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1、汽车电工与电子基础本讲稿第一页，共五十七页一、正弦交流电的基本概一、正弦交流电的基本概念念二、电容器与电感器二、电容器与电感器四、四、RLCRLC串联电路串联电路五、三相正弦交流电路五、三相正弦交流电路三、单相正弦交流电路三、单相正弦交流电路本讲稿第二页，共五十七页学习目标学习目标1.1.了解单相交流电路中的基本概念；了解单相交流电路中的基本概念；2.2.理解正弦交流电的三要素；理解正弦交流电的三要素；3.3.了解正弦交流电的周期、频率、角了解正弦交流电的周期、频率、角频率之间的关系；频率之间的关系；4.4.能描述电容器与电感器的概念和特能描述电容器与电感器的概念和特性；性；5.5.掌握正弦交
2、流电路掌握正弦交流电路RLCRLC串联电路的串联电路的特点；特点；6.6.了解三相电源的概念。了解三相电源的概念。本讲稿第三页，共五十七页一、正弦交流电的基本概念一、正弦交流电的基本概念1.1.正弦交流电的概念正弦交流电的概念2.2.正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素本讲稿第四页，共五十七页1.1.正弦交流电的概念正弦交流电的概念交流电是指大小和方向都随时间作周期性变交流电是指大小和方向都随时间作周期性变化的交变电动势、电压、电流的总称。化的交变电动势、电压、电流的总称。正弦交流电是指按正弦规律变化的交流电。正弦交流电是指按正弦规律变化的交流电。本讲稿第五页，共五十七页2.2.正弦交流电的三
3、要素正弦交流电的三要素1 1）最大值）最大值2 2）频率（周期、角频率）频率（周期、角频率）3 3）初相位）初相位4 4）有效值）有效值本讲稿第六页，共五十七页正弦交流电的电流波形图正弦交流电的电流波形图本讲稿第七页，共五十七页1 1）最大值）最大值正弦交流电中最大的瞬时值称为正弦交流电中最大的瞬时值称为 最大值，也称振幅或峰值。最大值，也称振幅或峰值。本讲稿第八页，共五十七页2 2）频率（周期、角频率）频率（周期、角频率）正弦交流电循环变化一周的时间称为周正弦交流电循环变化一周的时间称为周期。期。单位时间内包含的周期数称为频率。单位时间内包含的周期数称为频率。频率和周期互为倒数。频率和周期互
4、为倒数。本讲稿第九页，共五十七页3 3）初相位）初相位相位表示正弦量在某一时刻所处的状相位表示正弦量在某一时刻所处的状态的物理量。态的物理量。相位是决定正弦交流电在某一时刻所相位是决定正弦交流电在某一时刻所处的状态，初相位则确定正弦交流电处的状态，初相位则确定正弦交流电在计时起点在计时起点 t t=0=0时的初始值。时的初始值。本讲稿第十页，共五十七页相位差：相位差指的是两个同频相位差：相位差指的是两个同频率正弦交流电的相位之差，即为率正弦交流电的相位之差，即为相位差。相位差。两个同频率的正弦交流电的相位两个同频率的正弦交流电的相位差就是它们的初相位之差。初相差就是它们的初相位之差。初相位不同
5、，反映它们随时间变化的位不同，反映它们随时间变化的步调不一致。步调不一致。本讲稿第十一页，共五十七页同频率交流电相位差关系同频率交流电相位差关系a a）超前或滞后）超前或滞后 b b）同相）同相 c c）反向）反向本讲稿第十二页，共五十七页4 4）有效值）有效值交流电的有效值是根据电流的热交流电的有效值是根据电流的热效应规定的。若在数值相等的两效应规定的。若在数值相等的两个电阻中，分别通入交流电流与个电阻中，分别通入交流电流与直流电流，在相同时间内，如果直流电流，在相同时间内，如果这两个电阻产生的热效应相等，这两个电阻产生的热效应相等，则这个直流电流的数值就是该交则这个直流电流的数值就是该交流
