5.6 变压器与点火线圈（课件）《汽车电工电子基础》同步精品课堂（人交版·第2版）

5.6 变压器与点火线圈 汽车电工电子基础人交版·第2版 同步精品课堂—中职专业课 1 学习目标 学习目标 理解变压器的工作原理 掌握变压器的测量方法 了解变压器的结构 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 结构和工作原理 变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，它可以把某一电压、电流 的交流电能变换成同频率的另一电压、电流的交流电能，具有变换电压和电流的 作 用 。 01 此外，变压器还具有变换阻抗的作用。在电子线路中，除电源变压器外，变压器还用来耦合电路、传递信号并实现阻抗匹配。变压器的种类很多，但是它们 的基本结构和工作原理是一样的。 02 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 ① 变压器的基本结构 01 变压器因使用场合、工作要求不同，有各种各样的结构，但其基本结构都一 样，即主体由铁芯和绕组(线圈)两部分组成。 铁芯是变压器的磁路部分，一般选 用磁滞损耗很小的硅钢片叠装而成，为了减少涡流损失，片与片之相互绝缘。 02 03 组是变压器的电路部分，通常用绝缘铜线或铝线绕制而成。与电源相接的绕组 称为一次绕组(原绕组),又称一次侧；与负载相接的绕组称为二次绕组(副绕 组),又称二次侧。 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 ① 变压器的基本结构 按绕组与铁芯的安装位置，变压器可分为芯式和壳式两种。芯式变压器的 绕组套在各铁芯柱上，如图所示； 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 ① 变压器的基本结构 壳式变压器的绕组套在中间的铁芯柱 上，绕组两侧被外侧铁芯柱包围，如图所示。 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 ① 变压器的基本结构 图是变压器在电路中 的符号。一般电力变压器采用芯式，小型变压器多采用壳式。 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 变压器的工作原理和特性 图所示是变压器的原理图。为了便于分析，将高压绕组和低压绕组 分别画在两边。 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 变压器的工作原理和特性 为了便于分析，将高压绕组和低压绕组 分别画在两边。 01 与电源相连的称为一次绕组(或称初级绕组),与负载相连的 称为二次绕组(或称次级绕组)。 02 一次、二次绕组的匝数分别为N₁ 和 N₂, 当一 次绕组接上交流电压时，一次绕组中便有电流通过。 03 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 变压器的工作原理和特性 一次绕组的磁路产生的磁 通绝大部分通过铁芯而闭合，从而在二次绕组中感应出电动势。 04 如果二次绕组 接有负载，那么二次绕组中就有电流通过。二次绕组也产生磁通，其绝大部分 也通过铁芯而闭合。 05 因此，铁芯中的磁通是一个由一次、二次绕组的磁通势共 同产生的合成磁通，它称为主磁通，主磁通穿过一次绕组和二次绕组而在其中 分别感应出电动势。 06 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 此外，一次、二次绕组的磁通势还分别产生漏磁通。在理想情况下(暂不计其他能量损耗),讨论变压器的电压变换、电流变换及阻抗变换。 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 1)电压变换 电压变换 例如： 6000V/400V(K=15) 。 这表示一次绕组的额定电压(即一次绕组上应加的电压) U=6000 V,二次绕组的额定电压U=400V 。 由于变压器有内阻抗压降，所以，二 次绕组的空载电压一般应较满载时的电压高5%～10% 当电源电压u₁ 一定时，只要改变匝数比K, 就可得出不同的输出电压 u₂。变比在变压器的铭牌上注明，它表示一次、二次绕组的额定电压之比。 