第6章磁路和變壓器

電工電子技術磁路及電磁器件磁路的概念、物理量和定律交流鐵心線圈電路的分析變壓器工作原理點火線圈、汽車繼電器的檢測學習要點磁路及電磁器件3.1磁路3.2交流鐵心線圈電路3.3

變壓器3.4點火線圈3.5繼電器3.1磁路實際電路中有大量電感元件的線圈中有鐵心。線圈通電后鐵心就構成磁路，磁路又影響電路。因此電工技術不僅有電路問題，同時也有磁路問題。3.1.1磁路的基本物理量1．磁感應強度B磁感應強度B是表示磁場內(nèi)某點磁場強弱及方向的物理量。B的大小等于通過垂直于磁場方向單位面積的磁力線數(shù)目，B的方向用右手螺旋定則確定。單位是特斯拉(T)。2．磁通Φ均勻磁場中磁通Φ等于磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積，單位是韋伯(Wb)。3．磁導率μ磁導率μ表示物質的導磁性能，單位是亨/米(H/m)。真空的磁導率非鐵磁物質的磁導率與真空極為接近，鐵磁物質的磁導率遠大于真空的磁導率。

相對磁導率μr：物質磁導率與真空磁導率的比值。非鐵磁物質μr近似為1，鐵磁物質的μr遠大于1。4．磁場強度H

磁場強度只與產(chǎn)生磁場的電流以及這些電流分布有關，而與磁介質的磁導率無關，單位是安／米（A／m）。是為了簡化計算而引入的輔助物理量。6.1.2磁場的基本定律1．安培環(huán)路定律

計算電流代數(shù)和時，與繞行方向符合右手螺旋定則的電流取正號，反之取負號。若閉合回路上各點的磁場強度相等且其方向與閉合回路的切線方向一致，則：2．磁路歐姆定律

稱為磁阻，表示磁路對磁通的阻礙作用。因鐵磁物質的磁阻Rm不是常數(shù)，它會隨勵磁電流I的改變而改變，因而通常不能用磁路的歐姆定律直接計算，但可以用于定性分析很多磁路問題。3．電磁感應定律

6.1.3鐵磁材料的磁性能高導磁性：磁導率可達102~104，由鐵磁材料組成的磁路磁阻很小，在線圈中通入較小的電流即可獲得較大的磁通。磁飽和性：B不會隨H的增強而無限增強，H增大到一定值時，B不能繼續(xù)增強。磁滯性：鐵心線圈中通過交變電流時，H的大小和方向都會改變，鐵心在交變磁場中反復磁化，在反復磁化的過程中，B的變化總是滯后于H的變化。鐵磁材料的類型：軟磁材料：磁導率高，磁滯特性不明顯，矯頑力和剩磁都小，磁滯回線較窄，磁滯損耗小。硬磁材料：剩磁和矯頑力均較大，磁滯性明顯，磁滯回線較寬。矩磁材料：只要受較小的外磁場作用就能磁化到飽和，當外磁場去掉，磁性仍保持，磁滯回線幾乎成矩形。磁化曲線磁滯回線設線圈的電阻為R，主磁電動勢為e和漏感電動勢為eσ，由KVL，有：3.2.1電磁關系e

的有效值為：3.2交流鐵心線圈電路寫成相量形式：設漏磁電感為Lσ，則：等效電路：圖中X0是反映線圈能量儲放的等效感抗。6.2.2功率損耗3.3變壓器3.3.1變壓器的工作原理原繞組匝數(shù)為N1，電壓u1，電流i1，主磁電動勢e1，漏磁電動勢eσ1；副繞組匝數(shù)為N2，電壓u2，電流i2，主磁電動勢e2，漏磁電動勢eσ2。1．電壓變換原繞組的電壓方程：副繞組的電壓方程：忽略電阻R1和漏抗Xσ1的電壓，則：k稱為變壓器的變比。三相變壓器的兩種接法及電壓的變換關系2．電流變換由U1≈E1=4.44N1fΦm可知，U1和f不變時，E1和Φm也都基本不變。因此，有負載時產(chǎn)生主磁通的原、副繞組的合成磁動勢（i1N1+i2N2）和空載時產(chǎn)生主磁通的原繞組的磁動勢i0N1基本相等，即：空載電流i0很小，可忽略不計。3．阻抗變換設接在變壓器副繞組的負載阻抗Z的模為|Z|，則：Z反映到原繞組的阻抗模|Z'|為：3.3.2變壓器的工作特性1．外特性電壓變化率反映電壓U2的變化程度。通常希望U2的變動愈小愈好，一般變壓器的電壓變化率約在5%左右。2．損耗與效率鐵損ΔPFe包括磁滯損耗和渦流損耗。損耗：銅損：效率：3．額定值(1)額定電壓UN：指變壓器副繞組空載時各繞組的電壓。三相變壓器是指線電壓。(2)額定電流IN：指允許繞組長時間連續(xù)工作的線電流。(3)額定容量SN：在額定工作條件下變壓器的視在功率。三相變壓器：單相變壓器：(1)同極性端的標記(2)同極性端的測定毫安表的指針正偏1和3是同極性端；反偏1和4是同極性端。U13=U12－U34時1和3是同極性端；U13=U12＋U34時1和4是同極性端。3.3.3變壓器線圈極性測定3.3.4特殊變壓器1．自耦變壓器特點：副繞組是原繞組的一部分，原、副壓繞組不但有磁的聯(lián)系，也有電的聯(lián)系。2．儀用互感器(1)電流互感器：原繞組線徑較粗，匝數(shù)很少，與被測電路負載串聯(lián)；副繞組線徑較細，匝數(shù)很多，與電流表及功率表、電度表、繼電器的電流線圈串聯(lián)。用于將大電流變換為小電流。使用時副繞組電路不允許開路。(2)電壓互感器：電壓互感器的原繞組匝數(shù)很多，并聯(lián)于待測電路兩端；副繞組匝數(shù)較少，與電壓表及電度表、功率表、繼電器的電壓線圈并聯(lián)。用于將高電壓變換成低電壓。使用時副繞組不允許短路。3.4.1點火系統(tǒng)構造3.4點火線圈3.4.2點火線圈構造a二接線柱式b三接線柱式1、絕緣座2、鐵心3、初級線圈4、次級線圈5、導磁鋼套6、外殼

