汽車電工與電子基礎(chǔ)正弦交流電

1、汽車電工與電子基礎(chǔ)正弦交流電第1頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四一、正弦交流電的基本概念二、電容器與電感器四、RLC串聯(lián)電路五、三相正弦交流電路單元小結(jié)三、單相正弦交流電路返回2第2頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四學(xué)習(xí)目標(biāo)完成本單元學(xué)習(xí)后，你應(yīng)能：1.了解單相交流電路中的基本概念；2.理解正弦交流電的三要素；3.了解正弦交流電的周期、頻率、角頻率之間的關(guān)系；4.正確描述電容器與電感器的概念和特性；5.掌握正弦交流電路中RLC串聯(lián)電路的特點(diǎn)；6.了解三相電源的概念。建議學(xué)時：10學(xué)時目錄頁前一頁3第3頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分

2、，星期四一、正弦交流電的基本概念1.正弦交流電的概念2.正弦交流電的三要素目錄頁前一頁4第4頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四1.正弦交流電的概念交流電是指大小和方向都隨時間作周期性變化的交變電動勢、電壓、電流的總稱。正弦交流電是指按正弦規(guī)律變化的交流電。目錄頁前一頁5第5頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四2.正弦交流電的三要素1）最大值2）頻率（周期、角頻率）3）初相位4）有效值目錄頁前一頁6第6頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四正弦交流電的電流波形圖目錄頁前一頁7第7頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四1

3、）最大值 正弦交流電中最大的瞬時值稱為最大值，也稱振幅或峰值。目錄頁前一頁8第8頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四2）頻率（周期、角頻率）正弦交流電循環(huán)變化一周的時間稱為周期。單位時間內(nèi)包含的周期數(shù)稱為頻率。頻率和周期互為倒數(shù)。目錄頁前一頁9第9頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四3）初相位 相位表示正弦量在某一時刻所處的狀態(tài)的物理量。 相位是決定正弦交流電在某一時刻所處的狀態(tài)，初相位則確定正弦交流電在計時起點(diǎn) t = 0時的初始值。目錄頁前一頁10第10頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四 例題2-1：正弦交流電的電流振幅值Im=

4、20A、頻率f=50Hz，初相位i=/4。 求：當(dāng)t=0時，電流i的瞬時值是多少？目錄頁前一頁11第11頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四做一做當(dāng) t = 2ms時，電流i的瞬時值是多少？目錄頁前一頁12第12頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四相位差：相位差指的是兩個同頻率正弦交流電的相位之差，即為相位差。兩個同頻率的正弦交流電的相位差就是它們的初相位之差。初相位不同，反映它們隨時間變化的步調(diào)不一致。目錄頁前一頁13第13頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四同頻率交流電相位差關(guān)系 a）超前或滯后；b）同相；c）反向目錄頁前一頁14

5、第14頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四4）有效值 交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的，交流電流通過電阻時和直流電流通過電阻時一樣，都會產(chǎn)生熱量。若在數(shù)值相等的兩個電阻中，分別通入交流電流與直流電流，在相同時間內(nèi)，如果這兩個電阻產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等，則這個直流電流的數(shù)值就是該交流電流的有效值。15第15頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四二、電容器與電感器1.電容器2.電感器3.電容器與電感器的應(yīng)用目錄頁前一頁16第16頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四電容器1）電容器的結(jié)構(gòu)與類型2）電容器的電容量3）電容器的主要特性目錄頁前一頁

6、17第17頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四1）電容器的結(jié)構(gòu)與類型 任何兩塊金屬導(dǎo)體，中間用電介質(zhì)（絕緣體）隔開，便組成了一個電容器。 電容器的種類很多，按結(jié)構(gòu)可分為固定電容器、微調(diào)電容器及可變電容器三類。目錄頁前一頁18第18頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四常見電容器的圖形符號 a）微調(diào)電容器；b）可變電容器； c）一般電容器；d）電解電容器目錄頁前一頁19第19頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四2）電容器的電容量 電容器存儲電荷的能力稱為電容器的電容量，簡稱電容。 電容的大小等于電容器兩極板加單位電壓時所存儲的電荷量。目錄

