汽車電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)

項(xiàng)目4：鐵芯線圈元件檢測(cè)與電路分析多媒體教學(xué)課件西安電子科技大學(xué)出版社情境導(dǎo)入：

電與磁之間有著密切的聯(lián)系，幾乎所有的電工電子設(shè)備都應(yīng)用到電磁的基本原理。對(duì)它們的分析不僅包含電路，同時(shí)還包括磁路。只有同時(shí)掌握電路與磁路的基本理論，才能對(duì)汽車電路進(jìn)行全面的分析。項(xiàng)目描述：

一臺(tái)帕薩特小轎車，汽車插上鑰匙，儀表盤各指示工作正常，點(diǎn)火開關(guān)打至“START”，汽車不能起動(dòng)，申請(qǐng)維修。完成項(xiàng)目，你需要：1.完成電磁感應(yīng)現(xiàn)象的觀測(cè)與研究2.進(jìn)行變壓器空載與負(fù)載運(yùn)行檢測(cè)3.汽車常用電磁元件的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)磁路基礎(chǔ)汽車電磁元件與電路鐵芯線圈知識(shí)導(dǎo)航：任務(wù)4.1：完成電磁感應(yīng)現(xiàn)象的觀測(cè)與研究4.1.1磁路4.1.2磁路中的基本物理量

4.1.3鐵磁材料及其特性

4.1.4磁路的基本定律4.1.5電與磁的相互作用4.1.1磁路4.1.1磁路

磁力線通過的閉合路徑稱為磁路，這條路徑主要由具有高導(dǎo)磁特性的鐵芯構(gòu)成。磁力線經(jīng)過鐵芯（即磁路的主要部分)、空氣氣隙(有時(shí)磁路沒有空氣氣隙)而閉合。1.概念？提問與答疑4.1.2磁路中的基本物理量4.1.2磁路中的基本物理量1.磁場(chǎng)強(qiáng)度H

通電的導(dǎo)線或線圈在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，用來描述磁場(chǎng)中某一點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱與方向的物理量為磁場(chǎng)強(qiáng)度H，磁場(chǎng)強(qiáng)度是矢量。磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小？方向？（單位安培/米）2.磁感應(yīng)強(qiáng)度B

帶電的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用，若垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的電磁力為F，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H有什么聯(lián)系與區(qū)別？（單位特斯拉）

方向：該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向4.1.2磁路中的基本物理量

3.磁導(dǎo)率(μ)

磁導(dǎo)率描述了物質(zhì)的導(dǎo)磁能力。（單位亨/米）磁導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)，它隨磁場(chǎng)強(qiáng)度而變化。4.1.2磁路中的基本物理量真空的磁導(dǎo)率：任意一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率μ

和真空磁導(dǎo)率μ0

的比值，稱為該物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率。4.1.2磁路中的基本物理量根據(jù)相對(duì)磁導(dǎo)率不同，物質(zhì)可分為兩大類：（1）鐵磁物質(zhì)

如鐵、鎳、鈷、鋼、鑄鐵及一些合金。電機(jī)、變壓器和電磁鐵線圈中的鐵芯都是用鐵磁物質(zhì)制成的，以增強(qiáng)磁場(chǎng)。（2）非鐵磁物質(zhì)

空氣、氧、錫、鋁、鉛等磁導(dǎo)率略大于1，稱順磁物質(zhì)。氫、銅、銀、鋅等磁導(dǎo)率略小于1，稱逆磁物質(zhì)。4.1.2磁路中的基本物理量4.磁通（Φ）

磁感應(yīng)強(qiáng)度

B

在面積

S

上的通量積分稱為磁通，單位是韋伯(Wb)。

如果是均勻磁場(chǎng)，即磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均相同，且與面積

S

垂直，則該面積上的磁通為4.1.2磁路中的基本物理量？提問與答疑4.1.3鐵磁材料及其特性4.1.3鐵磁材料及其特性

1.磁化與磁化曲線

原來沒有磁性的物質(zhì)在外磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生磁性的現(xiàn)象叫磁化。所有的鐵磁材料都能被磁化。

磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨磁場(chǎng)強(qiáng)度H變化的規(guī)律，可用B-H曲線來描述，稱為磁化曲線。

2.磁滯回線4.1.3鐵磁材料及其特性

3.鐵磁材料的特性（1）高導(dǎo)磁性由于鐵磁材料具有的高導(dǎo)磁性，在具有鐵心的線圈中通入很小的勵(lì)磁電流便可產(chǎn)生足夠大的磁通與磁感應(yīng)強(qiáng)度，在實(shí)際應(yīng)用中能做到節(jié)能省材。（2）磁飽和性鐵磁材料被磁化后，其磁感應(yīng)強(qiáng)度不再隨外磁場(chǎng)H的增強(qiáng)而增加，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度已達(dá)到飽和。（3）磁滯性4.1.3鐵磁材料及其特性

4.鐵磁材料的分類（1）軟磁材料：當(dāng)外加強(qiáng)磁場(chǎng)撤去后，其磁性迅速退去。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金、鐵氧體等（2）硬磁材料：一旦磁化后，磁性可得到長(zhǎng)久保存而不消退。如碳鋼、鐵鎳鋁合金、稀土鈷、稀土釹鐵硼等。（3）矩磁材料：較小的外磁場(chǎng)就能被磁化并達(dá)到飽和，具有較大的剩磁與較小的矯頑力。4.1.3鐵磁材料及其特性？提問與答疑4.1.4磁路的基本定律4.1.4磁路的基本定律

1.磁路歐姆定律磁動(dòng)勢(shì)：磁阻：磁路歐姆定律與電路歐姆定律有什么不一樣？磁路電路磁動(dòng)勢(shì)F電動(dòng)勢(shì)E磁通電流I磁阻電阻磁導(dǎo)率電導(dǎo)率1.磁路不能斷開電路能斷開2.定性分析定量計(jì)算4.漏磁不可避免漏電可以避免5.不是常數(shù)是常數(shù)6.分析磁場(chǎng)不分析電場(chǎng)3.磁路與電路的比較4.1.4磁路的基本定律2.磁路環(huán)路安培定律在穩(wěn)恒磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量沿任何閉合路徑的線積分，等于這閉合路徑所包圍的各個(gè)電流之代數(shù)和。這個(gè)結(jié)論稱為環(huán)路安培定理，用數(shù)學(xué)表達(dá)為：4.1.4磁路的基本定律磁路若是由不同材料、不同長(zhǎng)度、不同截面積的幾段組成，即磁路由磁阻不同的幾段串聯(lián)而成，則:4.1.4磁路的基本定律？提問與答疑4.1.5電與磁的相互作用1.磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用4.1.5電與磁的相互作用2.磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用轉(zhuǎn)矩：4.1.5電與磁的相互作用3.磁場(chǎng)對(duì)通電半導(dǎo)體元件的作用霍爾效應(yīng)：當(dāng)電流I通過放在磁場(chǎng)中的半導(dǎo)體基片(霍爾元件)且電流方向和磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，在垂直于電流和磁通的半導(dǎo)體基片的橫向側(cè)面上即產(chǎn)生一個(gè)電壓。4.1.5電與磁的相互作用？提問與答疑知識(shí)導(dǎo)航：4.2.1直流鐵心線圈任務(wù)4.2：變壓器空載與負(fù)載運(yùn)行檢測(cè)4.2.2交流鐵心線圈4.3.1變壓器4.2.1直流鐵心線圈4.2.1直流鐵心線圈1.電路關(guān)系用直流電來勵(lì)磁的鐵芯線圈稱為直流鐵心線圈。2.磁路關(guān)系3.電磁吸力4.功率損耗2.磁路關(guān)系

磁阻越小，磁通越大；

磁阻越大，磁通越小。磁通隨磁阻的變化而變化4.2.1直流鐵心線圈3.電磁吸力吸合前，電磁吸力最?。晃虾?，電磁吸力最大。4.2.1直流鐵心線圈4.功率損耗

鐵心上沒有渦流的產(chǎn)生，不損耗能量，可以用整塊軟鋼材料做成。功率損耗只存在于線圈電路。？提問與答疑4.2.2交流鐵心線圈4.2.2交流鐵心線圈1.磁路關(guān)系4.2.2交流鐵心線圈2.電路關(guān)系Φ

