第三章.磁路及电磁器件ppt

3.1.2 磁路及铁心线圈
1. 磁路的形成
i
u1
线圈

线圈通入电流后，产 生磁通，分主磁通和漏 磁通。

u2
：主磁通 ：漏磁通
铁心
（导磁性能好 的磁性材料）
磁路：主磁通所经过的闭合路径。 （限定在铁心范围内的磁通路径）
2.电磁铁吸合过程的分析： 在吸合过程中若外加电压
Φ
i
不变, 则 Φ 基本不变。
RL K RL
2
结论： 输入的电压、电流和功率不变，变压器一次侧 的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。
3.2.2 变压器的命名方法和类型
（1） 变压器的型号 DB — 50 — 2
序号 功率
主称 DB、CB、RB、 GB、HB、SB、EB
（2） 额定值
（以单相变压器为例）
BS
Φ 的单位：韦伯（Wb）
1 Wb = 1V· S
3. 磁场强度 H
磁场强度是计算磁场所用的物理量（矢量），其大小为 磁感应强度和导磁率之比。 用来确定磁场与电流之间的关系
B ：特斯拉
H B

单位：
：亨/米
H ：安/米
4. 磁导率

用来衡量各种材料导磁能力的物理量
µ的单位：亨/米（H/m）

额定电压
U1N 、 2 N U
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
I1N I 2 N
变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。

额定容量 S N 传送2 N I 2 N （理想）
3. 变压器绕组极性及连接方法
同极性端(同名端) 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。 A X a x * *
结构形式
铁心 绕组
单相变压器原理图
i1
u1
心式 壳式 一次绕组N1
Φ
u2
i2
RL
变压器符号 i1 Φ i 2
工作过程：
RL
铁心
二次绕组N2
u1
u2
u1 i1 Φ u2 i2
(2) 工作原理
① 空载运行 ：原边接入电源，副边开路。
接通交流电源
u1
u1
原边电流 i1等 于励 磁电流 i10
i1
e1
Φ
e2
i10 产生磁通 Φ
（交变） 产生感应电动势
N1
N2
dΦ dΦ e1 N1 e2 N 2 dt dt （ e 、 Φ 方向符合右手定则）
（变电压） 原、副边电压关系 根据交流磁路的分析可：
E1 4.44 f N1Φ m E2 4.44 f N 2Φ m
u1
i10 e1
A
X a x
*
*
3.2.3
特殊变压器简介
i1
u1 N1
B
A
1.自耦变压器
U1 N1 K U 2 N2 I1 N 2 1 I 2 N1 K
P
i2 u2
RL
N2
使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的 输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理 制作的。注意：原、副边千万不能对调使用，以 防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流 会迅速增加。
F 固定
Rm 随 Rm 变化
I E
E 固定
R I 随 R 变化
(2) 交流磁路的分析
交流激励 生感应电势 线圈中产
i
u
Φ
Φ
eL
e
铜损 (PCU) ：绕组导线电阻所致。
损耗
铁损( PFE )：
磁滞损失：磁滞现象引起 涡流损失：交变磁通在铁芯中产生 的感应电流（涡流）， 造成的损失。
3.2 变压器
a b
a b c
z z
x
4.继电器的主要电气参数 1）线圈电流和功率 指继电器线圈使用的是直流电还是交流电， 以及线圈 消耗的额定功率 2）线圈电压
指继电器线圈正常工作时线圈需要的电压值
3）线圈电阻 指继电器线圈的阻值 4）寿命 指接点的负载能力1Ax28V（工作1x106次）
３.4.3 继电器在汽车上的典型应用
I1 N 2 1 I 2 N1 K
结论：原、副边电流与匝数成反比
③ 原、副边阻抗关系（变阻抗）
I1
+
I2
RL
I1
U1
– 由图可知： 从原边等效
U2
–
+
U2 RL – I2
U1
+
RL
U1 RL I1
U1 KU 2 2 U2 RL K K 2 RL I2 I1 I2 K
电流流向：蓄电池 ――Ｓ――Ｋ1――Ｆ ――励磁绕组， 电流增强，磁场增 强，电压升高。
触点式电压调节器
2）发动机转速增高， 电压到达14Ｖ，电磁 力克服弹簧力，Ｋ断 开。 电流流向：蓄电池— —Ｓ——Ｒ1——Ｒ 2——励磁绕组。 电流减小，磁场减弱， 电压降低，Ｋ1闭合， 重复1。
触点式电压调节器
1.起动继电器
2.喇叭继电器
3.闪光继电器
4.刮水继电器
3.3 电磁铁
３.3.１电磁铁的概念、结构
1.电磁铁的概念
利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械
零件、工件与固定位置的一种电器 它广泛地应用在继电器、接触器及自动装置中
2.电磁铁的组成和结构
分为：线圈、铁心、衔铁
铁芯 线圈
F
F F F
衔铁
(a)
(b)
(c)
３.3.2电磁铁的类型
电磁铁可分为：直流电磁铁和交流电磁铁
与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线） 是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量（矢量） B 的单位：特斯拉（Tesla） 1 Tesla = 104 高斯
B S
2.磁通（Φ）

