项目七 汽车喇叭电路

汽车电工电子教材项目七

汽车喇叭电路项目七

汽车喇叭电路11月30项目描述喇叭是汽车安全系统当中的一个不可缺少的电器组件，喇叭声音作为一种汽车特有的语言用于车辆之间以及车人之间的信息沟通，尽管它会带来噪声问题，但它的提示和警告作用不可替代。通过汽车喇叭电路项目，读者可以学习到磁学、电磁铁、继电器、喇叭控制原理等相关知识，从而奠定检测、维修喇叭电路的基础能力。2学习任务一

磁场特征基本物理量

☆学习目标11月30知识目标.了解磁性和磁场.理解电和磁的关系，磁场的基本物理量3.理解磁场的欧姆定律技能目标.掌握磁路的分析方法素质目标.规范课堂6S管理2.养成团队协作的好习惯.养成独立思考问题的好习惯311月30磁是什么？一般的答案好像就是磁石或磁铁吸引铁。情况真是这样吗？现代科学的发展已经表明这样的看法是不对的。现代科学研究和实际应用已经充分证实：任何物质都具有磁性，只是有的物质磁性强，有的物质磁性弱；任何空间都存在磁场，只是有的空间磁场高，有的空间磁场低。所以说包含物质磁性和空间磁场的磁现象是普遍存在的。如今，磁技术已经渗透到了我们的日常生活各个方面，我们已经越来越离不开磁性材料的广泛应用。汽车作为现代的一种重要交通工具，同样也离不开磁学，一般汽车上的发电机、电动机、传感器、点火线圈、电话、收音机和电视中都使用了磁性材料和磁性器件，学习任务一

磁场特征基本物理量

学习任务导入4学习内容引导引导问题1：什么是磁性与磁场？11月30学习任务一

磁场特征基本物理量

什么是磁性？简单说来，磁性是物质放在不均匀的磁场中会受到磁力的作用。在相同的不均匀磁场中，由单位质量的物质所受到的磁力方向和强度，来确定物质磁性的强弱。因为任何物质都具有磁性，所以任何物质在不均匀磁场中都会受到磁力的作用。511月30学习任务一

磁场特征基本物理量

磁力线

611月30磁性物质的相互吸引等就是通过磁场进行的。我们知道，物质之间存在万有引力，它是一种引力场。磁场与之类似，是一种布满磁极周围空间的场。磁场的强弱可以用假想的磁力线数量来表示，磁力线密的地方磁场强，磁力线疏的地方磁场弱，如图下图所示。单位截面上穿过的磁力线数目称为磁通量密度。

磁通量

学习任务一

磁场特征基本物理量

711月30学习任务一

磁场特征基本物理量

如果一条直的金属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大，产生的磁场越强。磁场成圆形，围绕导线周围。磁场的方向可以根据“右手定则”来确定：将右手拇指伸出，其余四指并拢弯向掌心。这时，拇指的方向为电流方向，而其余四指的方向是磁场的方向，如右图所示。

1、电生磁右手定则

引导问题2：电和磁的关系？811月30学习任务一

磁场特征基本物理量

通电以后，螺线管的每一匝都会产生磁场，磁场的方向如下图圆形箭头所示。那么，在相邻的两匝之间的位置，由于磁场方向相反，总的磁场相抵消；而在螺线管内部和外部，每一匝线圈产生的磁场互相叠加起来，最终形成了下图所示的磁场形状。也可以看出，在螺线管外部的磁场形状和一块磁铁产生的磁场形状是相同的。而螺线管内部的磁场刚好与外部的磁场组成闭合的磁力线。

螺旋管电磁场

911月30学习任务一

磁场特征基本物理量

2、磁生电如果把一个螺线管两端接上检测电流的检流计，在螺线管内部放置一根磁铁。当把磁铁很快地抽出螺线管时，可以看到检流计指针发生了偏转，而且磁铁抽出的速度越快，检流计指针偏转的程度越大。同样，如果把磁铁插入螺线管，检流计也会偏转，但是偏转方向和抽出时相反。

