 铁心线圈分为两种，直流铁心线圈通直流电来励磁，交流铁心线圈通交流电来励磁。分析直流铁心线圈比较简单，因为励磁电流是直流，产生的磁通是恒定的，在线圈和铁心中不会感应出电动势来。当线圈中通有交流电时，它所产生的磁通也是交变的。在交流铁心线圈中，除线圈电阻上有功率损耗(铜损)外，铁心中也有功率损耗(铁损)。磁滞损耗要引起铁心发热。为了减小磁滞损耗，应选用磁滞损耗较小的磁质材料制造铁心。硅钢就是变压器和电机中常用的铁心I材料。提示：当线圈中通有交流电时，不仅要在线圈中产生感应电动势，而且在铁心内也要产生感应电动势和感应电流，这种感应电流称为涡流，涡流损耗也要引起铁心发热。为了减小涡流损耗，在惯磁场方向铁心可由彼此绝缘的硅钢片叠成，这样就可以限制涡流只能在较小的截面内流通。进一步：汽车点火系统、起动电动机、充电系统和继电器等的工作原理都是基于磁感应原理。任何含有线圈的电器部件或电机中都会遇到自感应作用，因为任何汽车电路都少不了随时通、断的电第7页/共68页感器件，自感应则力图以原有电流方向维持电流，从而会在开关上产生拉弧现象。要减少高压电弧，可以在电路上接电容器或钳位二极管，电容器能吸收由于接通或断开感应电路产生的高压。第二节第二节 变压器变压器学习目标1.了解什么是变压器2.了解变压器的结构和工作原理3.了解变压器的命名方法和分类4.掌握变压器电压、电流的变换方法学习要求应知：变压器的概念；变压器的结构和工作原理；变压器的命名 方法和分类。应会：变压器电压、电流的变换方法；电流互感器的使用方法。第8页/共68页一、变压器的结构组成和工作原理 1变压器的结构 变压器是变换电压、电流和阻抗的器件。它是利用电磁感应原理制成的，变压器通常由闭合铁心、高压绕组、低压绕组、线圈框、紧固零件以及静电屏蔽层等组成。变压器的一般结构如图3-5所示。第9页/共68页 2变压器的工作原理和特性 图3-6所示的是变压器的原理图。为了便于分析，将高压绕组和低压绕组分别画在两边。与电源相连的称为一次绕组(或称初级绕组)，与负载相连的称为二次绕组(或称次级绕组)。一次、二次绕组的匝数分别为N1和N2，当一次绕组接上交流电压时，一次绕组中便有电流通过。一次绕组的磁路产生的磁通绝大部分通过铁心而闭合，从而在二次绕组中感应出电动势。如果二次绕组接有负载，那么二次绕组中就有电流通过。二次绕组也产生磁通，其绝大部分也通过铁心而闭合。因此，铁心中的磁通是一个由一次、二次绕组的磁通势共同产生的合成磁通，它称为主磁通，主磁通穿过一次绕组和二次绕组而在其中分别感应出电动势。此外，一次、二次绕组的磁通势还分别产生漏磁通。第10页/共68页 下面，在理想情况下(暂不计其他能量损耗)，讨论变压器的电压变换、电流变换及阻抗变换。(1)电压变换 一次、二次绕组的电压之比为K，称为变压器的变比，亦即一次、二次绕组的匝数比。当电源电压u1一定时，只要改变匝数K，就可得出不同的输出电压u2。变比在变压器的铭牌上注明，它表示一次、二次绕组的额定电压之比。例如：6000V400V(K=15)。这表示一次绕组的额定电压(即一次绕组上应加的电压)U1N=6000 V，二次绕组的额定电压U2N=400V。由于变压器有内阻抗压降，所以二次绕组的空载电压一般应较满载时的电压高510。(2)电流变换 当电源电压和频率不变时，铁心中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时是基本恒定的。因此，有负载时产生主磁通的一次、二次绕组的合成磁动势和空载时产生主磁通的一次绕组的磁动势基本相等，此时，变压器一次、二次绕组的电流之比近似等于它们的匝数比的倒数。可见，变压器中的电流虽然由负载的大小确定，但是一次、二次绕组中电流的比值是基本不变的。第11页/共68页 变压器的额定电流是指按规定工作方式(长时连续工作或短时工作或间歇工作)运行时一次、二次绕组允许通过的最大电流，它们是根据绝缘材料允许的温度确定的。二次绕组的额定电压与额定电流的乘积称为变压器的额定容量，它是视在功率(单位是VA)，与输出功率(单位是W)不同。