=Φmsinωt恒磁通原理:電源電壓的有效值U和頻率f保持不變時(shí)，只要線圈的匝數(shù)N保持定值，主磁通的最大值Φm就基本不變。作用：分析交流磁路和交流電機(jī)、交流繼電器4.2.2交流鐵心線圈3.電磁吸力

線圈加正弦交流電壓U,產(chǎn)生的磁通Φ也按正弦規(guī)律變化，則電磁吸力在零與最大值之間脈動(dòng)。4.2.2交流鐵心線圈4.功率損耗4.2.2交流鐵心線圈？提問與答疑4.3.1變壓器4.3.1變壓器1.變壓器結(jié)構(gòu)與工作原理鐵芯一次繞組（原邊繞組）（初級(jí)）二次繞組（副邊繞組）（次級(jí)）電源負(fù)載4.3.1變壓器（1）電壓變換

變壓器原邊繞組施加額定電壓，副邊繞組開路的情況，稱為空載運(yùn)行4.3.1變壓器（2）電流變換當(dāng)變比不變，負(fù)載增加，和增加，和也要相應(yīng)地增大，以抵償副繞組的電流和磁通勢(shì)對(duì)主磁通的影響，維持主磁通的最大值近似不變。4.3.1變壓器（3）阻抗變換變壓器同名端的判定4.3.1變壓器2.變壓器的同名端（1）同名端（同極性端）

同名端就是當(dāng)電流從兩個(gè)線圈的同極性端流入(或流出)時(shí)，產(chǎn)生的磁通的方向相同；或者當(dāng)磁通變化(增大或減小)時(shí)，在同極性端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性也相同。AXax**（2）判斷同名端的意義

變壓器的原邊或副邊有兩個(gè)繞組時(shí)，若將兩個(gè)繞組串聯(lián)或并聯(lián)，必須先知道兩個(gè)繞組的同名端，否則將可能造成事故的發(fā)生。例：已知12端與34端電壓分別是110V，需兩種電壓（220V/110V）切換：220V：聯(lián)結(jié)2－3110V：聯(lián)結(jié)1－3，2－44.3.1變壓器1324**+-+-4.3.1變壓器問題1：在110V

情況下，如果只用一個(gè)繞組（N），行不行？**1324若兩種接法鐵芯中的磁通相等，則：1,32,4N4.3.1變壓器問題2：如果兩繞組的極性端接錯(cuò)，結(jié)果如何？**1324

’兩個(gè)線圈中的磁通抵消24腳相連，13腳輸出：感應(yīng)電勢(shì)4.3.1變壓器23腳相連，14腳相連：+-**1324

’110V+-內(nèi)部構(gòu)成短路，電流很大。燒毀4.3.1變壓器（3）變壓器繞組同名端的判斷100V~561234交流電壓法：a.次級(jí)1、2與3、4任意兩引腳相連（連2、3腳）：b.初級(jí)輸入較低電壓（100V）要求：判斷次級(jí)兩個(gè)線圈的同名端步驟：c.測(cè)量電壓、、。d.判斷說明1、3（2、4）腳為同名端說明1、4（2、3）腳為同名端12.6？提問與答疑變壓器的外特性與特殊變壓器4.3.1變壓器3.變壓器的外特性

變壓器原邊電壓為定值，負(fù)載性質(zhì)一定時(shí)，變壓器副邊電壓會(huì)隨副邊電流的增大而下降，這就是變壓器的外特性。這條特性曲線在哪里出現(xiàn)過？4.3.1變壓器4.特殊變壓器（1）自耦變壓器4.3.1變壓器（2）電流互感器用來擴(kuò)大測(cè)量交流電流的量程一次繞組串聯(lián)在被測(cè)電路中二次繞組接電流表鉗形電流表無(wú)需斷開被測(cè)線路，一次繞組即為待測(cè)電流導(dǎo)線。？提問與答疑知識(shí)導(dǎo)航任務(wù)4.3：汽車常用電磁元件的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)4.3.2汽車點(diǎn)火線圈4.3.3電磁鐵4.3.4電磁閥4.3.5繼電器4.3.6磁感應(yīng)式傳感器4.3.2汽車點(diǎn)火線圈4.3.2汽車點(diǎn)火線圈1.點(diǎn)火線圈的作用