一次、二次绕组的电压之比为K, 称为变压器的变比，亦即一次、二次绕组的 匝数比。 01 02 03 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 2)电流变换 电流变换 可见，变压器中的电流虽然由负载 的大小确定，但是一次、二次绕组中电流的比值是基本不变的。 因此，有负载时产生主磁通的一次、二次绕组的合成磁动势和 空载时产生主磁通的一次绕组的磁动势基本相等，此时，变压器一次、二次绕组 的电流之比近似等于它们的匝数比的倒数。 当电源电压和频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载 时是基本恒定的。 01 02 03 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 2)电流变换 电流变换 它是负载功率(单位是 V·A), 与输出功率(单位是W) 不同。 二次绕 组的额定电压与额定电流的乘积称为变压器的额定容量 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。 04 05 06 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 3)阻抗变换 阻抗变换 因匝数比不同，负载阻抗模折算到(反映到)一次侧的等 效阻抗模也不同。可以用不同的匝数，把负载阻抗模变换为所需要的、比较合适 的数值，这种做法称为阻抗匹配。 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模和接在变压器二次侧的负载阻抗模是等效的，两者的 关系可通过计算得出。 变压器能起变换电压和变换电流的作用。此外，它还有变换负载阻抗的作 用，以实现“匹配”。 01 02 03 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 4)变压器的频率特性 变压器的频率特性 一次电感越小，信号的低频分量幅度就减少；漏感越大，高频分量幅度就 越小。 但实际上，由于变压器 一次电感和漏感的影响，对不同频率分量传输能力并不一样，使得信号产生失 真。 用于传输信号的变压器，由于信号具有一定的频率宽度，通常要求变压器 对不同频率分量的信号电压，均匀而且不失真地传输。 01 02 03 一、变压器的结构和工作原理 新知学习 5)变压器的损耗与效率 和交流铁芯线圈一样，变压器的功率损耗包括铁芯中的铁损和绕组上的铜 损两部分。 01 铁损的大小与铁芯内磁感应强度的最大值有关，与负载大小无关，铜 损与负载大小(正比于电流平方)有关。 02 二、变压器在汽车上的应用 新知学习 汽车上最常见的变压器就是点火线圈，它能将汽车电源系统提供的低压变为高达几千伏甚至上万伏的高压，用于点燃发动机内的汽油混合气。常见的点火线圈有开磁路和闭磁路两种。 开磁路式点火线圈的结构如图所示，点火线圈的上端装有胶木盖，其中 央突出部分为高压接线柱，其他的接线柱为低压接线柱。根据低压接线柱的数 目不同，点火线圈有二接线柱式和三接线柱式之分。 二、变压器在汽车上的应用 新知学习 汽车上最常见的变压器就是点火线圈，它能将汽车电源系统提供的低压变为高达几千伏甚至上万伏的高压，用于点燃发动机内的汽油混合气。常见的点火线圈有开磁路和闭磁路两种。 二、变压器在汽车上的应用 新知学习 为了减少涡流和磁滞损耗，铁芯由硅钢片叠成，包在硬纸板套内，其上绕有 二次绕组，它用直径为0.06~0.10mm的漆包线，绕11000~26000匝(如东风 EQ1090 型汽车用DQ125 型点火线圈，为线径是0.08mm的漆包线，绕23200 匝)。 一次绕组绕在二次绕组的外边，以利于散热。 二、变压器在汽车上的应用 新知学习 一次绕组用直径为0.5~ 1.0mm 的漆包线，绕230~370匝(DQ125 型点火线圈一次绕组是直径为0.75mm 漆包线，绕290匝)。绕组绕好后，在真空中浸以石蜡和松香的混合物，以增强绝 缘。 二、变压器在汽车上的应用 新知学习 绕组和外壳之间，装有导磁用的钢片，用来加强磁通，外壳的底部有瓷杯，以 防高压电击穿二次绕组的绝缘向铁芯和外壳放电。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，前者称为干式点火线圈，后者称为油浸式点 火线圈。 