第3章电磁现象及电磁元件

汽车电路检修基础刘美灵主编电子工业出版社全国高等职业教育汽车类规划教材第3章电磁现象及电磁元件3.1变压器和继电器3.2直流电动机3.3技能训练本章小结主要内容了解磁路基本物理量、磁路基本定律及铁磁材料的磁性能。正确描述变压器的基本结构和工作原理，并能正确使用变压器。会正确检测汽车点火线圈。熟悉电磁铁的工作特性和汽车继电器电路。正确描述直流电动机的基本构造和工作原理。学习目标会正确分析和使用直流电动机，并能正确检测直流电动机。3.1变压器和继电器3.1.1磁路和铁磁性材料磁路：约束在铁芯及其气隙所限定的范围内的磁通路径。图3.1磁路示意图3.1.1磁路和铁磁性材料1．磁场的基本物理量（1）磁感应强度磁感应强度B:

表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度B的方向:

与电流的方向之间符合右手螺旋定则。（1）磁感应强度磁感应强度B的大小:磁感应强度B的单位:特斯拉(T)。均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同的

磁场，也称匀强磁场。（2）磁通磁通：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。

说明:

如果不是均匀磁场，则取B的平均值。在均匀磁场中=BS或B=/S磁通的单位:韦[伯](Wb)。（3）磁导率真空的磁导率为常数，用

0表示，有：磁导率：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。相对磁导率

r：

任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。磁导率的单位：亨/米（H/m）非铁磁物质铁磁物质（4）磁场强度磁场强度H：介质中某点的磁感应强度B与介质磁导率之比。磁场强度H的单位：安培/米（A/m)

磁场强度只与产生磁场的电流以及这些电流的

分布有关，而与磁介质的磁导率无关。2．磁路的基本定律（1）安培环路定律内容：磁场强度矢量在磁场中沿任何闭合回路的线积分，等于穿过该闭合回路所包围面积内电流的代数和。特殊形式：磁动势：（2）磁路的欧姆定律内容：应用磁路欧姆定律进行实际计算比较困难，一般只作定性分析。（3）电磁感应定律内容：在汽车上的应用：3．铁磁材料的磁性能（1）高导磁性铁磁材料是制造电磁铁、变压器、电机等的主要材料。（2）磁饱和性内容：磁感应强度B不会随磁场强度H的增强而无限增强，当磁场强度H增大到一定值时，磁感应强度B不能继续增强。（2）磁饱和性磁化曲线：（3）磁滞性磁滞回线：（3）磁滞性内容：磁感应强度B滞后于磁场强度H的变化的性质。磁滞损耗：磁性材料在反复磁化过程中产生的损耗。软磁材料：常用来制造变压器、电动机的铁芯。硬磁材料：宜制作永久磁铁。矩磁材料：常用来制造计算机记忆元件、开关元件及逻辑元件等。4．交流铁芯线圈电路（1）电压、电流和磁通的关系当N和f一定时，主磁通的幅值由加在励磁线圈上的电压有效值确定，与铁心的材料和尺寸无关。

（2）功率损耗铜损：铁损：主要包括磁滞损耗和涡流损耗。3.1.2变压器变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止的电气设备，具有变换电压、电流、阻抗的功能。