7、頁前一頁20第20頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四3）電容器的主要特性（1）電容器的充放電規(guī)律。（2）電容器的工作特性。目錄頁前一頁21第21頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四（1）電容器的充放電規(guī)律電容器充放電實(shí)驗(yàn)電路 a）實(shí)驗(yàn)電路；b）充電；c）放電目錄頁前一頁22第22頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四電容器的充放電規(guī)律為：電容器充電的過程就是極板上電荷不斷積累的過程。電容器充電與放電的快慢，取決于充放電電路中電阻與電容的乘積，而與電壓的大小無關(guān)。目錄頁前一頁23第23頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星

8、期四（2）電容器的工作特性。電容器接在直流電路中，只有在接換電路時，由于電容器充電或放電，電路中才有電流通過（電荷的移動）。電容器接在交流電路中，隨著交流電的不斷變化，電容器將不斷反復(fù)充放電，電路中形成不斷變化的電流（電荷不停地來回移動）。電容器在電路中工作時，它只是實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，并不消耗能量。目錄頁前一頁24第24頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四2.電感器1）電感器的結(jié)構(gòu)與類型2）電感器的電感量3）電感器的主要特性目錄頁前一頁25第25頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四1）電感器的結(jié)構(gòu)與類型 電感線圈是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁芯

9、、鐵芯介質(zhì)上繞制成的一組串聯(lián)的同軸線圈。將電感線圈加上散熱元件、外殼及接線柱就制成了電感器。電感器的分類：（1）按結(jié)構(gòu)分類；（2）按接線結(jié)構(gòu)分類；（3）按工作頻率分類；（4）按用途分類。目錄頁前一頁26第26頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四常用電感器圖形符號a）一般電感；b）帶磁芯電感；c）帶鐵芯電感目錄頁前一頁27第27頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四2）電感器的電感量 電感器的電感線圈產(chǎn)生磁場的能力，稱為該線圈的電感量（又稱為自感系數(shù)），簡稱電感。 電感器電感線圈的電感越大，則它儲存的磁場能量也就越多。目錄頁前一頁28第28頁，共64頁，20

10、22年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四3）電感器的主要特性（1）自感與互感。（2）工作特性。目錄頁前一頁29第29頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四（1）自感與互感。 對于接在電路中的電感線圈，當(dāng)電感線圈中的電流發(fā)生變化時，電感線圈會對電流的變化起阻礙作用，即電感線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這稱為自感。 如果是兩個相鄰電感線圈，當(dāng)其中一個電感線圈的電流發(fā)生變化時，另一個電感線圈將產(chǎn)生電動勢來阻止電流的變化，這稱為互感。目錄頁前一頁30第30頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四（2）工作特性。電感線圈接在直流電路中，當(dāng)線圈的電流增大或減小時，電感線圈會阻礙電流

11、的變化，但一定時間之后，阻礙作用將會消失。電感線圈接在交流電路中，隨著交流電的不斷變化，電感線圈將會反復(fù)不斷地起阻礙作用，交流電的頻率越高，阻礙作用就會越明顯。與電容器一樣，電感器在電路中工作時也是實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，實(shí)質(zhì)上也是一種儲能元件，它所存儲的是磁場能量。目錄頁前一頁31第31頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四3.電容器與電感器的應(yīng)用1）電容器的應(yīng)用2）電感器的應(yīng)用目錄頁前一頁32第32頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四1）電容器的應(yīng)用 電容器具有通交流、隔直流的作用。 小容量的電容，通常在高頻電路中使用；大容量的電容往往是作濾波和存儲電荷用。

12、電容器在汽車上也有使用。目錄頁前一頁33第33頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四2）電感器的應(yīng)用 由于電感器的電感線圈具有阻流的作用，電感器可用來變壓、篩選信號、過濾噪聲、穩(wěn)定電流、抑制電磁波干擾等。目錄頁前一頁34第34頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四三、單相正弦交流電路1.純電阻電流2.純電感電路3.純電容電路目錄頁前一頁35第35頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四1.純電阻電路（1）電流和電壓的有效值（最大值或瞬時值）滿足歐姆定律。（2）電路的功率。目錄頁前一頁36第36頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，