6、电流的有效值。流电流的有效值。本讲稿第十三页，共五十七页二、电容器与电感器二、电容器与电感器1.1.电容器电容器2.2.电感器电感器3.3.电容器与电感器的应用电容器与电感器的应用本讲稿第十四页，共五十七页 1 1、电容器、电容器1 1）电容器的结构与类型）电容器的结构与类型2 2）电容器的电容量）电容器的电容量3 3）电容器的主要特性）电容器的主要特性本讲稿第十五页，共五十七页1 1）电容器的结构与类型）电容器的结构与类型任何两块金属导体，中间用电介质任何两块金属导体，中间用电介质（绝缘体）隔开，便组成了一个电（绝缘体）隔开，便组成了一个电容器。容器。电容器的种类很多，按结构可分为电容器的种
7、类很多，按结构可分为固定电容器、微调电容器及可变电固定电容器、微调电容器及可变电容器三类。容器三类。本讲稿第十六页，共五十七页常见电容器的图形符号常见电容器的图形符号 a a）微调电容器；）微调电容器；b b）可变电容器；）可变电容器；c c）一般电容器；）一般电容器；d d）电解电容器）电解电容器本讲稿第十七页，共五十七页2 2）电容器的电容量）电容器的电容量电容器存储电荷的能力称为电容器的电容器存储电荷的能力称为电容器的电容量，简称电容。电容量，简称电容。电容的大小等于电容器两极板加单位电容的大小等于电容器两极板加单位电压时所存储的电荷量。电压时所存储的电荷量。本讲稿第十八页，共五十七页3
8、 3）电容器的主要特性）电容器的主要特性（1 1）电容器的充放电规律）电容器的充放电规律（2 2）电容器的工作特性）电容器的工作特性本讲稿第十九页，共五十七页（1 1）电容器的充放电规律）电容器的充放电规律 电容器充放电实验电路电容器充放电实验电路 a a）实验电路）实验电路 b b）充电）充电 c c）放电）放电本讲稿第二十页，共五十七页电容器的充放电规律为：电容器的充放电规律为：电容器充电的过程就是极板上电荷不断积累电容器充电的过程就是极板上电荷不断积累的过程。的过程。电容器充电与放电的快慢，取决于充放电容器充电与放电的快慢，取决于充放电电路中电阻与电容的乘积，而与电压的电电路中电阻与电容
9、的乘积，而与电压的大小无关。大小无关。本讲稿第二十一页，共五十七页（2 2）电容器的工作特性）电容器的工作特性电容器接在直流电路中，只有在接换电路时，由电容器接在直流电路中，只有在接换电路时，由于电容器充电或放电，电路中才有电流通过（电荷于电容器充电或放电，电路中才有电流通过（电荷的移动）。的移动）。电容器接在交流电路中，随着交流电的不断变化电容器接在交流电路中，随着交流电的不断变化，电容器将不断反复充放电，电路中形成不断变化，电容器将不断反复充放电，电路中形成不断变化的电流（电荷不停地来回移动）。的电流（电荷不停地来回移动）。电容器在电路中工作时，它只是实现能量的转换，电容器在电路中工作时，
10、它只是实现能量的转换，并不消耗能量。并不消耗能量。本讲稿第二十二页，共五十七页2.2.电感器电感器1 1）电感器的结构与类型）电感器的结构与类型2 2）电感器的电感量）电感器的电感量3 3）电感器的主要特性）电感器的主要特性本讲稿第二十三页，共五十七页1 1）电感器的结构与类型）电感器的结构与类型电感线圈是用漆包线、纱包线或塑皮线电感线圈是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁芯、铁芯介质上绕制等在绝缘骨架或磁芯、铁芯介质上绕制成的一组串联的同轴线圈。将电感线圈成的一组串联的同轴线圈。将电感线圈加上散热元件、外壳及接线柱就制成了加上散热元件、外壳及接线柱就制成了电感器。电感器。电感器的分类电
11、感器的分类：（1 1）按结构分类；）按结构分类；（2 2）按接线结构分类；）按接线结构分类；（3 3）按工作频率分类；）按工作频率分类；（4 4）按用途分类。）按用途分类。本讲稿第二十四页，共五十七页常用电感器图形符号常用电感器图形符号a a）一般电感）一般电感 b b）带磁芯电感）带磁芯电感 c c）带铁芯电感）带铁芯电感本讲稿第二十五页，共五十七页2 2）电感器的电感量）电感器的电感量电感器的电感线圈产生磁场的能力，电感器的电感线圈产生磁场的能力，称为该线圈的电感量（又称为自感称为该线圈的电感量（又称为自感系数），简称电感。系数），简称电感。电感器电感线圈的电感越大，则它电感器电感线圈的电
