汽車電工電子技術(shù)

汽車電工電子技術(shù)2024/12/31汽車電工電子技術(shù)1.1電路及其基本物理量

電路就是電流所流過的路徑，是人們?yōu)榱四撤N需要，將某些電工、電子器件或設(shè)備按某種方式連接而成的。汽車電工電子技術(shù)1.電流電流是由電荷的定向移動而形成的。金屬導(dǎo)體中的電流，是自由電子在電場力作用下運動而形成的。電流不僅有大小，而且有方向。電流的大小用電流強度來表示，如果電流的大小和方向均不隨時間變化，這種電流稱為恒定電流，簡稱直流。對于直流，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量叫做電流強度，簡稱電流，用I表示2.電位和電壓在汽車電路中，通常采用單線制供電，即用汽車底盤、車架和發(fā)動機等金屬作為公用導(dǎo)線(稱為搭鐵)。在分析計算某種電路或維修汽車電路時，通常把電路的某一點作為參考點，并規(guī)定其電位等于零。電路中某一點的電位就是該點到參考點(零電位點)的電壓。通常規(guī)定電氣設(shè)備的機殼及電路中許多元件匯集在一起的公共點為參考點，用符號“⊥”表示。比參考點高的電位為正值，比參考點低的電位為負值。電位的單位為伏特，簡稱伏(V)。3.電動勢電源電路勢是表示電源內(nèi)非靜電力做功能力的物理量。在電源內(nèi)部，電源力(外力)把正電荷從負極移到正極所做的功WE與正電荷電量Q的比值，稱為該電源的電動勢，用E表示汽車電工電子技術(shù)4.電流、電壓和電動勢的參考方向通常規(guī)定電流的實際方向是由正電荷運動的方向；電壓的實際方向是由高電位指向低電位。而電源電動勢的實際方向是由電源負極(低電位)指向正極(高電位)。5.電能與電功率電流流過燈泡，燈泡會發(fā)光；電流流過電爐絲，電爐絲會發(fā)熱；電流流過電動機，電動機會運轉(zhuǎn)。這些都說明電流通過電氣設(shè)備時做了功，消耗了電能，我們把電氣設(shè)備在工作時間消耗的電能(也稱為電功)用W表示。電功的計算公式為：W=UIt(1-5)式中：W表示電功，單位是焦耳(J)；U表示電壓，單位是伏特(V)；I表示電流，單位是安培(A)；t表示時間，單位是秒(s)。汽車電工電子技術(shù)1.通路(閉路)通路就是電源和負載構(gòu)成回路，如圖1-7所示。2.斷路(開路)

斷路就是電源和負載未構(gòu)成閉合回路，如圖1-8所示。3.短路短路就是電源未經(jīng)負載而直接由導(dǎo)線接通構(gòu)成閉合回路，如圖1-9所示。汽車電工電子技術(shù)1.電阻的基本概念導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫做電阻，用R表示。電阻是汽車電器和電子設(shè)備中用的較多的基本元件之一。2.電阻元件的分類電阻元件的種類形狀很多，按用途可分為限流電阻器、降壓電阻器、分壓電阻器、取樣電阻器、保護電阻器、熱敏電阻器、壓敏電阻器、光敏電阻器等；按阻值能否調(diào)節(jié)可分為固定電阻器、可變電阻器；按制作材料可分為碳膜電阻器、金屬膜電阻器、線繞電阻器、有機實芯電阻器等；按結(jié)構(gòu)形狀不同可分為圓柱型電阻器、圓盤型電阻器和貼片型電阻器等；按功率可分為1/16w、1/8w、1/4w、1/2w、1w、2w等額定功率的電阻；按精確度可分為普通電阻器(±5％、±10%、±20％等)和精密電阻器(±0.1％、±0.2％、±0.5％、±1％、±2％等)。3.電阻元件的主要參數(shù)1.2電阻、電感和電容元件汽車電工電子技術(shù)4．電阻器的選用在選用電阻器時，應(yīng)根據(jù)電阻器在電路中的具體要求(從電氣性能和經(jīng)濟價值等方面)，不但要考慮阻值是否符合要求，而且還要考慮該電阻器在使用中實際消耗的功率(或通過的電流)不能超過其額定功率(或額定電流)，否則會使電阻器損壞。5.電容器的檢測(1)電容器的簡易測試在通常情況下，電容器用作濾波或隔直，電路中對電容量的精確度要求不高，故不需測量實際電容量。但是，使用中要掌握電容器的一般檢測方法。6.電容器在汽車上的應(yīng)用在汽車電氣系統(tǒng)中，電容器用來儲存電荷，它本身不消耗電能，其儲存的電荷會在放電時返送回電路中。汽車電工電子技術(shù)1.部分電路的歐姆定律只有電阻而不含電源的一段電路稱部分電路。實驗證明：在這一段電路中，通過電路的電流與這段電路兩端的電壓成正比，而與這段電路的電阻成反比。這就是部分電路的歐姆定律。