磁生电

1011月30学习任务一

磁场特征基本物理量

如何决定线圈中感生电动势的大小和方向呢？

感应电流

1111月30学习任务一

磁场特征基本物理量

如果在一根导体外面绕上线圈，并把线圈通交流电，那么线圈就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合回路，所以在导体的圆周方向会产生感生电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就象一圈圈的漩涡，所以这种情况下产生的感生电流被称为涡流。涡流

1211月30引导问题3：磁场的基本物理量？磁感应强度B：它是表征磁场中某点的磁场强弱和方向的物理量。可用磁感线的疏密程度来表示，磁感线的密集度称为磁通密度。在磁感线密的地方磁感应强度大，在磁感线疏的地方磁感应强度小。其大小定义为式中，B为磁感应强度，单位为特斯拉(T)，工程上常采用高(Gs)。1Gs=10T。学习任务一

磁场特征基本物理量

1311月30学习任务一

磁场特征基本物理量

磁通Φ：在磁感应强度为B

的匀强磁场中取一个与磁场方向垂直，面积为S

的平面，则B与S的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量Φ，简称磁通。Φ=BS式中：Φ为磁通，国际单位为韦伯(Wb)。磁导率μ：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。例如硅钢片磁导率为7000～10000，铸铁磁导率为200～400，空气磁导率为1。μ的单位是：亨利/米(H/m)。真空中的磁导率是一个常数，大小为4π×，用μ0表示。

1411月30学习任务一

磁场特征基本物理量

相对磁导率μr：将其它物质的磁导率μ与μ0比较，其比值叫相对磁导率，用μr表示，即μr=μ/μ0根据相对磁导率μr的大小，可将物质分为三类：（1）顺磁性物质：μr

略大于1，如空气、氧、锡、铝、铅等物质都是顺磁性物质。在磁场中放置顺磁性物质，磁感应强度

B略有增加。（2）反磁性物质：μr略小于1，如氢、铜、石墨、银、锌等物质都是反磁性物质，又叫做抗磁性物质。在磁场中放置反磁性物质，磁感应强度

B略有减小。（3）铁磁性物质：μr>>1，且不是常数，如铁、钢、铸铁、镍、钴等物质都是铁磁性物质。在磁场中放入铁磁性物质，可使磁感应强度B增加几千甚至几万倍。1511月30学习任务一

磁场特征基本物理量

磁场强度H：在磁场中，各点磁场强度的大小只与电流的大小和导体的形状有关，而与媒质的性质无关。H的方向与B相同，在数值上H=B/μ式中，H为磁场强度，单位为安／米(A／m)。1611月30学习任务一

磁场特征基本物理量

引导问题4：如何分析磁场？1、磁路在电器、电动机、变压器及各种铁磁组件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路。所谓磁路是指磁通的闭合路径，

磁路（a）电磁铁（b）变压器（c）直流电机1711月30学习任务一

磁场特征基本物理量

2、磁路的欧姆定律环形线圈如图所示，其中媒质是均匀的，磁导率为

，试计算线圈内部的磁通

。

解：根据安培环路定律有：设磁路的平均长度为l，则有

式中：F=NI为磁通势，由其产生磁通；Rm

称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；l为磁路的平均长度；S为磁路的截面积。环形线圈1811月30若某磁路的磁通为

，磁通势为F，磁阻为Rm，则即为欧姆定律。磁路与电路的对比关系如图所示。

学习任务一

磁场特征基本物理量

磁路与电路的关系19引导问题5：以图7-1-5为基础，观察将永磁磁铁换成通电小线圈或在小线圈内部插入铁芯，电流表指针变化情况？●各小组成员制定实施本次实训任务的具体步骤、操作方法，预期效果。步骤内容123411月30学习任务一