(3)阻抗变换 变压器能起变换电压和变换电流的作用。此外，它还有变换负载阻抗的作用，以实现“匹配”。所谓等效，就是输入电路的电压、电流和功率不变。就是说直接接在电源上的阻抗模和接在变压器二次侧的负载阻抗模是等效的，两者的关系可通过计算得出。因匝数比不同，负载阻抗模折算到(反映到)一次侧的等效阻抗模也不同。可以用不同的匝数，把负载阻抗模变换为所需要的、比较合适的数值，这种做法称为阻抗匹配。(4)变压器的频率特性 用于传输信号的变压器，由于信号具有一定的频率宽度，通常要求变压器对不同频率分量的信号电压，均匀而且不失真地传输。但实际上由于变压器一次电感和漏感的影响，对不同频率分量传输能力并不一样，使得信号产生失真。一次电感越小，信号的低频分量幅度就减少；漏感越大，高频分量幅度就越小。第12页/共68页(5)变压器的损耗与效率 和交流铁心线圈一样，变压器的功率损耗包括铁心中的铁损和绕组上的铜损两部分。铁损的大小与铁心内磁感应强度的最大值有关，与负载大小无关，铜损与负载大小(正比于电流平方)有关。提示：变压器的效率为变压器的输出功率与输入功率之比。变压器的功率损耗很小，所以效率很高，通常在95以上。在一般电力变压器中，当负载为额定负载的5075时。效率达到最大值。二、变压器的命名方法和类型1变压器的命名方法 变压器的命名方法一般由三部分组成。即主称部分字母不同有不同含义，DB表示电源变压器；CB表示音频输出变压器；RB表示音频输入变压器；GB表示高压变压器；HB表示灯丝变压器；SB或ZB表示音频(定阻式)输送变压器；EB表示音频(定压式或自耦式)输送变压器。例如：型号为DB-50-2代表50VA的电源变压器。第13页/共68页 2变压器的类型和主要参数(1)自耦变压器 图3-7所示的是一种自耦变压器，其结构特点是二次绕组是一次绕组的一部分，一次、二次绕组电压之比和电流之比是 提示：实验室中常用的调压器就是一种可以改变二次绕组匝数的自 耦变压器，其外形和电路如图3-8所示。第14页/共68页(2)电流互感器 电流互感器是根据变压器的原理制成的。它主要是用来扩大测量交流电流的量程。因为要测量交流电路的大电流时(如测量容量较大的电动机、工频炉、焊机等的电流时)，通常电流表的量程是不够的。此外，使用电流互感器也是为了使测量仪表与高压电路隔开，以保证人身与设备的安全。第15页/共68页 电流互感器的接线图及其符号如图3-9所示。一次绕组的匝数很少(只有一匝或几匝)，它串联在被测电路中。二次绕组的匝数较多，它与电流表或其他仪表及继电器的电流线圈相连接。利用电流互感器可将大电流变换成小电流。通常电流互感器二次绕组的额定电流都规定为5A或1A。提示：测流钳是电流互感器的一种变形。它的铁心如同一个钳子，用 弹簧压紧。测量时将钳压开而引入被 测导线。这时该导线就是一次绕组，二次绕组绕在铁心上并与电流表接通。利用测流钳可以随时随地测量线路中 的电流，不必像普通电流互感器那样 必须固 定在一 处或者 在测量 时要断 开电路 而将一 次绕组 串接进 去。测流钳的原理图见图3-10。第16页/共68页 操作规范：在使用电流互感器时，二次绕组电路是不允许断开 的，这点和普通变压器不一样。进一步：变压器绕组是有极性的，在连接时应充分注意。如图3-11(a)所示电流从1端和3端流人(或流出)时，产生的磁通的方向相同，两个绕组中的感应电动势的极性也相同，l和3两端称为同极性端，标以记号“”。当然，2和4两端也是同极性端。第17页/共68页 如果连接错误，譬如串联时将2和4两端连在一起，将l和3两端接电源，如图311(b)所示。这样，铁心中两个磁通就互相抵消，两个感应电动势也互相抵消，接通电源后，绕组中将流过很大的电流，把变压器烧毁。因此必须按照绕组的同极性端才能正确连接。绕组的同极性端一般可用图3-11(e)的图形表示。三、汽车上使用的变压器 汽车上最常见的变压器就是点火线圈，它能将汽车电源系统提供的低压，变为高达几千伏甚至上万伏的高压，用于点燃发动机内的汽油混合气，这部分内容将在下一个课题介绍。