二、变压器在汽车上的应用 新知学习 当一次电流流过一次绕组时，使铁芯磁化，其磁路如图所示。 二、变压器在汽车上的应用 新知学习 由于磁路 的上、下部分都是从空气中通过的，铁芯未构成闭合磁路，所以称为开磁路点火线圈。 两接线柱式点火线圈的低压接线柱上分 别标有“+”“-”的标记。三接线柱式点火线圈 与两接线柱式的主要区别是外壳上装有一个附 加电阻，为固定该电阻，又增加了一个低压接线 柱。附加电阻就接在标有“开关”和“+”的两接 线柱上(图)。 二、变压器在汽车上的应用 新知学习 由于磁路 的上、下部分都是从空气中通过的，铁芯未构成闭合磁路，所以称为开磁路点火线圈。 附加电阻可由低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝 制成，具有受热时电阻迅速增大，而冷却时电阻 迅速降低的特性。因此，在发动机工作时，可自 动调节一次电流，改善高速时的点火特性。 项目实训 新知学习 通过以上学习，具备了一定的理论知识，下面将进行实训。首先，准备实训需要使用的积木板、器材 项目实训 新知学习 读识积木板原理图，互感线圈分一次绕组 和二次绕组，通常一次绕组通电，二次绕组感 应出电压 实训步骤：变压器的测量 项目实训 新知学习 用万用表欧姆挡测量一次绕组阻值为 （ ）,若阻值无穷大说明 （ ） 实训步骤：变压器的测量 项目实训 新知学习 用万用表欧姆挡测量二次绕组阻值为 （ ） 。若阻值无穷大说明（ ） 实训步骤：变压器的测量 项目实训 新知学习 读识积木板原理图，变压器分一次绕组和 两个二次绕组，通常一次绕组通电，二次绕组 感应出电压 实训步骤：变压器的测量 项目实训 新知学习 用万用表欧姆挡测量一次绕组阻值 为（ ） 实训步骤：变压器的测量 项目实训 新知学习 用万用表欧姆挡测量二次绕组3、4端阻值 为（ ） 实训步骤：变压器的测量 项目实训 新知学习 用万用表欧姆挡测量二次绕组5、6端阻值 为（ ） ,通过以上测量你能判别变压器 是属于（ ）(填“升压”“降压”),为 什么? 实训步骤：变压器的测量 随堂练习 (1)简述开磁路点火线圈结构。 (2)简述变压器的频率特性。 课堂练习 汽车点火线圈的初级线圈和次级线圈的匝数关系是（ ） A. 初级线圈匝数多于次级线圈 B. 初级线圈匝数少于次级线圈 C. 初级线圈匝数等于次级线圈 D. 初级线圈匝数与次级线圈无关 答案：B 解析：点火线圈是一个升压变压器，次级线圈匝数远多于初级线圈，从而将低压电转换为高压电。 课堂练习 点火线圈将电源的低压电转变为高压电的基本原理是（ ） A. 电磁感应 B. 电流热效应 C. 电容充放电 D. 电阻变化 答案：A 解析：点火线圈利用电磁感应原理，通过初级线圈的电流变化在次级线圈中感应出高压。 课堂练习 点火线圈的次级线圈产生高压电的条件是（ ） A. 初级线圈持续通电 B. 初级线圈断电瞬间 C. 初级线圈通电瞬间 D. 初级线圈电流稳定 答案：B 解析：当初级线圈断电瞬间，磁通量变化率最大，次级线圈感应出高压。 课堂练习 点火线圈的铁芯一般采用（ ） A. 硅钢片叠成 B. 整块铁芯 C. 铜芯 D. 铝芯 答案：A 解析：点火线圈的铁芯通常由硅钢片叠成，以减少涡流损耗，提高效率。 课堂练习 现代汽车中常用的点火线圈类型是（ ） A. 开磁路点火线圈 B. 闭磁路点火线圈 C. 半开磁路点火线圈 D. 无磁路点火线圈 答案：B 解析：闭磁路点火线圈的磁路闭合，能量转换效率高，被广泛应用。 课堂练习 点火线圈直接点火方式的优点是（ ） A. 点火能量小 B. 点火时间延迟 C. 点火能量大且精确控制 D. 成本低 答案：C 解析：点火线圈直接点火方式为每个汽缸单独配备点火线圈，点火能量大且能精确控制。 课堂练习 桑塔纳2000型轿车的点火系为（ ）式电子点火系 A. 磁感应 B. 霍尔 C. 光电 D. 电磁 答案：C 解析：在数字电路中，三极管主要用作开关元件 答案：B 解析：霍尔式电子点火系通过霍尔元件检测转子位置，控制点火时刻。 课堂练习 以下哪种点火线圈适用于高能点火系统（HEI）？ A. 普通点火线圈 B. 高能点火线圈 C. 低阻抗点火线圈 D. 高阻抗点火线圈 答案：B 解析：高能点火线圈（HEI）能够提供更高的点火能量，适用于高能点火系统。 课堂小结 感谢观看 $$