汽車電工與電子基礎(chǔ)

汽車電工與電子基礎(chǔ)第1頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一一、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、三相正弦交流電路三、單相正弦交流電路第2頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一學(xué)習(xí)目標(biāo)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.能描述電容器與電感器的概念和特性；5.掌握正弦交流電路RLC串聯(lián)電路的特點(diǎn)；6.了解三相電源的概念。第3頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一一、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第4頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1.正弦交流電的概念交流電是指大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的交變電動(dòng)勢(shì)、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。第5頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一2.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）有效值第6頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一正弦交流電的電流波形圖第7頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1）最大值正弦交流電中最大的瞬時(shí)值稱為最大值，也稱振幅或峰值。第8頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一2）頻率（周期、角頻率）正弦交流電循環(huán)變化一周的時(shí)間稱為周期。單位時(shí)間內(nèi)包含的周期數(shù)稱為頻率。頻率和周期互為倒數(shù)。第9頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一3）初相位相位表示正弦量在某一時(shí)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(shí)刻所處的狀態(tài)，初相位則確定正弦交流電在計(jì)時(shí)起點(diǎn)t=0時(shí)的初始值。第10頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一相位差：相位差指的是兩個(gè)同頻率正弦交流電的相位之差，即為相位差。兩個(gè)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(shí)間變化的步調(diào)不一致。第11頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一同頻率交流電相位差關(guān)系a）超前或滯后b）同相c）反向第12頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一4）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。若在數(shù)值相等的兩個(gè)電阻中，分別通入交流電流與直流電流，在相同時(shí)間內(nèi)，如果這兩個(gè)電阻產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等，則這個(gè)直流電流的數(shù)值就是該交流電流的有效值。第13頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一二、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)用第14頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1、電容器1）電容器的結(jié)構(gòu)與類型2）電容器的電容量3）電容器的主要特性第15頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1）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(gè)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。第16頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一常見電容器的圖形符號(hào)a）微調(diào)電容器；b）可變電容器；c）一般電容器；d）電解電容器第17頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一2）電容器的電容量電容器存儲(chǔ)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(shí)所存儲(chǔ)的電荷量。第18頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一3）電容器的主要特性（1）電容器的充放電規(guī)律（2）電容器的工作特性第19頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一（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）放電第20頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一電容器的充放電規(guī)律為：①電容器充電的過程就是極板上電荷不斷積累的過程。②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)。第21頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一（2）電容器的工作特性①電容器接在直流電路中，只有在接換電路時(shí)，由于電容器充電或放電，電路中才有電流通過（電荷的移動(dòng)）。②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(dòng)）。③電容器在電路中工作時(shí)，它只是實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，并不消耗能量。第22頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一2.電感器1）電感器的結(jié)構(gòu)與類型2）電感器的電感量3）電感器的主要特性第23頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1）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、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。第24頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一常用電感器圖形符號(hào)a）一般電感b）帶磁芯電感c）帶鐵芯電感第25頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一2）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(chǔ)存的磁場能量也就越多。第26頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一3）電感器的主要特性（1）自感與互感（2）工作特性第27頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一（1）自感與互感對(duì)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(shí)，電感線圈會(huì)對(duì)電流的變化起阻礙作用，即電感線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這稱為自感。如果是兩個(gè)相鄰電感線圈，當(dāng)其中一個(gè)電感線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，另一個(gè)電感線圈將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)來阻止電流的變化，這稱為互感。第28頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一（2）工作特性①電感線圈接在直流電路中，當(dāng)線圈的電流增大或減小時(shí)，電感線圈會(huì)阻礙電流的變化，但一定時(shí)間之后，阻礙作用將會(huì)消失。②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(huì)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(huì)越明顯。③與電容器一樣，電感器在電路中工作時(shí)也是實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，實(shí)質(zhì)上也是一種儲(chǔ)能元件，它所存儲(chǔ)的是磁場能量。第29頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一3.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)用第30頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一三、單相正弦交流電路1.純電阻電流2.純電感電路3.純電容電路第31頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1.純電阻電路（1）電流和電壓的有效值（最大值或瞬時(shí)值）滿足歐姆定律

（2）電路的功率第32頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一純電阻電路

a）電路圖b）波形圖第33頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一2.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第34頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一純電感電路a）電路圖b）波形圖第35頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一小提示在一個(gè)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。第36頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一3.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。第37頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一純電容電路

a）電路圖b）波形圖第38頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一四、RLC串聯(lián)電路1.R、L、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)系第39頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1.R、L、C串聯(lián)電路電壓和電流的關(guān)系RLC串聯(lián)電路第40頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)各元件的特點(diǎn)，用向量表示電壓與電流的關(guān)系第41頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)以上分析可以畫出阻抗三角形，如圖所示。第42頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)以上分析和各元件特點(diǎn)，可以畫出電壓向量圖。第43頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一由圖上幾何關(guān)系可得：第44頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一綜上所述，可畫出RLC串聯(lián)電路的電壓、電流波形圖，如圖所示。第45頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一在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)XL＞XC時(shí)，φ

＞0，則電路呈電感性質(zhì)，類似于RL串聯(lián)電路，這時(shí)總電壓超前電流φ角。（2）當(dāng)XL＜XC時(shí)，φ

＜0，則電路呈電容性質(zhì)，類似于RC電路，這時(shí)總電壓滯后電流φ角。（3）當(dāng)XL=XC時(shí)，φ=0，此時(shí)Z=R，則電路呈純電阻性質(zhì)，類似于R元件電路，這時(shí)總電壓和電流同相，它又稱為串聯(lián)諧振電路。第46頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一2.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。第47頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)功率是標(biāo)量的特征和上式，可以作出如圖所示的總功率、有功功率和無功功率的三角形關(guān)系圖。第48頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一一個(gè)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)。第49頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一五、三相正弦交流電路1.三相交流電源的產(chǎn)生2.三相電源的連接第50頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1.三相交流電源的產(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。第51頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一三相交流發(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(dòng)勢(shì)波形圖c）電動(dòng)勢(shì)矢量圖第52頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一2.三相電源的連接1）三相電源的星形（Y）連接2）三相電源的三角形連接第53頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1）三相電源的星形（Y