除了点火线圈以外，现在汽车上还安装有基于变压器原理的传感器。下面以可变电感式进气压力传感器来说明。如图3-12所示，当振荡器输出的交流电通过一次线圈W1，由于互感作用，使二次线圈W2产生输出电压，其大小取决于两线圈的耦合情况。耦合越紧，输出电压越大。因此，当铁心向两线圈中间移动时，输出信号就会增强。第18页/共68页 在可变电感式进气压力传感器中，铁心与线圈的相对位置同膜盒控制。进气歧管绝对压力升高时，膜盒收缩，使铁心向线圈中部移动，这时输出信号增强。第19页/共68页第三节第三节 点火线圈点火线圈学习目标1 了解点火线圈的型号2 了解开磁路点火线圈的结构特点3 了解闭磁路点火线圈的结构特点4 掌握点火线圈的故障检测方法学习要求应知：点火线圈的型号；开磁路点火线圈、闭磁路点火线圈的结构 特点。应会：点火线圈的故障检测方法。第20页/共68页一、点火线圈的型号根据QCT7393汽车电气设备产品型号编制方法的规定，点火线圈的型号组成如下：DQG表示干式点火线圈，DQD表示电子点火系统用点火线圈，第三个字母G和D分别表示“干”和“电”。电压等级代号：112 V。用途代号如下：1单、双缸发动机2四、六缸发动机3四、六缸发动机(带附加电阻)4六、八缸发动机 (带附加电阻)5六、八缸发动机6八缸以上的发动 机7无触点分电器8高能9其他(包括三、五、七缸)第21页/共68页二、开磁路式点火线圈开磁路式点火线圈的结构如图313所示，点火线圈的上端装有胶木盖，其中央突出部分为高压接线柱，其他的接线柱为低压接线柱。根据低压接线柱的数目不同，点火线圈有两接线柱式和三接线柱式之分。第22页/共68页 为了减少涡流和磁滞损耗，铁心由硅钢片叠成，包在硬纸板套内，其上绕有二次绕组，它用直径为0.060.10 mm的漆包线，绕1100026000匝(如东风EQl090型汽车用DQl25型点火线圈，为线径是0.08mm的漆包线，绕23200匝)。一次绕组绕在二次绕组的外边，以利于散热。一次绕组用直径为0.51.0mm的漆包线，绕230370匝(DQl25型点火线圈一次绕组是直径为0.75mm漆包线，绕290匝)。绕组绕好后，在真空中浸以石蜡和松香的混合物，以增强绝缘。绕组和外壳之间，装有导磁用的钢片，用来加强磁通，外壳的底部有瓷杯，以防高压电击穿二次绕组的绝缘向铁心和外壳放电。为加强绝缘和防止潮气侵入，在外壳内填满沥青或变压器油，前者称为干式点火线圈，后者称为油浸式点火线圈。当一次电流流过一次绕组时，使铁心磁化，其磁路如图3-14所示。由于磁路的上、下部分都是从空气中通过的，铁心未构成闭合磁路，所以称为开磁路点火线圈。第23页/共68页 两接线柱式点火线圈的低压接线柱上分别标有“+”、“-”的标记。三接线柱式点火线圈与两接线柱式的主要区别是外壳上装有一个附加电阻，为固定该电阻，又增加了一个低压接线柱。附加电阻就接在标有“开关”和“+”的两接线柱10和11上(如图3-13所示)。附加电阻可由低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成。具有受热时电阻迅速增大，而冷却时电阻迅速降低的特性。因此，在发动机工作时，可自动调节一次电流，改善高速时的点火特性。提示：东风EQl090型汽车装用的DQl25型点火线圈为两接线柱式，本身不带附加电阻，它的“-”接线柱接至分电器活动触点，而“+”接线柱上接有两根导线，其中一根蓝色导线接至起动机电磁开关的附加电阻短路接线柱上；另一根白色导线接至点火开关，这根白色导线为附加电阻线，阻值为1.7，相当于三接线柱点火线圈的附加电阻，不能用普通导线代替。起动时，借助于起动开关将其短路，以增大一次电流，提高二次电压和火花能量，使起动变得容易。进一步：点火线圈低压接线柱的连接必须正确，即“-”接线柱接至分电器触点，“+”接线柱接至点火开关，使一次电流从“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出，只有这样才能确保高压电路为正极搭铁，即火花塞的中心电极为负极，旁电极为正极，可使火花塞的击穿电压降低20。