吉林大学汽车电工电子技术

Φ
I N
磁动势 F=IN 磁压F=HL 磁通Φ 磁阻Rm=L / Sμ
R
电路欧姆定律 I =U/ R
磁路欧姆定律 Φ =F/Rm
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磁路欧姆定律举例：
U U不变，I不变。 在直流磁路中，励磁电流 I ， R IN 据磁路欧姆定律 Φ ，Φ随Rm改变而变化。 Rm
(a) 传感器的结构
(b) 原理示意图
(c) 输出信号
信号转子转
空气隙变
磁阻 Rm 变
磁通 变
传感器线圈输出变化的感应电压信号
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3.2 交流铁心线圈
3.2.1 电压、电流、和磁通的关系
1. 各物理量之间的关系
i
u
Φ ：主磁通
e eσ
Φσ漏磁通
电量、磁量关系如下：
u
i (iN) iR
Φ
Φσ
e ＝－N
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按磁滞回线形状的不同，铁磁材料可分为两种 基本类型：
B
B
0
H
0
H
属于软磁材料的有： 硅钢、铸钢、坡莫合 金及铁氧体等 。
属于硬磁材料的有： 钴钢、稀土钴及镍铝 钴合金等 。
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3.1.3 磁路的欧姆定律 I E
电动势E 电压U=E 电流I 电阻R=l /S r
d e＝－N dt d
dt
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2. 电量方程
3. 电磁关系
d Φ 通常 uR、e 很小，故：u - e N dt
d (Φm sin t ) dΦ u N =N dt dt
u uR (e) (e )
= NΦm cos t = 2 fNΦm cos t
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3.3 变压器
变压器是用来改变电压大小的一种重要的 电器设备,它在电力和供电系统中占有很重要 的地位,在电子技术也得到广泛的应用。 1. 升压送电 变压器用途 2. 降压送电
3. 在电子线路中用作电源变 换、传递信号、阻抗变换等
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3.3.1 变压器的基本构造 铁心
u1
铁心
i1
Φ
u2
i2
RL
壳式
绕组 铁心
原边 绕组
单相变压器
T
副边 绕组
心式
绕组
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3.3.2 变压器的工作原理
1. 变压器的空载运行与变换电压
i0
u1 e 1
i2
u1 (i1 i0 ) Φ e1 e2
e2
u20
i2 0 时 u2 u20
E1 4.44 f N 1Φm E2 4.44 f N 2Φm
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。
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2. 磁路的基本物理量
磁感应强度（B）：磁感应强度表示磁场中 某点磁场强弱方向的物理量。
如果磁场内各点的磁感应强度大小相等，方 向相同，这样的磁场称为均匀磁场。 磁感应强度的单位是特斯拉（T）
磁通（Φ）：磁感应强度B与垂直于磁场 方向的面积S的乘积，成为通过该面积的磁 通。磁通的单位是韦伯（wb）。 Φ = BS
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第三章
3.1 3.2 3.3 磁路
铁心线圈与变压器
交流铁心线圈 变压器
3.4
3.5
直流铁心线圈在汽车上的应用
变压器在汽车上的应用
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3.1 磁 路
3.1.1 磁路的基本概念
1 . 磁路
线圈通入电流后，产生磁 通，分主磁通和漏磁通。
i
u1
线圈
Φ
Φs
u2
Φ ：主磁通 Φs ：漏磁通
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磁场强度（H）：表示磁场中与磁铁材料无关 的磁场大小和方向的物理量。磁场强度的单位是 安/米（A/m）。 H=B/µ 磁导率（µ ） ：是用来衡量物质导磁能力的 物理量，单位是亨/米(H/m) 真空磁导率 µ 0 =4π×10 －7H/m 相对导磁系数 µ /µ r=µ 0 若 µ r = 1 说明是非磁性材料，。 若 µ r >>1 说明是磁性材料即铁磁材料。
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为了减小涡流损耗，一方面采用电阻率较高的铁磁 材料（如硅钢）也可以减小涡流。 另一方面可以把整块铁心改成顺着磁场方向彼此绝 缘的硅钢片叠成。这样就可以限制涡流在较小的截面 内流过； Φ
i
ic
交流铁心线 圈的铁心都选 用0.5mm或 0.35mm 厚的彼 此绝缘的硅钢 片叠成。
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3.1.2 铁磁材料的磁性能
B ( )
大 小
H (I)
B
B
H 2.磁饱和性 磁化磁场不会 随外磁场的增 加而无限增加 的现象。 3.磁滞性
H
1.高导磁性 在外磁场H作用下 (例如铁心线圈中 的电流)，铁磁材 料内磁感应强度大 大增强，即被强烈 磁化的现象。
在交变磁场H的 作用下，磁感 应强度B落后于 H变化的现象。
U 1 E1 N 1 K U 2 E2 N 2
K为变比
结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
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2. 变压器的负载运行与变换电流 副边带负载后对磁路 i1 Φ i 2 的影响：在副边感应电压 的作用下，副边线圈中有 u1 u2 RL 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 (U1 4.44 f N1Φm ) 。带负载后磁动势的平 衡关系为：
最大值 有效值
U m 2 fNΦm
U= Um 2 4.44 fNΦm
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可见交流磁路特点是：
U Φm = 4.44 fN
F IN Φ= = Rm Rm
（U不变时， Φm 基本不变）
( I 随 Rm 变化）
3.2.2 铁心线圈的能量损耗 1. 铁心线圈电路的铜损：PCu=I R 2. 铁心线圈电路的铁损： 铁损PFe ＝磁滞损耗Ph+涡流损耗Pe
2
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1) 磁滞损耗Ph ：铁心在交变磁场内反复磁化的过程要消 耗能量，使磁铁发热。 可以证明，铁心反复磁化所消耗的能量与磁滞回线 的面积成正比。所以一般为了减小磁滞损耗，常选用 磁滞回线狭小的软磁材料制造铁心，通常采用硅钢。
Φ
ic
2)涡流损耗Pe :磁铁材料既导 磁又导电，在交变磁通通过 铁心时，在线圈和铁心中都 有感应电动势产生，在磁铁 中会出现旋涡式的电流称为 涡流。涡流在铁心中产生的 能量损耗称为涡流损耗。