磁场特征基本物理量

20学习任务二电磁铁☆学习目标11月30知识目标1.了解电磁铁在汽车上的应用2.理解交直流电磁铁的特性与区别技能目标1.掌握利用电磁铁进行控制电路设计素质目标1.规范课堂6S管理2.养成团队协作的好习惯3.养成独立思考问题的好习惯2111月30学习任务导入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。如果衔铁带动其它机件，则产生机械联动；如果衔铁是被加工的工件，则可使工件固定在某一位置上。正是基于电磁铁的这些特性，在我们的生活中随处可见它的身影，例如：电磁起重机可用来起卸各种钢、铁材料及其制件；在机床中也常用电磁铁操纵气动或液动传动机构的阀门和控制变速机构；尤其在自动化和半自动的装置中，经常用它来控制电路的接通或断开，以实现各种控制和保护作用。学习任务二电磁铁2211月30学习任务二电磁铁学习内容引导引导问题1：电磁铁有哪几种类型？电磁铁的基本结构包括线圈、铁芯和衔铁三部分，常见结构如图所示。常见电磁铁结构示意图2311月30学习任务二电磁铁电磁铁的主要技术数据有以下几项：（1）额定行程：指刚启动时衔铁和铁芯之间的距离。（2）额定吸力：指衔铁处在额定行程时衔铁所受到的吸力。（3）额定电压：指电磁铁线圈上规定应施加的电压值。按铁芯线圈所通电性质不同，电磁铁可分为直流电磁体和交流电磁铁两类。24电磁铁衔铁上的吸力的大小与两个磁极的磁性强弱有关，公式如下所示。衔铁所受的吸力F的大小和两极间的磁感应强度的平方和磁极的面积成正比。11月30学习任务二电磁铁1、直流电磁铁直流电磁铁采用直流电流励磁，铁心中的磁通恒定，没有感应电动势产生，因而线圈的励磁电流由电源电压和线圈内阻决定。如果电源电压和线圈内阻不变，则励磁电流不变，所以磁动势NI也不变。因此直流电磁铁具有以下特点：2511月30学习任务二电磁铁（1）线圈中的直流励磁电流只取决于电源电压和线圈电阻，是不变的。（2）直流电磁铁在衔铁吸合过程中气隙是逐渐变小的，磁路中磁阻也逐渐变小。根据磁路欧姆定律可知，励磁电流不变时，磁通与磁阻成反比，在衔铁吸合过程中磁通逐渐变大，由此说明直流电磁铁的吸力F的大小与衔铁所处空间位置有关。电磁铁启动时，衔铁和铁芯之间的空气隙最大，此时磁路中的磁阻最大，因磁通势不变，故磁通小，磁感应强度也小，吸力最小。当衔铁完全吸合后，磁路中的磁阻最小，此时吸力最大。26交流电磁铁的供电电源极为方便，故在生产中应用很广。交流电磁铁不同于直流电磁铁中的磁场，它的磁场是交变的，设

=，则吸力的瞬时值为：11月30学习任务二电磁铁2、交流电磁铁2711月30学习任务二电磁铁吸力平均值为：

吸力最大值为：

交流电磁铁吸力

2811月30交直流电磁铁的区别：（1）交流电磁铁的吸力在零与最大值之间脉动。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，在磁极的部分端面上套一个分磁环（或称短路环），工作时，在分磁环中产生感应电流，其阻碍磁通的变化，在磁极端面两部分中的磁通

1和2之间产生相位差，相应该两部分的吸力不同时为零，实现消除振动和噪音，如图所示。而直流电磁铁吸力恒定不变；磁极处的分磁环学习任务二电磁铁2911月30学习任务二电磁铁（2）交流电磁铁中,为了减少铁损，铁心由钢片叠成；直流电磁铁的磁通不变，无铁损，铁心用整块软钢制成；（3）在交流电磁铁中，线圈电流不仅与线圈电阻有关，主要的还与线圈感抗有关。在其吸合过程中，随着磁路气隙的减小，线圈感抗增大，电流减小。如果衔铁被卡住，通电后衔铁吸合不上，线圈感抗一直很小，电流较大，将使线圈严重发热甚至烧毁；直流电磁铁的励磁电流仅与线圈电阻有关，在吸合过程中，励磁电流不变。3011月30学习任务二电磁铁引导问题2：电磁铁在汽车上的应用？1、电控燃油喷射系统中的喷油器喷油器