第24页/共68页三、闭磁路式点火线圈闭磁路式点火线圈的结构如图3-15所示，在“日”字形铁心内绕有一次绕组，在一次绕组外面绕有二次绕组，其磁路如图3-16所示。由图可知，磁感线经铁心构成闭合磁路。闭磁路式点火线圈的优点是漏磁少，磁路的磁阻小，因而能量损失小，能量变换率高，可达75(开磁路式点火线圈只有60)。并且闭磁路式点火线圈采用热固性树脂作为绝缘填充物，外壳以热熔性塑料注塑成型，其绝缘性、密封性均优于开磁路式点火线圈。第25页/共68页 闭磁路式点火线圈体积小，可直接装在分电器盖上，不仅结构紧凑，而且省去了点火线圈与分电器之间的高压导线，并可使二次电容减小，所以在电子点火系统中广泛使用。操作：点火线圈的检测 1检查点火线圈的外表，若绝缘盖破裂或外壳破裂，容易受潮而失去点火能力。2用万用表测量点火线圈的一次绕组、二次绕组以及附加电阻的电阻值，应符合点火线圈参数值。第26页/共68页第四节第四节 电磁铁电磁铁学习目标1.了解电磁铁的概念2.了解电磁铁的类型3.了解汽车上电磁铁的应用4.掌握汽车电喇叭的调节方法考核标准应知：电磁铁的概念、结构和主要参数；电磁铁的类型和特点。应会：汽车电喇叭的调节方法。第27页/共68页一、电磁铁的概念、结构 1电磁铁的概念 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。衔铁的动作可使其他机械装置发生联动。当电源断开时，电磁铁的磁性随着消失，衔铁或其他零件即被释放。2电磁铁的组成与结构 电磁铁可分为线圈、铁心及衔铁三部分。它的结构通常有图317中所示的几种。第28页/共68页电磁铁在生产中的应用极为普遍，图3-18中所示的例子是用它来制动机床和起重机的电动机。当接通电源时，电磁铁动作而拉开弹簧，把抱闸提起，于是放开了装在电动机轴上的制动轮，这时电动机便可自由转动。当电源断开时，电磁铁的衔铁落下，弹簧便把抱闸压在制动轮上，于是电动机就被制动。提示：在起重机中采用这种制动方法，还可避免由于工作过程中的断电而使重物滑下所造成的事故。在机床中也常用电磁铁操纵气动或液压传动机构的阀门和控制变速机构，电磁吸盘和电磁离合器也都应用电磁铁。此外，还可应用电磁铁起重提放钢材。进一步：在各种电磁继电器和接触器中，电磁铁用来接通和断开电路。第29页/共68页二、电磁铁的类型 电磁铁广泛地应用在继电器、接触器及自动装置中。电磁铁分为直流和交流两种。1直流电磁铁 当励磁线圈通入电流时，便产生磁场，铁心和衔铁都被磁化，衔铁受到电磁力的作用而被吸向铁心。磁路中的空气隙随衔铁的吸合而减小。直流电磁铁的吸力与空气隙的磁感应强度的平方成正比，和空气隙的截面积成正比。直流电磁铁中既有电路(励磁线圈回路)，又有磁路(闭合铁心磁路)。对于电路，由于是直流励磁，铁心中的磁通是恒定的，线圈中无感应电动势，所以线圈的电流决定于电源电压和线圈的内阻。当电源电压和线圈内阻一定时，励磁电流就恒定不变，磁动势也就不变。第30页/共68页对于磁路，当衔铁刚吸合时，衔铁和铁心之间的空气隙最大，此时磁路中磁阻最大，由于磁动势一定，磁通和磁感应强度最小，吸力也最小。当衔铁吸合后，空气隙最小，磁路中磁阻最小，则磁通和磁感应强度最大，所以吸力也最大。所以，在直流电磁铁中，当电源电压和线圈电阻一定时，励磁电流恒定不变，与空气隙大小无关(即磁路不影响电路)，但衔铁吸力随衔铁吸合过程将逐渐增大。2交流电磁铁 交流电磁铁和直流电磁铁的构造基本相同，也是由励磁线圈，软磁材料铁心和衔铁三部分组成。当交流电磁铁的铁心线圈通入正弦交流电时，铁心中便产生交变磁通，当电源频率和线圈匝数一定时，铁心中磁通的最大值与电源电压的有效值成正比。当电压有效值不变时，铁心中磁通的最大值亦保持恒定不变，与磁路的情况(如铁心材料的磁导率、气隙大小等)无关。交流电磁铁是用交流电励磁的，气隙中的磁感应强度随时间而变化，所以交流电磁铁的吸力也要随时间而变化。