13、星期四純電阻電路 a）電路圖；b）波形圖目錄頁前一頁37第37頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四2.純電感電路（1）電壓與電流的有效值（或最大值）滿足歐姆定律。（2）電感上的電壓相位超前電流相位90。（3）純電感電路不消耗功率。目錄頁前一頁38第38頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四純電感電路a）電路圖；b）波形圖目錄頁前一頁39第39頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四小提示 在一個周期內(nèi)，電感吸收的電能等于它釋放的磁場能，它不消耗能量，只是在電路中起能量交換作用。電感平均功率為零。目錄頁前一頁40第40頁，共64頁，2022年

14、，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四 例題2-2：在電壓為220V，頻率為50Hz的電源上接電感L=0.127H的純電感。試求線圈的感抗XL，線圈中電流的有效值I及無功功率QL？目錄頁前一頁41第41頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四3.純電容電路（1）電壓與電流的有效值（或最大值）滿足歐姆定律。（2）電容上的電壓相位滯后電流相位90。（3）純電容電路不消耗功率。目錄頁前一頁42第42頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四純電容電路a）電路圖；b）波形圖目錄頁前一頁43第43頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四四、RLC串聯(lián)電路1.R、L

15、、C串聯(lián)電路電壓和電流的關(guān)系2.R、L、C串聯(lián)電路功率的關(guān)系目錄頁前一頁44第44頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四1.R、L、C串聯(lián)電路電壓和電流的關(guān)系RLC串聯(lián)電路目錄頁前一頁45第45頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四根據(jù)各元件的特點(diǎn)，用向量表示電壓與電流的關(guān)系目錄頁前一頁46第46頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四根據(jù)以上分析可以畫出阻抗三角形，如圖所示。目錄頁前一頁47第47頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四根據(jù)以上分析和各元件特點(diǎn)，可以畫出電壓向量圖。目錄頁前一頁48第48頁，共64頁，2022

16、年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四由圖上幾何關(guān)系可得：目錄頁前一頁49第49頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四綜上所述，可畫出RLC串聯(lián)電路的電壓、電流波形圖，如圖所示。目錄頁前一頁50第50頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四在RLC串聯(lián)電路中，各參數(shù)值不同，使電路呈現(xiàn)不同的情況和性質(zhì)。（1）當(dāng)XLXC時， 0，則電路呈電感性質(zhì)，類似于RL串聯(lián)電路，這時總電壓超前電流角。（2）當(dāng)XLXC時， 0，則電路呈電容性質(zhì)，類似于RC電路，這時總電壓滯后電流角。（3）當(dāng)XL=XC時， = 0，此時Z=R，則電路呈純電阻性質(zhì)，類似于R元件電路，這時總電壓和電流同

17、相，它又稱為串聯(lián)諧振電路。51第51頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四 例題2-3：如圖所示的RLC串聯(lián)電路，已知，U=U2，R=4，XL=3，求XC（XC0），并判斷此電路的性質(zhì)？目錄頁前一頁52第52頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四向量圖目錄頁前一頁53第53頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四2.R、L、C串聯(lián)電路功率的關(guān)系利用有功功率P=I2R和無功功率Q=I2X的關(guān)系式，可以討論這些功率之間的關(guān)系。目錄頁前一頁54第54頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四根據(jù)功率是標(biāo)量的特征和上式，可以作出如圖所示

18、的總功率、有功功率和無功功率的三角形關(guān)系圖。目錄頁前一頁55第55頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四一個電源實(shí)際輸出的有功功率與電源所接負(fù)載的特性有關(guān)。電源接負(fù)載的目的是為了實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。要提高電源設(shè)備的利用率，必須提高電路的功率因數(shù)。目錄頁前一頁56第56頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四五、三相正弦交流電路1.三相交流電源的產(chǎn)生2.三相電源的連接目錄頁前一頁57第57頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四1.三相交流電源的產(chǎn)生三相交流電是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。三相交流發(fā)電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。目錄頁前一頁58第58頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四三相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)、波形和矢量圖 a）三相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖；b）電動勢波形圖；c）電動勢矢量圖目錄頁前一頁59第59頁，共64頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)28分，星期四2.三相電源的連接1）三相電源的星形（Y）連接2