1．单相变压器的工作原理变压器的结构绕组一次绕组二次绕组由高导磁硅钢片叠成厚0.35mm~0.55mm铁芯1．单相变压器的工作原理（1）单相变压器的空载运行（2）单相变压器的负载运行（3）阻抗变换2．变压器的损耗与额定值（1）变压器的损耗和效率铜损：铁损：主要包括磁滞损耗和涡流损耗。损耗效率：（2）变压器的额定值（2）变压器的额定值3.1.3电磁铁和继电器1．电磁铁（1）电磁铁的结构与工作原理结构：由励磁线圈、铁芯和衔铁等部分组成。（1）电磁铁的结构与工作原理工作原理：利用通电的铁芯线圈产生的电磁力或力矩吸引衔铁或保持某种工件于固定位置，通过将电磁能转化为机械能来实现各种控制的一种电器。（2）电磁铁在汽车上的应用图3.11汽车电喇叭的结构2．继电器（1）电磁式继电器结构：由铁芯线圈（电磁铁）和可与电磁铁联动的触点组成。继电器是自动控制电路中常用的一种元件，是用较小的电流来控制较大电流的一种自动开关。电磁式继电器成本较低，便于控制执行部件，因此在汽车电路中被广泛采用。（1）电磁式继电器图形符号：（2）继电器在汽车上的应用汽车上常用的继电器很多，如起动继电器、喇叭继电器、闪光（转向）继电器、刮水继电器等。图3.15电磁啮合式起动机的控制电路3.2直流电动机3.2.1直流电动机的结构直流电动机是把直流电能转换为机械能的一种旋转机械。定子：产生磁场和作为电动机机械的支撑。转子：是电动机实现能量转换的枢纽，又称电枢。1．定子（1）主磁极作用：产生主磁通。改变励磁电流的方向，就可改变主磁极极性，也就改变了磁场方向。

（3）机座作用：构成主磁路的一部分；对电动机起到支撑作用。（2）换向磁极作用：产生附加磁场，消除或减小电机换向时电刷与换向器之间的火花，不致使换向器烧坏。（4）电刷装置作用：使电枢绕组与外电路接通。（1）电枢铁芯通过电刷和换向器的配合，可将外电路提供的直流电转化成电枢绕组所需要的交流电。

（2）电枢绕组（3）换向器2．转子3.2.2

直流电动机的工作原理1．转动原理2．反电动势与电磁转矩（1）反电动势（2）电压平衡方程式（3）电磁转矩电磁转矩的方向由磁通与电枢电流的方向决定，只要改变其中一个量的方向，电磁转矩的方向也随之改变，从而电动机的转向也就改变。

3．转矩平衡直流电动机具有自动调节转矩功能。

3.2.3直流电动机的额定值1．额定电压是指直流电动机额定运行时，电枢绕组外接电源的电压，是电动机安全工作的最高电压。是指直流电动机额定运行时，电枢绕组流过的直流电流，是电动机按规定长期额定运行时电枢绕组可以通过的最大电流。2．额定电流3．额定功率4．额定转速是指电动机额定运行时，轴上输出的机械功率。

是指电动机额定运行时的转速。3.2.4直流电动机的励磁方式1．他励电动机2．并励电动机3．串励电动机4．复励电动机汽车用起动电动机要求起动转矩大，因而采用串励式直流电动机。

3.2.5串励式直流电动机在汽车起动机上的应用1．电枢2．磁极图3.30磁场绕组的联接方式3．电刷组件4．机壳3.3技能训练3.3.1汽车点火线圈的检测3.3.2汽车起动继电器的检测3.3.3起动用直流电动机的拆解与测量本章小结31磁场有4个常用的基本物理量，即磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度。3由于铁磁材料具有高磁导率，所以很多电器设备如变压器、电磁铁、继电器、电动机等均用铁磁材料来构成磁路。磁路的欧姆定律是分析磁路的基础。由于铁磁材料的磁阻不是常数，故它常用于定性分析。23含有铁芯线圈的交流电路的主磁通。这表明当线圈匝数及电源频率为一定时，主磁通的幅值由励磁线圈外的电压有效值确定，与铁芯的材料及尺寸无关。3变压器是根据电磁感应原理制成的静止电器。变压器具有变换电压、电流和阻抗的功能，变换关系式分别为：4电磁铁是利用通电的铁芯线圈产生的电磁力或力矩吸引衔铁或保持某种工件于固定位置，通过将电磁能转化为机械能来实现各种控制的一种电器。35继电器是自动控制电路中常用的一种元件，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。电磁式继电器成本较低，便于控制执行部件，因此在汽车电路中被广泛采用。36汽车点火系统中的点火线圈主要由铁芯、一次绕组、二次绕组、壳体及附加电阻等组成。一次绕组通过的电流较大，导线较粗，二次绕组的导线较