一般计算时，只考虑其平均值，平均吸力是最大吸力的一半。第31页/共68页 交流电磁铁的吸力如图3-19所示，在零与最大值之间脉动，因而衔铁以两倍电源频率在颤动，引起噪音，同时触点容易损坏。为了消除这种现象，可在磁极的部分端面上套一个分磁环(图3-20)。于是在分磁环(或称短路环)中便产生感应电流，以阻碍磁通的变化，使在磁极两部分中的磁通1与2之间产生相位差，因而磁极各部分的吸力也就不会同时降为零，这就消除了衔铁的颤动，除去了噪音。第32页/共68页提示：交流电磁铁的铁心是由硅钢片叠成的。这是因为铁心中的磁 通是交变的，要产生涡流和磁滞损耗。为了减小铁心损耗，必须用硅钢片叠合而成。而在直流电磁铁中，因磁通是恒定 的，无铁心损耗，铁心是用整块软钢制成的。进一步：交直流电磁铁除有上述的不同外，还应该知道，它们在吸 合过程中电流和吸力的变化情况也是不一样的。提示：汽车电路中主要应用直流电磁铁，交流电磁铁在汽车中的应 用很少。三、电磁铁在汽车上的应用 利用电磁铁的特点，可制成许多控制部件或执行部件应用到汽车上，其中比较典型的应用就是触点式电压调节器和汽车电喇叭。触点式电压调节器利用电磁铁在不同电流下的磁力变化使衔铁触点断开或吸合，控制发电机励磁电路的闭合与断开，达到调节发电机输出电压的目的。电喇叭利用衔铁触点控制电磁铁电路的通断，使电磁铁不断吸合和断开，产生振荡，发出鸣叫音。下面分别说明。第33页/共68页1触点式电压调节器 现以配装在东风EQl40汽车上的FT-61型双级触点式电压调节器为例进行说明。其结构原理如图3-2l所示。动触点在两个静触点中间形成一对动断的低速触点K1，另一对动合的高速触点K2能调节两级电压，故称为双级触点式。高速静触点与金属底座直接搭铁。对外只有点火(或火线、电枢、A、S、+)和磁场(或F)两个接线柱。第34页/共68页 低速触点K1和加速电阻R1、调节电阻R2并联；高速触点K2与发电机励磁绕组并联；温度补偿电阻R3串入磁化线圈电路中。另外还有电磁铁心、磁化线圈、活动触点臂衔铁、拉力弹簧等。硅整流三相同步交流发电机相电压有效值的变化规律前面已叙述过，硅整流发电机输出电压的高低，取决于转子的转速和磁极磁通。保持电压恒定的调控原理，只能在转速升高时，相应减弱磁通，而减弱磁通只能以减小励磁电流来实现。FT一6l型双级触点式电压调节器就是控制硅整流发电机励磁电流的大小来控制发电机输出电压的。现将稳压过程简述如下。FT一6l型双级触点式电压调节器与发电机的接线如图322所示。(1)闭合点火开关s，此时，由于发电机转速很低，调节器点火接线柱对地的电压小于14 V，电流流入电磁线圈产生的电磁力不能克服弹簧的拉力。所以低速触点K1仍然闭合。发电机低速运转时，由于磁场电流由蓄电池供给，使转子磁场增强，于是电压很快升高。(2)发电机转速升高，使发电机电压高于蓄电池电压时，则磁场第35页/共68页第36页/共68页 电流和电磁线圈中的电流均由发电机供给。发电机自身向励磁绕组提供励磁电流，自励磁电流由发电机A端输出。(3)随着发电机转速升高，当发电机电压达到一级工作电压14V时，电磁线圈的电磁力增强，克服弹簧拉力，将衔铁吸下，使K1打开，处于中间悬空位置。(4)发电机高速运转时，即使K1打开，串入R1、R2，因其数值很小，发电机电压仍会继续升高，此时电压升到二级调压值14.5V，因电磁吸力远远大于弹簧弹力，使K2闭合。K2闭合，磁场绕组的两端均搭铁而短路，于是发电机电压急剧下降。与此同时，电磁线圈吸力减小，衔铁又使活动触点处悬空位置，K1、K2均打开，磁场电路中又串人R1、R2，电压重又升高。如此重复，K2不断振动开闭，使发电机电压保持二级调压值14.5V上稳定工作。2电喇叭 为了警告行人和来往车辆，保证安全行车。汽车上都装有电喇叭。汽车电喇叭按外形不同可分为螺旋形、筒形和盆形等，目前国产汽车使用的多为螺旋形和盆形喇叭。两种电喇叭结构和工作原理基本相同，不同之处是扬声筒形状不同。第37页/共68页 汽车电喇叭靠电磁原理使膜片振动而发出声音警报信号。