7、負接線柱8、膠木蓋9高壓線接線柱10、開關接線柱11、電源開關接線柱12、附加電阻。1)、自感效應：電流流過線圈就會產(chǎn)生磁場、其結果是出現(xiàn)一個產(chǎn)生磁通的電動勢（EMF），而這個磁通的方向正是阻止在線圈內(nèi)產(chǎn)生磁通。所以、電路接通時，電流不能立即流過線圈，而需要一段時間、電流才能增大。而且，當電流流過線圈，并被突然切斷時，在線圈內(nèi)就產(chǎn)生一個電動勢，其方向是電流流動的方向（也是阻止磁通消失的方向）。3.4.3高壓電的產(chǎn)生原理這樣，當電流開始在線圈內(nèi)流動或者切斷時，線圈就產(chǎn)生電動勢。這個電動勢阻止線圈磁通變化，這一現(xiàn)象稱作：“自感效應”。2)、互感效應：當兩個線圈直線排列，并且流過其中一個線圈（初級線圈）的電流量變化時，在另一個線圈（次級線圈）內(nèi)就產(chǎn)生電動勢，其方向是阻止初級線圈內(nèi)磁通變化，這一現(xiàn)象稱為“互感效應”。當一個恒定的電流流過初級線圈時，磁通沒有變化，所以次級線圈內(nèi)沒有電動勢的產(chǎn)生。但時，當開關關掉，從而切斷初級線圈內(nèi)電流時，已經(jīng)產(chǎn)生的磁通就突然消失，所以，次級線圈內(nèi)就會產(chǎn)生一個電動勢，其方向是阻止這個磁通的消失。當斷電器觸點斷開而引致初級線圈電流突然切斷時，在初級線圈與次級線圈之間便會產(chǎn)生互感效應，導致點火線圈產(chǎn)生高壓電流。電動勢的大小取決于下列三個因素：（1）磁通量：線圈中的磁通量越大，感應電壓越高。（2）線圈圈數(shù)：線圈圈數(shù)越多，感應電壓越高。（3）磁通變化率：線圈內(nèi)所產(chǎn)生的磁通變化越快，感應電壓越高。為了使互感效應產(chǎn)生的電動勢很大（次級所產(chǎn)生的電壓），初級線圈內(nèi)的電流應盡可能大，而電流切斷要迅速。帶電阻器的點火線圈的線路圖3.5汽車常用繼電器一、燈光繼電器作用：當前照燈、前小燈、尾燈線路有故障時，作為輔助照明電路為汽車的行駛提供應急措施。繼電器有鐵心、線圈、外殼等組成。二、閃光器的種類及電路在轉向或危急報警信號系統(tǒng)中，用于控制信號燈閃光的裝置稱為閃光器，汽車用閃光器有電熱式、電容式、電子式等型式。㈠電熱式閃光器

1.熱絲式閃光器及轉向燈電路，如圖3-29所示。

組成

主要由電磁鐵1、觸點2、觸點臂3、電熱絲4及附加電阻5組成。2.翼片式閃光器

注意：電熱式閃光器的閃光頻率隨轉向燈的功率大小而變化㈡電容式閃光器㈢電子閃光器三、刮水繼電器（間歇繼電器）四、起動繼電器五、