汽車電工電子技術(shù)課件 項(xiàng)目二-任務(wù)1 認(rèn)識單相正弦交流電

汽車電工電子技術(shù)項(xiàng)目二汽車交流電路分析認(rèn)識單相正弦交流電任務(wù)1任務(wù)描述在汽車電路維護(hù)中,需經(jīng)常使用示波器對電壓、電流進(jìn)行檢測,通過示波器可以直觀地觀察被測電路的波形(形狀類型、幅值、頻率、周期、相位等),從而判斷電壓、電流類型以及電路工作情況,有時還需要對兩個或多個波形進(jìn)行比較,從而迅速、準(zhǔn)確地找到故障及其出現(xiàn)的原因。任務(wù)引導(dǎo)1.交流電和直流電有什么區(qū)別?2.交流電在生活中有哪些應(yīng)用?請思考：從圖(b)所示的波形圖中可以看到,正弦交流電有以下特點(diǎn):1.變化的瞬時性正弦交流電的大小和方向時時刻刻都在變化2.變化的周期性正弦交流電每隔一定時間又做重復(fù)的變化3.變化的規(guī)律性正弦交流電是隨著時間按正弦規(guī)律變化的直流電,其電流(及電壓、電磁勢)的方向是不隨時間變化的。所謂交流電,是指電流(及電壓、電動勢)的方向隨時間的變化而變化。通常將交流電分為正弦交流電和非正弦交流電兩大類。其中,正弦交流電是指其交流量隨時間按正弦規(guī)律變化在正弦交流電路中,所有的電壓、電流等物理量的大小和方向都是按正弦規(guī)律變化的。一、正弦量三要素正弦量的三要素分別是描述正弦量變化快慢的要素、描述正弦量變化大小的要素和描述正弦量初始位置的要素?周期

T正弦交流電變化一周所需要的時間稱為周期，基本單位是秒(s)。周期越大,說明正弦交流電每重復(fù)變化一次所需的時間越長,也即正弦交流電變化得越慢;反之,周期小,則說明正弦交流電變化得快。一、正弦量三要素1.描述正弦量變化快慢的要素常用單位還有毫秒（ms）、微秒（μs）、納秒（ns）它們之間的關(guān)系是：頻率

f正弦交流電每秒內(nèi)變化的次數(shù)稱為頻率,用字母f表示,基本單位是赫茲(Hz)。由周期和頻率的定義可知,周期和頻率是互為倒數(shù)的關(guān)系。即T=1/f或f=1/T我國的工頻是50Hz。一、正弦量三要素1.描述正弦量變化快慢的要素常用單位還有千赫（kHz）、兆赫（MHz）、吉赫（GHz）它們之間的關(guān)系是：。角頻率

ω角頻率就是交流電每秒鐘變化的弧度,用字母ω表示,單位是弧度/秒(rad/s)。周期T、頻率f和角頻率ω的關(guān)系是ω=2πf=2π/T一、正弦量三要素1.描述正弦量變化快慢的要素瞬時值正弦交流電的電壓、電流、電動勢,在任一瞬間的數(shù)值叫交流電的瞬時值,用小寫字母表示,如u、i、e分別表示正弦交流電壓、電流、電動勢的瞬時值。一、正弦量三要素2.描述正弦量變化大小的要素u=Umsin(ωt+ψu(yù))Vi=Imsin(ωt+ψi)Ae=Emsin(ωt+ψe)V最大值瞬時值中最大的值稱為最大值。最大值也稱為幅值或峰值。在波形圖中,曲線的最高點(diǎn)對應(yīng)的縱軸值,即表示最大值。最大值用帶下標(biāo)m的大寫字母表示,如Um、Im、Em分別表示正弦交流電壓、電流和電動勢的最大值。一、正弦量三要素2.描述正弦量變化大小的要素有效值一個交流電流i和一個直流電流I分別通過相同的電阻R,在相同時間內(nèi)產(chǎn)生相同的熱量,那么該直流電流I就稱為交流電流i的有效值。有效值用大寫字母表示,如U、I、E分別表示正弦交流電壓、電流、電動勢的有效值。一、正弦量三要素2.描述正弦量變化大小的要素通常所說的交流電的電動勢、電壓、電流的大小都是指它的有效值，交流電氣設(shè)備銘牌上標(biāo)注的額定值、交流電壓表和交流電流表的讀數(shù)都是有效值相