电喇叭由电磁铁、可动的衔铁、膜片和常闭的触点等构成，如图323(a)所示。触点与电磁线圈串联，其中一个触点依附于衔铁。当电流流过电磁线圈时，线圈便建立起吸引可动衔铁的磁场，周边被固定的膜片，随着衔铁移动，衔铁移动导致触点打开如图323(b)，从而断开电路，膜片回到它的原来位置，触点再次闭合而重复上述动作。这便引起膜片以每秒数次的频率来回振动。膜片振动，引起喇叭里面的空气柱振动，从而发出声音。第38页/共68页 提示：大多数汽车都装备两个喇叭，两个喇叭互相并联。然后与喇 叭开关(一般装在方向盘上或作为组合开关的一部分)串联，其中 一个的音调应比另一个的高。喇叭的设计和形状决定了发声的频 率和音色。喇叭发出的音调与膜片每秒振动次数有关，振动越 快，音调越高。进一步：喇叭发出的音调可通过调整施加给衔铁的弹簧拉力来改变，即 改变磁场对衔铁的吸力。吸动衔铁的阻力越小，膜片振动频率 越高，发出的音调越高，调整的地方在喇叭外壳上，膜片是一 薄的、柔顺的、圆形的盘，盘边被喇叭壳压住，中部能挠曲。更进一步：喇叭电路控制方式有用继电器和不用继电器两种，不用继电 器的喇叭是低电流型的；最常用的是用继电器的喇叭，通常 的电路布线都将喇叭开关下面的触片接蓄电池电压。操作：观测汽车或摩托车电喇叭结构。第39页/共68页第五节第五节 继电器继电器学习目标1.了解什么是继电器2.了解继电器的类型3.了解继电器在汽车上的典型应用4.掌握继电器的选用方法考核标准应知：什么是继电器；继电器的类型、结构和主要电气参数；继电 器在汽车上的典型应用。应会：继电器的选用方法。第40页/共68页一、什么是继电器 继电器是自动控制电路中常用的一种元件，它是用较小的电流来控制较大电流的一种自动开关，在电路中起着自动操作、自动调节、安全保护等作用。在工业控制中使用的中间继电器、热继电器等体积较大，线圈通过的电流或承受的电压较大，触点允许通过的电流较大。在汽车电气系统中所使用的继电器体积较小，触点控制的电流也较小，属于小型继电器。本节主要讨论小型继电器。二、继电器的类型、结构、符号和主要参数 1继电器的类型 继电器的种类很多，常用的有电磁式和干簧式两种。电磁式继电器成本较低，便于控制电路采用。干簧式继电器反应灵敏，多作为信号采集使用。汽车控制电路大多采用电磁式继电器作为控制执行部件，采用干簧式继电器作为传感器。第41页/共68页2继电器的结构 (1)电磁式继电器 电磁式继电器是以电磁系统为主体构成的，如图3-24为电磁式继电器的结构和符号，当继电器线圈通以电流时，在铁心、轭铁、衔铁和工作气隙中形成磁通回路，从而使衔铁受到电磁吸力的作用而吸向铁心，此时衔铁带动支杆而将板簧推开，使一组或几组动断触点断开(也可以使动合触点接通)。当切断继电器线圈的电流时，电磁力失去，衔铁在板簧的作用下恢复原位，触点又闭合。第42页/共68页(2)干簧式继电器干簧式继电器与电磁式继电器的主要区别就是，干簧式继电器的触点是一个或几个干簧管，如图3-25所示为干簧式继电器的结构，它的符号与电磁式继电器一样。当继电器线圈通以电流时，在线圈中心工作气隙中形成磁通回路，从而使干簧管的一对触点吸合。除了电磁式继电器和干簧式继电器之外，随着电子技术的不断发展，电子继电器越来越多地应用到汽车上，电子继电器相当于一个大电流的开关管，其结构和原理在半导体器件中讨论。另外在有些汽车电路中还应用到一些结构和原理比较简单的双金属继电器，这里就不进行讨论了。第43页/共68页3继电器符号(1)继电器的一般符号 在电路中，表示继电器时只要画出它的线圈和与控制电路有关的接点组就可以了。继电器的线圈用一个长方框符号表示，同时在长方框内或框旁标上这个继电器的文字符号“K”。表3-1中列出了继电器的常用符号和三种接点的符号。第44页/共68页 操作规范：一般在电路中，只画出继电器线圈不通电时接点组 的原始状态。提示：继电器的触点有两种表示方法：一种是把它直接画在长 方框的一侧，这样比较直观。