點(diǎn)火線圈的作用就是將蓄電池提供的12V直流電壓變成20~30KV左右的高壓。4.3.2汽車點(diǎn)火線圈2.點(diǎn)火線圈的類型與結(jié)構(gòu)磁路結(jié)構(gòu)

（1）開磁路點(diǎn)火線圈

缺點(diǎn)：

體積大，轉(zhuǎn)換效率低4.3.2汽車點(diǎn)火線圈2.點(diǎn)火線圈的類型與結(jié)構(gòu)（2）閉磁路點(diǎn)火線圈

結(jié)構(gòu)

磁路

缺點(diǎn)：

體積小，轉(zhuǎn)換效率高4.3.2汽車點(diǎn)火線圈3.點(diǎn)火線圈的萬(wàn)用表檢測(cè)（1）檢查初級(jí)繞組電阻，用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量“+”“-”端子間的電阻，初級(jí)繞組匝數(shù)少，故電阻值較小，一般（冷態(tài)）為1.3~1.6?。（2）檢查次級(jí)繞組電阻。用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量“+”與中央高壓端子間的電阻。次級(jí)繞組匝數(shù)多，故電阻值較大，一般（冷態(tài)）為10.7K?~14.5K?。（3）檢查附加電阻器的電阻。具有附加電阻的點(diǎn)火線圈，用萬(wàn)用表直接測(cè)量電阻器的的電阻值，一般（冷態(tài)）為1.3~1.5?。？提問與答疑汽車點(diǎn)火電路4.3.2汽車點(diǎn)火線圈4.點(diǎn)火電路（1）傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)4.3.2汽車點(diǎn)火線圈低壓回路:高壓回路:4.3.2汽車點(diǎn)火線圈

傳統(tǒng)點(diǎn)火電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，

應(yīng)用較早。

缺點(diǎn)是工作可靠性差，點(diǎn)火狀況受轉(zhuǎn)速、觸點(diǎn)技術(shù)影響較大，需經(jīng)常維修、調(diào)整，現(xiàn)已淘汰。結(jié)論4.3.2汽車點(diǎn)火線圈（2）電子點(diǎn)火系統(tǒng)

普通電子點(diǎn)火系統(tǒng)原理圖

具有次級(jí)電壓上升速度更快，點(diǎn)火能量大，對(duì)火花塞積炭不敏感，高速點(diǎn)火可靠等優(yōu)點(diǎn)。4.3.2汽車點(diǎn)火線圈（3）微機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)原理圖可使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際點(diǎn)火提前角接近理想點(diǎn)火提前角。在各種運(yùn)行條件下，點(diǎn)火提前角可獲得精確的控制，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)、排放污染最低、油耗最小。4.3.3電磁鐵4.3.3電磁鐵

電磁鐵是利用鐵芯線圈通電后產(chǎn)生的吸引力使銜鐵動(dòng)作，銜鐵的動(dòng)作可以使其他機(jī)械裝置產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，而完成某一個(gè)所執(zhí)行的動(dòng)作。4.3.3電磁鐵1.電磁鐵的結(jié)構(gòu)4.3.3電磁鐵2.電磁鐵的類型按勵(lì)磁電流：直流交流結(jié)構(gòu)基本相同3.電磁鐵的應(yīng)用電磁鐵：銜鐵或鐵芯(柱塞)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以完成某一執(zhí)行動(dòng)作；電磁閥：鐵芯(柱塞)的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)的是某個(gè)流體管路中的閥片(或閥球)的打開或閉合；繼電器：銜鐵運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)的是受控電路中觸點(diǎn)的打開或閉合。？提問與答疑4.3.4電磁閥4.3.4電磁閥