1．3電路的基本定律2.全電路歐姆定律含有電源的閉合電路稱為全電路。其中電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，電源外部的電路稱為外電路3.基爾霍夫定律汽車電源系統(tǒng)電路。由圖可知，汽車電源由蓄電池和發(fā)電機并聯(lián)向負載供電?？傻刃?，E1和E2等效為的蓄電池和發(fā)電機，R3即為用電設(shè)備。汽車電工電子技術(shù)1.電阻的串聯(lián)如果把幾個電阻順序相連，并使其中沒有其他支路，則這種連接方式稱為串聯(lián).2.電阻的并聯(lián)

如果把幾個電阻的一端相連接在電路的同一點上，而把它們的另一端共同接在電路的另一點上，則這種連接方式稱為并聯(lián).3.疊加原理

在線性電路中，任何一條支路中的電流或電壓，都可以看成是由電路中每一個電源(電壓源或電流源)單獨作用時，在此支路中產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和，這就是疊加原理。所謂每一個電源單獨作用，就是假設(shè)其余電源為零，即將理想電壓源視為短路，理想電流源視為開路。1.4電路分析方法汽車電工電子技術(shù)正弦交流電產(chǎn)生的原理如圖5-2所示，實驗中，線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，可以觀察到電流表的指針隨線圈轉(zhuǎn)動而擺動，且線圈每轉(zhuǎn)動一周，指針左右擺動一次。實驗說明線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，從而產(chǎn)生了感應(yīng)電流，并且其大小和方向隨時間作周期性變化，這就是正弦交流電產(chǎn)生的基本原理。一、正弦交流電的產(chǎn)生汽車電工電子技術(shù)二、交流電的周期、頻率和角頻率汽車電工電子技術(shù)三、交流電的瞬時值、最大值和有效值瞬時值最大值瞬時值是指正弦交流電某一時刻的值，用小寫字母表示，如e，u，i分別表示電動勢、電壓和電流的瞬時值。最大值又稱振幅、幅值或峰值，它是指正弦交流電在一個周期內(nèi)所達到的最大瞬時值，用大寫字母加下標(biāo)m表示，如Em，Um，Im分別表示電動勢、電壓和電流的最大值。如圖5-3所示，Um為電壓最大值。汽車電工電子技術(shù)有效值是根據(jù)交流電的熱效應(yīng)來規(guī)定的。我們將交流電與直流電分別通過相同的電阻，如果在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則把這一直流電的數(shù)值稱為這個交流電的有效值，用大寫字母E，U，I分別表示電動勢、電壓和電流的有效值。有效值是根據(jù)交流電的熱效應(yīng)來規(guī)定的。我們將交流電與直流電分別通過相同的電阻，如果在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則把這一直流電的數(shù)值稱為這個交流電的有效值，用大寫字母E，U，I分別表示電動勢、電壓和電流的有效值。生活中所說的220V交流電指的就是交流電的有效值。像冰箱、電視等電器銘牌上面所標(biāo)的額定電流、額定電壓均為交流電的有效值。汽車電工電子技術(shù)例5-1我國城市生活用電為50Hz，220V的工頻交流電，其最大值是多少？周期是多少？解根據(jù)式（5-3）可得由式（5-1）可得汽車電工電子技術(shù)四、交流電的相位角、初相位和相位差瞬時值最大值相位角簡稱相位，是用來表征正弦交流電變化的物理量。在某一時刻，正弦交流電的瞬時值不僅由時間t確定，還由相位（wt+j）確定。相位決定了正弦交流電的變化趨勢，是正弦交流電隨時間變化的核心部分。初相位簡稱初相，是指在