另一种是按电路连接的需 要，把各个触点分别画在各自的控制电路中(汽车电路中 就采取这样的画法)，这样对分析和理解电路是有利的，但必须同时在属于同一继电器的线圈和触点旁边注上相 同的文字符号，并把触点组编号。进一步：在用三极管控制继电器的线圈电流通、断时，继电器 线圈必须并联一个二极管作为保护二极管，又称续流 二极管。由于继电器线圈的电感在断电的瞬间，线两 端将产生较高的反向电压，这个电压与电源电压叠 加，加在三极管上，很可能超过三极管的最大反向击 穿电压，使三极管击穿损坏，二极管的作用就是消除 这个反向电压的影响，保护电路的正常工作。本内容 将在第五章中详细讨论，请参阅。第45页/共68页(2)汽车用继电器的图形符号与接线柱标记 图3-26所示为汽车常见的继电器图形符号。表3-2所列是汽车用继电器的接线柱标记。第46页/共68页第47页/共68页4继电器的主要电气参数 (1)线圈电压和功率。是指继电器线圈使用的是直流电还是交流电，以及线圈消耗的额定电功率。如JZC-21F型继电器，它的线圈电源为直流，线圈消耗的额定功率为0.36W。(2)线圈电压。是指继电器正常工作时线圈需要的电压值。一种型号的继电器的构造大体是相同的，为了使一种型号的继电器能适应不同的电路，它有多种额定工作电压或额定工作电流以供选用，并用规格号加以区别。如型号为“JZC一21F/006-1Z”的继电器，其中“006即为规格号，表示额定工作电压为6V。如“JZC-21F/048-1z”的继电器，其中“048”是规格号，表示额定工作电压为48V。汽车继电器的电压均与汽车电源电压相一致，分12V、24V两种。(3)线圈电阻。是指线圈的电阻值。有时，手册中只给出继电器额定工作电压和线圈电阻，这时可根据欧姆定律求出额定工作电流。例如“JZC-21F/006-1Z”继电器的电阻为100，则额定工作电I=U/R=6V/100=60mA。同样，根据线圈电阻和额定工作电流也可以求出线圈的额定工作电压。第48页/共68页 (4)寿命(触点负荷)。是指触点的负载能力，有时也称为触点容量。继电器的触点在切换时能承受一定的电压和电流，例如“JRX-13F”型的继电器的寿命(触点负荷)是1A28V(DC)，它表示这种继电器的触点在工作时的电压和电流值不超过该值时，可正常工作l106次，否则会影响甚至损坏触点。一般同一型号继电器的寿命(触点负荷)值都是相同的。提示：其他参数，如继电器触点的吸合、释放时间、继电器的 使用环境、安装形式、绝缘强度、触点寿命等，在正规 设计时需要考虑，而一般使用时不必考虑它。进一步：选用继电器时，一般应注意以下几点：(1)继电器的额定工作电压应小于或等于控制电路(继电器线圈所在电路)的工作电压。当继电器是用三极管或集成电路来驱动时，还应计算一下继电器额定工作电流是否在三极管或集成电路的输出电流范围之内，必要时应增添一只中间继电器。(2)触点负荷的选择。加在触点上的电压和电流值不应超过该继电器的触点负荷。第49页/共68页 (3)触点的数量和种类，同一种型号的继电器一般有多种触点的形式可供选用，使用时应充分利用各组触点。(4)继电器的体积应合乎电路的要求。(5)查阅有关手册，找出合乎要求的继电器。在电参数和体积都满足的情况下，应选用性能价格比高的产品。三、汽车继电器的典型应用 汽车上许多电器部件需要用开关进行控制。由于汽车电气系统电压较低，具有一定功率的电器部件的工作电流较大，一般在几十安以上，这样大的电流如果直接用开关或按键进行通断控制，开关或按键的触点将因无法承受大电流的通过而烧毁。继电器是一种用小电流控制大电流的器件，所以在汽车上经常利用开关控制继电器的吸合与断开，再利用继电器的触点控制电器部件的通断。在汽车上常用的继电器有：起动继电器、喇叭继电器、闪光(转向)继电器、刮水继电器等。下面做简单介绍。第50页/共68页1起动继电器在采用电磁啮合式起动机的起动电路中，起动开关常与点火开关制成一体，由于通过起动机电磁开关(吸引线圈和保持线圈)的电流很大(大功率起动机可达3040 A)，而使点火开关早期损坏。