3111月30学习任务二电磁铁汽车电控燃油喷射系统中的喷油器，其中电磁铁中的衔铁与针阀是一体，喷油器就是采用电磁铁的电磁吸力来打开或关闭燃油计柱塞，从而控制喷油器的喷油量。当发动机ECU发出喷油信号，电磁线圈通电后，产生电磁吸力，吸引衔铁沿着轴向向上移动，并带动针阀克服弹簧弹力离开阀座，燃油即开始喷射。当发动机ECU发出停止喷油指令时，切断喷油器电磁线圈的搭铁回路，电磁吸力消失，在弹簧弹力作用下针阀关闭，喷射停止。3211月30学习任务二电磁铁2、触点式电压调节器单触点电压调节器3311月30学习任务二电磁铁触点式电压调节器通过触点开闭，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流大小。单级触点式电压调节器原理是当发电机电压低时，线圈电流小，铁心吸力小，克服不了拉簧拉力，触点闭合，励磁电流通过触点，电流较大，使电压上升。当发电机电压升高到一定值时，线圈电流增大，铁心吸力增大，克服了拉簧拉力，使触点打开，励磁电流通过电阻，电流减小，磁场减弱，电压降低。发电机电压下降后，电磁铁吸力减弱，触点又在拉簧的作用下闭合，励磁电流又增大，使电压上升，如此反复，使发电机的电压维持在一个稳定值。34引导问题3：如何利用电磁铁设计一个电铃控制电路？

步骤内容1234●各小组成员制定实施本次实训任务的具体步骤、操作方法，预期效果。11月30学习任务二电磁铁35学习任务三变压器

☆学习目标11月30知识目标1.了解变压器在汽车上的应用2.理解变压器的结构、工作原理及作用3.理解变压器的外特性技能目标1.掌握变压器使用及外特性测试方法素质目标1.规范课堂6S管理2.养成团队协作的好习惯3.养成独立思考问题的好习惯3611月30学习任务导入变压器种类很多，应用十分广泛，除我们大家熟知的电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高后进行远距离输电,到达目的地后再用变压器把电压降低以便用户使用,以此减少传输过程中电能的损耗外；工业生产设备中用到的专用变压器；电子设备和仪器中常用小功率电源变压器改变市电电压,再通过整流和滤波,得到电路所需要的电压；放大电路中用耦合变压器传递信号或进行阻抗的匹配；汽车上点火线圈等。变压器虽然大小悬殊，用途各异，但其基本结构和工作原理却是相同的。

学习任务三变压器

3711月30学习内容引导学习任务三变压器

引导问题1：变压器是如何工作的？

变压器是利用电磁感应原理制成的电气设备，其结构和符号如图所示。主要由铁心和绕组两个基本部分组成。

单向变压器的结构和符号

3811月30学习任务三变压器

变压器工作原理

3911月30学习任务三变压器

4011月30学习任务三变压器

引导问题2：汽车上为什么安装“变压器”？

点火线圈结构1-瓷杯；2-铁心；3-一次绕组；4-二次绕组；5-钢片；6-外壳；7-“-”接线柱；8-胶木盖9-高压接线柱；10-“+”接线柱或开关接线柱；11-“+”接线柱；12-附加电阻4111月30学习任务三变压器

（1）铁心由互相绝缘的条形硅钢片叠制而成，片间利用氧化油层或涂绝缘族隔离，外层套有绝缘套管，其作用是增强磁通。（2）初级绕组用导线直径为0.5～1.0mm的漆包线分层绕于初级绕组外层，以利散热，初级绕组为230～370匝。外面也包有数层绝缘纸，以增强绝缘。绕组绕好后在真空中浸以石蜡和松香混合物，进一步加强绝缘。初级绕组的作用是利用绕组内电流变化实现电磁感应。（3）次级绕组用导线直径为0.06～0.10mm的漆包线绕于铁心绝缘套管外部，约11000～26000匝。为加强绝缘和免遭机械损伤。每层导线都用绝缘纸隔开，最外层的绝缘纸数较多，或者套上纸板套管。其作用是产生互感电动势。4211月30学习任务三变压器