单位：韦伯
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S乘积称为该面积的磁通，即
第三章 磁路及电磁器件
3.1 磁场及磁路
３.1.１场的产生 ３.１.１.１磁铁
磁铁具有极性，自由悬吊的磁铁会指向南和北。 自由悬吊的磁铁，朝向南端的称为南极（S）。朝向北 端的称为北极（N） 同极相斥，异极相吸。 不可能有单独的南极或北极
极顶处磁场吸力最强
磁感线从北极出，再进入南极
3.1.1.2 磁场的基本物理量及基本定律 （磁通密度） 1. 磁感应强度（B）
闭磁路式点火线圈
1.开磁路式点火线圈
铁心采用硅钢片叠成， 以减少涡流的损失 二次绕组用细漆包线， 0.06~0.10mm，高压低流 一次绕组用粗漆包线， 0.50~1.00mm，低压高流 填充沥青绝缘称为干式~ 填充变压器油称为浸油式~
2.闭磁路式点火线圈
铁心采用日字形铁心 磁感线经铁心形成闭合磁路，能量损失小，变换率高 采用热固性树脂作为绝缘填充物，密封性、绝缘性 均好，体积小
3）发动机高速转动时， 电压达到14.5Ｖ时，Ｋ2 闭合。 电流流向：励磁绕组短 路。 电流减小，磁场减弱， 电压降低，
电喇叭
3.4 继电器
３.4.１继电器的概念
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、安全保护等专用。 汽车中使用的体积较小，允许通过的电流较小。 工业中使用的体积较大，允许通过的电流较大。
2. 电压互感器：用低量程的电压表测高电压
~u （被测电压）
保险丝 N1 （匝数多） N2 （匝数少）
V
RL
使用注意： (1) 副边不能短路，以
防产生过流；
(2) 铁心、低压绕组的 一端接地，以防在 绝缘损时，在副边
电压表
出现高压。
被测电压=电压表读数 N1/N2
3. 电流互感器：用低量程的电流表测大电流
(U1 4.44 f N。带负载后磁动 1Φm )
i1'N1 i2 N2 i10N1
（变电流） 原、副边电流关系
i1 N1 i2 N2 i10 N1
由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流
(i10 ) 很小，可忽略 。即：I1N1 I2 N2 0
I1N1 I 2 N2
i2
e2
u20
i2 0 时 u2 u20
K为变压比
U1 E1 N1 K U 2 E2 N 2
结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
②负载运行与电流变换
副边带负载后对磁路的
i1
e1
Φ
N1
N2
i2
e2
Z
影响：在副边感应电压的 u1
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 势的平衡关系为：
f (t) Ba(t)
f (t) Fmax 0 Ba(t)
Fav t
交流电磁铁中衔铁颤动，引起噪音，易造成触 点损坏，为消除此现象，加分磁环 分磁环中产生感应电流，阻碍磁通的变化，使Φ’ 和Φ’‘之间产生相位差，避免磁力为零，消除颤动和噪音
衔铁
′
短路环
″
铁芯
触点式电压调节器
1）发动机转速很低， 电磁力不能克服弹 簧的拉力，K1仍然闭 合。
u
Rm 大 Rm 小
起动电流大 电流小
In Φ Rm

电磁铁吸合前(气隙大） 电磁铁吸合后(气隙小） 注意：