12、感越大，则它储存的磁场能量也就越多。储存的磁场能量也就越多。本讲稿第二十六页，共五十七页3 3）电感器的主要特性）电感器的主要特性（1 1）自感与互感）自感与互感（2 2）工作特性）工作特性本讲稿第二十七页，共五十七页（1 1）自感与互感）自感与互感对于接在电路中的电感线圈，当电感线圈对于接在电路中的电感线圈，当电感线圈中的电流发生变化时，电感线圈会对电流中的电流发生变化时，电感线圈会对电流的变化起阻碍作用，即电感线圈会产生感的变化起阻碍作用，即电感线圈会产生感应电动势，这称为自感。应电动势，这称为自感。如果是两个相邻电感线圈，当其中一个电感如果是两个相邻电感线圈，当其中一个电感线圈的电流发生
13、变化时，另一个电感线圈将线圈的电流发生变化时，另一个电感线圈将产生电动势来阻止电流的变化，这称为互感。产生电动势来阻止电流的变化，这称为互感。本讲稿第二十八页，共五十七页（2 2）工作特性）工作特性电感线圈接在直流电路中，当线圈的电流增大或减电感线圈接在直流电路中，当线圈的电流增大或减小时，电感线圈会阻碍电流的变化，但一定时间之后，小时，电感线圈会阻碍电流的变化，但一定时间之后，阻碍作用将会消失。阻碍作用将会消失。电感线圈接在交流电路中，随着交流电的不断变化，电感线圈接在交流电路中，随着交流电的不断变化，电感线圈将会反复不断地起阻碍作用，交流电的频率电感线圈将会反复不断地起阻碍作用，交流电的频
14、率越高，阻碍作用就会越明显。越高，阻碍作用就会越明显。与电容器一样，电感器在电路中工作时也是实现与电容器一样，电感器在电路中工作时也是实现能量的转换，实质上也是一种储能元件，它所存储能量的转换，实质上也是一种储能元件，它所存储的是磁场能量。的是磁场能量。本讲稿第二十九页，共五十七页3.3.电容器与电感器的应用电容器与电感器的应用1 1）电容器的应用）电容器的应用2 2）电感器的应用）电感器的应用本讲稿第三十页，共五十七页三、单相正弦交流电路三、单相正弦交流电路1.1.纯电阻电流纯电阻电流2.2.纯电感电路纯电感电路3.3.纯电容电路纯电容电路本讲稿第三十一页，共五十七页1.1.纯电阻电路纯电阻
15、电路（1 1）电流和电压的有效值（最大值或瞬时值）电流和电压的有效值（最大值或瞬时值）满足欧姆定律满足欧姆定律 （2 2）电路的功率）电路的功率本讲稿第三十二页，共五十七页 纯电阻电路纯电阻电路 a a）电路图）电路图 b b）波形图）波形图本讲稿第三十三页，共五十七页2.2.纯电感电路纯电感电路（1 1）电压与电流的有效值（或最大值）满足）电压与电流的有效值（或最大值）满足欧姆定律欧姆定律（2 2）电感上的电压相位超前电流相位）电感上的电压相位超前电流相位9090（3 3）纯电感电路不消耗功率）纯电感电路不消耗功率本讲稿第三十四页，共五十七页 纯电感电路纯电感电路a a）电路图）电路图 b
16、b）波形图）波形图本讲稿第三十五页，共五十七页小提示小提示在一个周期内，电感吸收的电能等于在一个周期内，电感吸收的电能等于它释放的磁场能，它不消耗能量，只它释放的磁场能，它不消耗能量，只是在电路中起能量交换作用。电感平是在电路中起能量交换作用。电感平均功率为零。均功率为零。本讲稿第三十六页，共五十七页3.3.纯电容电路纯电容电路（1 1）电压与电流的有效值（或最大值）满足）电压与电流的有效值（或最大值）满足欧姆定律。欧姆定律。（2 2）电容上的电压相位滞后电流相位）电容上的电压相位滞后电流相位9090。（3 3）纯电容电路不消耗功率。）纯电容电路不消耗功率。本讲稿第三十七页，共五十七页 纯电容
17、电路纯电容电路 a a）电路图）电路图 b b）波形图）波形图本讲稿第三十八页，共五十七页四、四、RLCRLC串联电路串联电路1.R1.R、L L、C C串串联联电电路路电电压压和和电电流流的关系的关系2.R2.R、L L、C C串联电路功率的关系串联电路功率的关系本讲稿第三十九页，共五十七页1.R1.R、L L、C C串串联联电电路路电电压压和和电电流流的的关关系系RLCRLC串联电路串联电路本讲稿第四十页，共五十七页根据各元件的特点，用向量表示电压根据各元件的特点，用向量表示电压与电流的关系与电流的关系本讲稿第四十一页，共五十七页根据以上分析可以画出阻抗三角形，根据以上分析可以画出阻抗三角
