磁路和铁芯线圈电路

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1、第三章磁路和铁芯线圈电路3.1磁路和铁磁性材料3.2磁路基本定律及其应用3.3铁芯线圈和电磁铁3.4变压器3.5汽车继电器电路分析3.6汽车点火线圈和传统点火系统工作过程3.1磁路和铁磁性材料3.1.1磁场的基本物理量3.1.2铁磁性材料3.1.3汽车中的霍尔元件所谓磁路，就是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磁场的基本物理量1．磁感应强度和磁通电磁力的大小就与磁感应强度（B）、电流（I）、垂直于磁场的导体有效长度L成正比，公式为F=BIL（3-1）磁通（Φ）是一个反映一定区域磁场强弱

2、、方向等状况的物理量。Φ=BS（3-2）图3-2载流导体受电磁力作用磁导率（µ）是用来衡量物质导磁性能的物理量。（3-3）（3-4）2．磁导率和磁场强度图3-3直导体周围的磁场3.1.2铁磁性材料1．铁磁性材料特点（1）磁化曲线—高导磁性和磁饱和性图3-4B=f（H）磁化曲线图3-5磁滞回线（2）磁滞回线—磁滞性按照铁磁性材料磁滞回线的形状以及在工程中的用途不同，铁磁性材料可分为3大类，即软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。2．铁磁性材料分类图3-6铁磁性材料分类3.1.3汽车中的霍尔元件1．霍尔效应和霍尔元件图3-7霍尔效应霍

3、尔电压为（3-7）式中，KH—霍尔元件灵敏度，大小由霍尔元件的半导体材料及几何尺寸决定。图3-8（c）所示为霍尔元件的基本检测电路，实际应用中可以把激励电流（I）或磁感应强度（B）作为输入信号进行检测。图3-8霍尔元件结构及基本检测电路霍尔式曲轴位置传感器利用触发叶片或轮齿改变通过霍尔元件的磁感应强度（B），从而使霍尔元件产生脉冲的霍尔电压信号，经放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号。2．霍尔元件在汽车中的应用图3-9霍尔式曲轴位置传感器1—霍尔元件2—磁极3—转子叶片3.2.1磁路的欧姆定律3.2.2磁路的基尔霍夫定律

4、3.2.3磁路定律在汽车中的应用—磁感应点火信号发生器3.2磁路基本定律及其应用一段磁路，设长为l，磁路截面积为S，磁力线均匀分布于横截面上，可知经变换，得磁通（Φ）为（3-8）3.2.1磁路的欧姆定律式中，Um—磁路的磁位差，单位为安培（A），Um=Hl；Rm—磁路的磁阻，单位为1/亨（1/H），。3.2.2磁路的基尔霍夫定律1．基尔霍夫磁通定律写成一般形式为（3-9）∑(Hl)=∑(NI)=∑(F)（3-10）式中，NI—磁路的磁动势（F），单位为安培（A）；Hl—磁位差Um。2．基尔霍夫磁位差定律图3-11基尔霍夫磁

5、位差定律【例3-1】图3-12所示为一无分支磁路，磁路中磁通为顺时针方向，试对磁路进行分段，并写出该磁路的磁位差平衡式。图3-12无分支磁路表3-1磁路与电路对照表磁路电路磁通（Φ）电流（I）磁位差（Um）电压（U）磁动势（F）电动势（E）磁阻Rm=l/μS电阻R=l/rS磁导率（μ）电导率（r）欧姆定律Φ=Um/Rm欧姆定律I=U/R基尔霍夫定律∑Φ=0∑Hl=∑NI基尔霍夫定律∑I=0∑IR=∑U汽车点火系统的作用是为汽油发动机汽缸内已压缩的可燃混合气提供足够能量的电火花，使发动机能及时、迅速地燃烧做功。点火系统应在发

6、动机各种工况和使用条件下，均应保证可靠而准确地点火。3.2.3磁路定律在汽车中的应用—磁感应点火信号发生器图3-13磁感应式点火信号发生器1—信号转子2—永久磁铁3—铁芯4—磁通5—传感线圈6—空气隙图3-14信号转子旋转的3个不同状态1—信号转子2—传感线圈3—铁芯4—永久磁铁如图3-14所示，通过对信号转子旋转的3个不同状态的分析，得到传感线圈中磁通和感应电动势的波形变化如图3-15所示。3.3铁芯线圈和电磁铁3.3.1铁芯线圈的交流电路分析3.3.2铁芯线圈的功率损耗3.3.3电磁铁根据基尔霍夫定律得（3-14）3.

7、3.1铁芯线圈的交流电路分析图3-16铁芯线圈电路式中，铜耗，它与电流的平方成正比。铁耗包含两部分损耗—磁滞损耗（ph）和涡流损耗（pe）。3.3.2铁芯线圈的功率损耗（3-18）（1）磁滞损耗铁芯既能导磁，也能导电，因此当磁通交变时，在铁芯截面中产生感应电动势，继而产生漩涡状的感应电流，称之为涡流。涡流是电磁感应的一种特殊形式，如图3-17所示。（2）涡流损耗图3-17涡流图3-18Φ=f（i）曲线图3-19电磁铁的结构1—铁芯2—线圈3—衔铁根据电磁铁线圈中所通过的电流不同，可分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类。3.3.

8、3电磁铁1．直流电磁铁直流电磁铁的励磁电流是直流。F=4B02S×105（3-21）Fav=2Bm2S×105（3-22）2．交流电磁铁由于交流电磁铁的吸力随时间在0与最大值之间变化，因而衔铁要发生震动而引起噪声。为改善电磁铁工作时的震动和噪声现象，可以在铁芯的局部端面上嵌装一个短路环，又称分磁环，如图