t=0時的相位，用字母j0表示，它反映了交流電起始時刻的狀態(tài)。不同的正弦交流電，計時起點不同，它的初相也就不同，一般規(guī)定初相的變化范圍為。汽車電工電子技術(shù)相位差是指兩個同頻率正弦交流電的相位之差，用字母表示，單位是弧度（rad）或度（°）。如果交流電的頻率相同，相位差就等于初相之差，即相位差是恒定的，與計時起點無關(guān)，不隨時間而改變，表明了兩個交流電在時間上超前或滯后的關(guān)系，即相位關(guān)系。四、交流電的相位角、初相位和相位差汽車電工電子技術(shù)例如，相位差反映了兩個正弦量e1和e2之間的以下幾種相位關(guān)系。當(dāng)Δj=0時，兩個正弦量e1和e2相位相同，稱為同相，如圖5-4（a）所示。當(dāng)Δj>0時，稱為正弦量e1超前正弦量e2（或正弦量e2滯后正弦量e1），如圖5-4（b）所示。當(dāng)時，稱為兩個正弦量e1和e2反相，如圖5-4（c）所示。當(dāng)時，稱為兩個正弦量e1和e2正交，如圖5-4（d）所示。汽車電工電子技術(shù)任何一個正弦量的最大值（有效值）、頻率（角頻率或周期）、初相確定以后，就可以寫出解析式，并可以計算出任一時刻的瞬時值。所以，最大值、頻率和初相稱為正弦交流電的三要素。汽車電工電子技術(shù)1．解析式表示法用正弦函數(shù)式表示正弦交流電隨時間變化的關(guān)系的方法稱為解析式表示法。正弦交流電的電流、電壓和電動勢的解析式分別為