位一、正弦量三要素3．描述正弦量初始位置的要素式u=Umsin(ωt+ψu(yù))V中的角度ωt+ψ稱為相位角,簡稱相位

初相位正弦量是隨時間變化而不斷變化的,因此正弦量初始起點(diǎn)不同,正弦量的初始值(t=0)就不同,到達(dá)幅值或特定值的時間也就不同。一、正弦量三要素3．描述正弦量初始位置的要素t=0時的相位角稱為初相位，它反映了正弦量的初始位置，初相位的單位有度（°）、弧度（rad），初相位的取值范圍一般規(guī)定為-π~π。若初相位角度不在該范圍內(nèi)，可將該角度加或減360°初相位的確定方法是：將波形在區(qū)間且處于上升沿時與橫軸的交點(diǎn)定為初始點(diǎn)，求得該初始點(diǎn)對應(yīng)的角度即相位差一、正弦量三要素3．描述正弦量初始位置的要素兩個頻率相同的交流電的相位之差,稱為相位差,用字母φ表示。其表達(dá)式分別為u=Umsin(ωt+ψu(yù))i=Imsin(ωt+ψi)則u與i的相位差為φ=(ωt+ψu(yù))-(ωt+ψi)=ψu(yù)-ψi

正弦交流電的表示方法就是用某種方式把正弦交流電的三要素(最大值、角頻率、初相位)描述出來。正弦交流電的表示方法有解析式和圖示法兩種。二、正弦交流電的表示方法1.解析式(瞬時表達(dá)式)用正弦函數(shù)解析式可表示出正弦交流電的三要素。如瞬時值e是時間t的正弦函數(shù),最大值Em、角頻率ω和初相位ψ確定后,某時刻的瞬時值也就確定了。2.圖示法用某種圖形把反映正弦變化規(guī)律的三要素表示出來的方法稱為正弦交流電的圖示法。圖示法分為正弦曲線圖示法和旋轉(zhuǎn)矢量圖示法。1)正弦曲線圖示法在直角坐標(biāo)系中,用橫坐標(biāo)表示時間t(或ωt),用縱坐標(biāo)表示正弦交流電的瞬時值,選取適當(dāng)?shù)谋戎?就可以在坐標(biāo)系中用正弦曲線將按正弦規(guī)律變化的交流電表示出來。2)旋轉(zhuǎn)矢量圖示法用正弦曲線表示一個正弦交流電時,比較形象、直觀,但如果在同一坐標(biāo)系中表示幾個正弦交流電時,由于曲線較多,便顯得太復(fù)雜了,而采用旋轉(zhuǎn)矢量來表示則一目了然。二、正弦交流電的表示方法1.同頻率正弦交流電的和與差三、同頻率正弦交流電的相量運(yùn)算如求兩個同頻率的正弦交流電的和與差,一般采用相量的代數(shù)形式進(jìn)行計(jì)算。即已知A1=a1+jb1,A2=a2+jb2,則A1±A2=(a1±a2)+j(b1±b2)求兩個同頻率的正弦交流電的和與差,還可以采用作圖法,即用平行四邊形法則合成進(jìn)行運(yùn)算。設(shè)旋轉(zhuǎn)矢量OA代表正弦交流電i1=Im1sin(ωt+ψ1),OB代表i2=Im2sin(ωt+ψ2),它們以相同的角速度ω按逆時針方向繞原點(diǎn)O勻速旋轉(zhuǎn)。根據(jù)平行四邊形法則,以O(shè)A和OB為鄰邊作平行四邊形OACB,則平行四邊形的對角線OC即正弦交流電i1和i2的和i。矢量OC的長度代表正弦交流電i的有效值,OC與x軸的夾角ψ代表電流i的初相位,則i=i1+i2=Imsin(ωt+ψ)在交流電路的計(jì)算中,常需要將幾個同頻率的同類正弦量相加減或相乘除1.同頻率正弦交流電的和與差三、同頻率正弦交流電的相量運(yùn)算電流i的振幅等于兩個相加的正弦交流電i1和i2的振 幅的矢量和:Im=Im1+Im2

有效值也滿足I=I1+I2若要進(jìn)行同頻率正弦量的減法運(yùn)算,仍可利用上述方法。如要求i=i1-i2,就可看成是矢量I1與矢量(-I2)的相加,即I=I1-I2=I1+(-I2)這里的-I2是與I2方向相反、量值相等的矢量,即-i2=-Im2sin(ωt+ψ2)=Im2sin(ωt+ψ2±π)即將I2旋轉(zhuǎn)180°即可得到-I