（4）缸套初级绕组与外壳之间装有导磁用缸套。用磁钢片卷成筒形，构成磁路的一部分，使铁心形成磁路，减少漏磁。（5）填充物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，填充变压器油时，线圈散热性较好，温升较低，且绝缘性好。（6）附加电阻三接式点火柱壳体外部装有一附加电阻，附加电阻两端连于胶木盖上的“开关”和“开关”接柱，其作用是改善点火性能。两接柱点火线圈无附加电阻，在点火开关与点火线圈“+”接柱间，连入一根附加电阻线。4311月30学习任务三变压器

引导问题3：变压器有哪些作用？

1、变电压作用变压器负载运行

4411月30学习任务三变压器

因此变压器有无负载对电压比的影响不大,可以认为负载运行时变压器原、副绕组的电压比仍然基本上等于原、副绕组匝数之比。2、变电流作用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。4511月30学习任务三变压器

电流互感器电流互感器的接线图及符号

利用电流互感器可将大电流变换为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。在使用电流互感器时，二次绕组电路是不许断开的，这一点和普通变压器不一样。此外，为了使用安全起见，电流互感器的铁心及副绕组的一端应该接地。

4611月30学习任务三变压器

测流钳

3、变阻抗作用变压器除了具有变压和变流的作用外,还有变换阻抗的作用。

4711月30学习任务三变压器

4811月30学习任务三变压器

引导问题4：什么是变压器的外特性？

变压器外特性曲线4911月30●各小组成员选择一种方式制定实施本次实训任务的具体步骤、操作方法，预期效果。步骤内容12345学习任务三变压器

50学习任务四继电器

☆学习目标11月30知识目标1.了解汽车继电器的功能及分类2.理解汽车电磁继电器的工作原理技能目标1.掌握汽车继电器的检测和使用方法素质目标1.规范课堂6S管理2.养成团队协作的好习惯3.养成独立思考问题的好习惯5111月30学习任务导入继电器是自动控制系统常用的一种电子器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控系统（又称输出回路），当控制系统的输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，被控系统的输出量将发生跃变，常见的通用继电器有电磁继电器、固态继电器、风速继电器、时间继电器、温度继电器、热继电器等。而汽车继电器是汽车中使用的继电器，大部分轿车只要掀起发动机盖都能找到继电器安装盒，在哪里我们通常可以寻觅到汽车灯光、雨刮器、起动机、空调机、电动座椅、电动门窗、防抱死装置、悬挂控制、音响等控制继电器的踪影。汽车继电器的实质是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转化电路等作用。由于汽车继电器的工作环境恶劣，所以必须保证它能经受砂尘、水、盐、油的侵害；同时，抗振、抗冲能力一定要强。学习任务四继电器

5211月30学习内容引导学习任务四继电器

引导问题1：汽车上为什么要使用继电器？汽车上使用继电器主要是由于操纵开关的触点容量较小，不能用来直接控制用电量较大的负荷，只能通过继电器的触点来控制它的通断。

车用继电器的主要功能如下：（1）小电流控制大电流；（2）减少手动开关的数量；（3）达到顺序控制用电器的目的；（4）保护较小的开关以及较细的导线，进而保证电气设备的安全有序运行；5311月30学习任务四继电器

（5）小型化的、带内部电阻/二极管的继电器可以节省装配空间，降低或消除电路中可能出现峰值电压，从而保护电控系统中的元器件，防止出现功能失误。引导问题2：汽车继电器是如何工作和分类？汽车继电器

5411月30学习任务四继电器

1、继电器的结构及