（5-4）五、正弦交流電的表示方法汽車電工電子技術(shù)2．波形圖表示法用正弦圖形曲線來表示交流電隨時間變化的關(guān)系的方法稱為波形圖表示法。在平面直角坐標(biāo)系中，用橫坐標(biāo)表示時間t或角度wt，縱坐標(biāo)表示正弦量的瞬時值，然后根據(jù)解析式計算出坐標(biāo)系中各點的值，做出波形圖，如圖5-5所示。波形圖法可以形象、完整地表達正弦交流電的三要素。五、正弦交流電的表示方法汽車電工電子技術(shù)3．旋轉(zhuǎn)矢量表示法解析式表示法和波形圖表示法都能反映出正弦交流電的變化特性，但是仍有其不足之處。解析式表示法形式準(zhǔn)確、完整，但計算較復(fù)雜；波形圖表示法形象直觀，但作圖較麻煩。所以為了便于對正弦交流電路進行分析、計算，通常采用旋轉(zhuǎn)矢量表示法。旋轉(zhuǎn)矢量表示法是指在一個直角坐標(biāo)系中用繞原點旋轉(zhuǎn)的矢量來表示正弦交流電的方法。五、正弦交流電的表示方法汽車電工電子技術(shù)如果要表示一個正弦量，可以以坐標(biāo)原點O為端點作一條有向線段，以此線段的長度為正弦量的最大值Em，以旋轉(zhuǎn)矢量的起始位置與x軸正方向的夾角為初相je0，以線段繞原點逆時針旋轉(zhuǎn)的角速度為w，這樣在任一瞬時，有向線段在縱坐標(biāo)軸上的投影就是該時刻正弦量的瞬時值，如圖5-6所示。五、正弦交流電的表示方法汽車電工電子技術(shù)由前文可知，根據(jù)正弦量的三要素，當(dāng)頻率已知并確定后，只要求出最大值和初相，這個正弦量也就隨之確定。根據(jù)正弦電路的這一特點，可以用一個與之對應(yīng)的矢量來表示正弦量的最大值（振幅）和初相。為了區(qū)別于一般矢量相，通常在相應(yīng)的大寫字母上加一圓點“·”來表示正弦交流電的旋轉(zhuǎn)矢量。如分別表示正弦交流電的電流最大矢量、電壓最大矢量和電動勢最大矢量；分別表示正弦交流電的電流有效矢量、電壓有效矢量和電動勢有效矢量。五、正弦交流電的表示方法汽車電工電子技術(shù)通過實驗證明：在純電阻電路中，電流、電壓和電阻三者任一時刻都符合歐姆定律。例如，在電阻兩端加上交流電壓，然后測量其電流值，則對于瞬時值有（5-5）對于最大值有（5-6）對于有效值有（5-7）所以在交流電作用下純電阻電路的電流瞬時值表達式為一、純電阻電路汽車電工電子技術(shù)1．RL串聯(lián)電路電壓間的關(guān)系由此可做出RL串聯(lián)電路的電壓電流矢量圖，如圖5-22（a）所示。由矢量圖可知，電壓超前電流一個j角。我們稱此類負載為電感性負載，其呈電感性。若電壓滯后電流一個j角，則稱為電容性負載，其呈電容性。一、RL串聯(lián)電路汽車電工電子技術(shù)進而我們可以做出U，UR，UL的電壓三角形，如圖5-22（b）所示，則相位差j的角度為（5-19）總電壓的有效值為（5-20）一、RL串聯(lián)電路汽車電工電子技術(shù)2．RL串聯(lián)電路的阻抗通過前面章節(jié)的學(xué)習(xí)可以知道在純電阻電路和純電感電路中，電阻器和電感器都對交流電有阻礙作用。通過實驗證明，在RL串聯(lián)電路中，它們對交流電同樣具有阻礙作用，這種阻礙作用稱為阻抗，用符號|Z|表示，單位為Ω（歐［姆］）。在RL串聯(lián)電路中，電阻兩端的電壓，電感兩端的電壓，將它們代入式（5-20）中，可得（5-21）（5-22）一、RL串聯(lián)電路汽車電工電子技術(shù)|Z|，R，XL的關(guān)系可以用一個直角三角形表示，稱為阻抗三角形，如圖5-23所示。|Z|與R的夾角稱為阻抗角，也就是總電壓與電流的相位差。一、RL串聯(lián)電路汽車電工電子技術(shù)RLC串聯(lián)電路對交流電的阻礙作用依然用阻抗|Z|表示，單位為Ω（歐［姆］）。在RLC串聯(lián)電路中，電阻兩端的電壓UR與電流I同相，電感兩端的電壓UL滯后電流I的相位差為，電容兩端的電壓UC超前電流I的相位差為。電感兩端電壓UL與電容兩端的電壓UC的相位關(guān)系為反相，可作矢量圖如圖5-24所示，可得二、RLC串聯(lián)電路汽車電工電子技術(shù)總電壓的有效值為（5-24）阻抗|Z|可以通過阻抗三角形來表示，如圖5-25所示，用公式表示為（5-25）汽車電工電子技術(shù)RLC串聯(lián)電路的有功功率不像純電阻電路中的有功功率那樣只等于電壓與電流的有效值乘積UI，而要乘上一個系數(shù)cosj，即P=UIcosj。這是因為電壓和電流不同