18、形，如图所示。如图所示。本讲稿第四十二页，共五十七页根据以上分析和各元件特点，可以画出电根据以上分析和各元件特点，可以画出电压向量图。压向量图。本讲稿第四十三页，共五十七页由图上几何关系可得：由图上几何关系可得：本讲稿第四十四页，共五十七页综上所述，可画出综上所述，可画出RLCRLC串联电路的电压、串联电路的电压、电流波形图，如图所示。电流波形图，如图所示。本讲稿第四十五页，共五十七页在在RLCRLC串联电路中，各参数值不同，使串联电路中，各参数值不同，使电路呈现不同的情况和性质。电路呈现不同的情况和性质。（1 1）当）当XLXLXCXC时，时，0 0，则电路呈电感性质，则电路呈电感性质，类似
19、于类似于RLRL串联电路，这时总电压超前电流串联电路，这时总电压超前电流角。角。（2 2）当）当XLXLXCXC时，时，0 0，则电路呈电容性质，则电路呈电容性质，类似于类似于RCRC电路，这时总电压滞后电流电路，这时总电压滞后电流角。角。（3 3）当）当XL=XCXL=XC时，时，=0=0，此时，此时Z=RZ=R，则电路呈纯，则电路呈纯电阻性质，类似于电阻性质，类似于R R元件电路，这时总电压和电元件电路，这时总电压和电流同相，它又称为串联谐振电路。流同相，它又称为串联谐振电路。本讲稿第四十六页，共五十七页2.R2.R、L L、C C串联电路功率的关系串联电路功率的关系利用有功功率利用有功功
20、率P P=I I2 2R R和无功功率和无功功率Q Q=I I2 2X X的关系式，可以讨论这些功率之间的的关系式，可以讨论这些功率之间的关系。关系。本讲稿第四十七页，共五十七页根据功率是标量的特征和上式，可以作根据功率是标量的特征和上式，可以作出如图所示的总功率、有功功率和无功出如图所示的总功率、有功功率和无功功率的三角形关系图。功率的三角形关系图。本讲稿第四十八页，共五十七页一个电源实际输出的有功功率与电源一个电源实际输出的有功功率与电源所接负载的特性有关。所接负载的特性有关。电源接负载的目的是为了实现能量的电源接负载的目的是为了实现能量的转换。转换。要提高电源设备的利用率，必须提高要提高
21、电源设备的利用率，必须提高电路的功率因数。电路的功率因数。本讲稿第四十九页，共五十七页五、三相正弦交流电路五、三相正弦交流电路1.1.三相交流电源的产生三相交流电源的产生2.2.三相电源的连接三相电源的连接本讲稿第五十页，共五十七页1.1.三相交流电源的产生三相交流电源的产生三相交流电是由三相交流发电机三相交流电是由三相交流发电机产生的。三相交流发电机主要由产生的。三相交流发电机主要由定子和转子构成。定子和转子构成。本讲稿第五十一页，共五十七页三相交流发电机结构、波形和矢量图三相交流发电机结构、波形和矢量图 a a）三相交流发电机结构图）三相交流发电机结构图 b b）电动势波形图）电动势波形图
22、 c c）电动势矢量图）电动势矢量图本讲稿第五十二页，共五十七页2.2.三相电源的连接三相电源的连接1 1）三相电源的星形（）三相电源的星形（Y Y）连接）连接2 2）三相电源的三角形连接）三相电源的三角形连接本讲稿第五十三页，共五十七页1 1）三相电源的星形（）三相电源的星形（Y Y）连接）连接发电机绕组的星形连接发电机绕组的星形连接 a a）电路图）电路图 b b）等效电路）等效电路本讲稿第五十四页，共五十七页2 2）三相电源的三角形连接）三相电源的三角形连接本讲稿第五十五页，共五十七页单元小结单元小结1.1.交流电的概念交流电的概念2.2.正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素3.3.单相正弦交流电路单相正弦交流电路4.4.三相正弦交流电路三相正弦交流电路本讲稿第五十六页，共五十七页本单元结束本单元结束本讲稿第五十七页，共五十七页