为此，在有些汽车上，点火开关和起动机电磁开关之间装有起动继电器，如图3-27所示。第51页/共68页 当点火开关转到起动位置时，起动继电器线圈中有电流通过，铁心磁化，常开触点闭合，接通了从蓄电池到起动机电磁开关的电路，吸引线圈和保持线圈通电。其电路为：蓄电池正极蓄电池接线柱衔铁常开触点“起动机”接线柱起动机电磁开关接线柱，起动机开始工作，使发动机起动。发动机起动后，切断起动开关(点火开关的起动挡)，起动机才停止工作。由于通过起动继电器线圈的电流较小，从而保护了起动开关。提示：这种起动继电器应用在东风cAl41载货车、北京BJ212吉 普车的起动电路中。第52页/共68页 2喇叭继电器 图328所示为继电器在喇叭电路中的应用。蓄电池电压加至继电器线圈的一端，另一端接喇叭按钮。喇叭按钮是常开式开关，其一端搭铁。因此，只要按下喇叭按钮便接通电路。电路接通，继电器线圈得电，线圈建立磁场，磁场将触点吸合，蓄电池电压便加至喇叭(喇叭的另一端是搭铁的)。控制电路只需0.25A电流流过，而喇叭发声需要2030A以上的电流。对于此种用法，喇叭继电器变成了促使喇叭发声的大电流的控制器，而控制电路只需通过很小的电流，可以用很细的导线。操作规范：当汽车喇叭继电器损坏后，不能直接将喇叭按钮直接接在喇叭电路中，那样将烧毁喇叭按钮。第53页/共68页3闪光继电器闪光继电器又称为闪光器，按其结构不同，可分为阻丝式、电容式和电子式三种。其中阻丝式又可分为热丝式(电热式)和翼片式(弹跳式)，而电子式又可分为混合式(带触点的继电器与电子元件)和全电子式(无继电器)。热丝式闪光器，也被称为电热式闪光器。热丝式闪光器的结构与工作原理如图3-29所示在胶木底板上固定着工字形的铁心，其上绕有线圈，线圈的一端与固定触点相连，另一端与接绸柱相连，镍铬丝有较大的热膨胀系数，一端与活动触点相连，另一端固定在调节片的玻璃球上，附加电阻也由镍铬丝制成。提示：转向灯的闪光频率为50110次分钟，但一般控制在6095次分钟。第54页/共68页 4刮水继电器图3-30为EQFl40汽车上的间歇刮水器线路图，除刮水开关外，还有一个内部带有时问继电器的间歇继电器(刮水继电器)。刮水器上有0、I、四个挡位，其中O挡为停止挡，I挡为间歇挡，挡为低速挡，挡为高速挡，工作原理如下。当刮水器开关拨至I挡时，刮水间歇继电器中的时第55页/共68页间继电器通电，产生吸力，将动合触点A闭合，动断触点B打开，此时电动机通过间歇继电器构成回路。其电路为：蓄电池正极一总熔断器(60A)电流表熔断器(10A)刮水电动机电枢绕组刮水器开关内部触点间歇继电器接线柱10常开触点A刮水器开关搭铁蓄电池负极。电动机运转，带动刮水架工作。当电动机运行一段时间后，间歇继电器中的时间继电器线圈经几秒的延时自动断电，在弹簧的作用下，动合触点A被打开，动断触点B又闭合。间歇继电器经几秒钟间歇延时又重新接通，刮水电动机又开始工作。如此反复循环，构成了刮水电动机的间歇工作。当刮水器拨至、挡时，电动机的转速直接由刮水开关控制。此时刮水开关内部I挡的触点自动与搭铁断开。只有将刮水开关拨至O挡时，电动机自动复位并停止运转。提示：除以上几种应用外，继电器在汽车上的应用相当广泛，只要抓住继电器用小电流控大电流这个主要特征，应用电路的分析就迎刃而解。第56页/共68页 课后实习一课后实习一 点火线圈的检测与实验点火线圈的检测与实验一、主要内容及目的 1掌握用万用表检测点火线圈的方法。2观摩点火线圈发火强度实验。二、实训器材 1闭磁路点火线圈1个，万用表1块。2汽车电器实验台。三、操作步骤及工作要点 1把万用表选定在R1挡，万用表表笔连接在一次绕组接线端上，测试一次绕组是否有断路或短路(如图3-31所示)。读数为无穷大时，表明一次绕组有断路。如果读数低于规定值，表明一次绕组短路。大多数一次绕组电阻值为0.52，必须把测得的读数与产品说明书提供的精确值相比较。第57页/共68页 2把万用表选定在R1K挡，并把表笔连在线圈二次接线端和一个一次接线端上，测试二次绕组是否有断路或短路(如图3