電磁閥(Electromagneticvalve)是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器。在工業(yè)控制系統(tǒng)中用來調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)，并不限于液壓與氣動(dòng)控制。1.電磁閥結(jié)構(gòu)與電路符號(hào)4.3.4電磁閥4.3.4電磁閥2.汽車電磁閥的工作方式（1）開關(guān)式電磁閥只有全開與全關(guān)兩種工作狀態(tài)

開關(guān)式電磁閥其工作電壓是恒定不變的，可與電源電壓直接相連（2）脈沖式電磁閥4.3.4電磁閥脈沖控制波形控制油路中油的流量與油壓的大小

脈沖電磁閥受脈沖信號(hào)控制，一般電磁閥不與電源直接相連。（3）電磁閥的檢測(cè)4.3.4電磁閥（1）電磁線圈的檢測(cè)

選擇萬(wàn)用表的電阻擋，測(cè)量電磁線圈的電阻值，應(yīng)符號(hào)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)電阻值為零或無(wú)窮大時(shí)，說明線圈有短路或開路的故障。

當(dāng)電磁線圈通電后，用小螺絲刀放置于電磁線圈側(cè)，應(yīng)感覺到磁性。（2）閥芯的檢測(cè)

電磁閥不通電，在非連接端側(cè)按要求加壓縮氣體，應(yīng)不漏氣。電磁閥加額定電壓，則電磁閥按要求打開。4.電磁閥的常見故障4.3.4電磁閥（1）電磁閥通電后不工作。首先可用小螺絲刀感覺是否有磁性，若有磁性，則進(jìn)一步檢查閥芯。若無(wú)磁性則檢查電源是否連接，信號(hào)電壓是否低于額定值、接口是否脫焊、線圈是否短路、斷路。

（2）電磁閥不能關(guān)斷。首先檢測(cè)閥芯是否能工作正常，再檢測(cè)控制信號(hào)頻率是否與電磁閥不匹配。（3）泄漏。泄漏一般由密封老化引起或安裝松動(dòng)。？提問與答疑4.3.5繼電器1.繼電器的結(jié)構(gòu)類型與電路符號(hào)4.3.5繼電器

繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。

電磁式繼電器4.3.5繼電器常用插接繼電器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)及插座插腳布置圖4.3.5繼電器2.繼電器的檢測(cè)與故障（1）繼電器的檢測(cè)

斷電測(cè)量：

選擇萬(wàn)用表的電阻擋，測(cè)量勵(lì)磁繞組之間的電阻值，應(yīng)該符號(hào)技術(shù)要求（正常電阻值在一百至幾百歐姆），否則應(yīng)予以更換。選擇萬(wàn)用表的電阻擋或通斷擋，測(cè)量常閉觸點(diǎn)與常開觸點(diǎn)，應(yīng)為零（接近于零）或者無(wú)窮大。

通電測(cè)量：

將繼電器額定工作電壓加到勵(lì)磁繞組，（正常可聽到輕微的咔噠聲，說明觸點(diǎn)已動(dòng)作）用萬(wàn)用表電阻擋或通斷擋測(cè)量常閉觸點(diǎn)與常開觸點(diǎn)，應(yīng)為無(wú)窮大與零（接近于零）4.3.5繼電器（2）繼電器故障

一感應(yīng)機(jī)構(gòu)勵(lì)磁繞組開路或燒蝕，繞組接口接觸不良或脫焊；二是執(zhí)行機(jī)構(gòu)觸點(diǎn)接觸不良、燒蝕、粘連。值得注意的是，當(dāng)繼電器所加電壓低于額定電壓時(shí)，也將導(dǎo)致觸點(diǎn)不動(dòng)作。？提問與答疑4.3.5繼電器電路分析4.3.5繼電器電路分析控制回路：

繼電器線圈通電回路，結(jié)果是觸點(diǎn)斷開或閉合。主回路：

執(zhí)行器（負(fù)載）通電回路，從而完成某一功能。4.3.5繼電器3.