3. 2变压器(课件）-高二《汽车电工电子基础》同步教学（北京理工大学出版社）

任务3. 2变压器 变压器是根据电磁感应原理工作的一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。它的基本作用是将一种等级的交流电变换成另外一种等级的交流电。 活动3. 2. 1变压器的结构 变压器基本组成部分为闭合铁芯和线圈绕组，如图3一6所示。 1.铁芯 铁芯构成变压器的磁路，为了减少铁损，提高磁路的导磁性能，一般由0. 35~0. 55 mm的表面绝缘硅钢片交错叠压而成。根据铁芯的结构不同，变压器可分为芯式(小功率)和壳式(容量较大)两种。 2.绕组 下一页 返回 任务3. 2变压器 绕组即线圈，是变压器的电路部分，用绝缘导线绕制而成，有原绕组、副绕组之分。与电源相连的称为原绕组(或称初级绕组、一次绕组)，与负载相连的称为副绕组(或称次级绕组、二次绕组)。 3.冷却系统 由于铁芯损失而使铁芯发热，因此变压器要有冷却系统。小容量变压器采用自冷式，而中大容量的变压器采用油冷式。 活动3.2.2单相变压器的工作原理 在原绕组上接入交流电压u1时，原绕组中便有电流i1通过。原绕组的磁动势 产生的磁通绝大部分通过铁芯而闭合，从而在副绕组中感应出电动势。 上一页 下一页 返回 任务3. 2变压器 如果副绕组接有负载，那么副绕组中就有电流i2通过。副绕组的磁动势i2 N2也产生磁通，其绝大部分也通过铁芯而闭合。因此，铁芯中的磁通是一个由原、副绕组的磁动势共同产生的合成磁通，称为主磁通，用Φ表示。主磁通穿过原绕组和副绕组，而在其中感应出的电动势分别为e1和e2。此外，原、副绕组的磁动势还分别产生漏磁通Φ σ1和Φ σ2，从而在各自的绕组中分别产生漏磁动势eσ1和 σ2如图3-7(a)所示。 变压器有以下三种功能。 1.电压变换 由于原绕组的电阻R1和感抗X1(或漏磁通)较小，因而它们两端的电压降也较小，与主磁电动势E1比较起来，可以忽略不计，于是 上一页 下一页 返回 任务3. 2变压器 同理可得副边电路的电压与电动势的有效值为 变压器空载时 原、副绕组的电压之比为 可见，当电源电压一定时只要改变匝数比，就可得出不同的输出电压。K>1，为降压变压器;K<1，为升压变压器。 上一页 下一页 返回 任务3. 2变压器 变比在变压器的铭牌上注明，它通常以“6 000/400 V”的形式表示原、副绕组的额定电压之比，此例表明这台变压器的原绕组的额定电压为6 000 V，副绕组的额定电压为400 V 所谓副绕组的额定电压是指原绕组加上额定电压时副绕组的空载电压。由于变压器有内阻抗压降，所以副绕组的空载电压一般应较满载时的电压高5%~10% 。 2.电流变换 变压器的额定电流 是指变压器在长时连续工作运行时原、副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。 副绕组的额定电压与额定电流的乘积称为变压器的额定容量，即 上一页 下一页 返回 任务3. 2变压器 它是视在功率(单位是伏安)，与输出功率(单位是瓦)不同。 3.阻抗变换 变压器不但可以变换电压和电流，还有变换阻抗的作用，以实现“阻抗匹配”。负载阻抗ZL接在变压器副边，所谓等效，就是输入电路的电压、电流和功率不变。就是说，直接接在电源上的阻抗Z ′ L和接在变压器副边的负载阻抗ZL是等效的。 Z ′ L与ZL的关系推导如下: 上一页 下一页 返回 任务3. 2变压器 所以 匝数比不同，负载阻抗ZL折算到(反映到)原边的等效阻抗Z ′ L也不同。我们可以采用不同的匝数比，把负载阻抗变换为所需要的、比较合适的数值，这种做法通常称为阻抗匹配。 上一页 返回 任务3. 3点火线圈 随着汽车汽油发动机向高转速、高压缩比、大功率、低油耗和低排放的方向发展，传统的点火装置已经不适应使用要求。点火装置的核心部件是点火线圈和开关装置，提高点火线圈的能量，火花塞就能产生足够能量的火花，这是点火装置适应现代发动机运行的基本条件。 点火线圈依照磁路分为开磁式及闭磁式两种。传统的点火线圈是用开磁式，其铁芯用0. 3 mm左右的硅钢片叠成，铁芯上绕有次级与初级线圈。闭磁式则采用铁芯绕初级线圈，外面再绕次级线圈，磁感线由铁芯构成闭合磁路。闭磁式点火线圈的优点是漏磁少、能量损失小、体积小，因此电子点火系统普遍采用闭磁式点火线圈。 下一页 返回 任务3. 3点火线圈 活动3. 3. 1传统点火线圈—开磁路点火线圈 点火线圈的内部结构如图3一8所示，主要由铁芯、一次与二次绕组、壳体及附加电阻等组成。 点火线圈的铁芯导磁性良好，用0. 3~0. 5 mm厚相互绝缘的高导磁率硅钢片叠成，以减少涡流损耗。在铁芯外面套上绝缘的纸板套管，二次绕组就分层绕在这个套管上，为了加强绝缘和免受机械伤害，每层高压绕组间都用电缆纸隔开，而且最外层要多包几层或套上纸板套管。 一次绕