汽車電工電子基礎(chǔ)（第3版） 課件 4.1三相交流發(fā)電機(jī)波形認(rèn)知

4.1三相交流發(fā)電機(jī)波形認(rèn)知項(xiàng)目四:汽車交直流電路正弦交流電的三要素三相交流電和三相交流電發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)交流電電路仿真其他常見的波形示波器23456電子積木配套示波表的使用說(shuō)明使用小型示波表測(cè)試信號(hào)實(shí)施項(xiàng)目789正弦交流電11.正弦交流電

所謂正弦交流電，是指大小和方向都隨時(shí)間按正弦規(guī)律作周期性變化的電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)，簡(jiǎn)稱交流電直流電交流電與正弦交流電的區(qū)別:如圖所示電源的兩個(gè)極a、b,如果電流總是從a流向b,那么這個(gè)電路是直流電路。如果電流一會(huì)從a流向b,一會(huì)又從b流向a,并且改變得比較快,那么這個(gè)電路是交流電路。注意我們?cè)谡f(shuō)直流、交流的時(shí)候并沒有談到電流的大小,所以區(qū)分交流與直流要看電流的方向是否快速變化,如果能看到電路電源電壓或電流波形(坐標(biāo)原點(diǎn)為0.0),波形總是在橫坐標(biāo)的上或下的是直流電路.如果波形在橫坐標(biāo)上下變化的是交流電。對(duì)于電壓變化或電流大小變化而方向不變的直流電,雖然也是直流電,但包含了交流的成分。直流與交流電源2.正弦交流電的三要素1、幅值上式中，Im、Um、Em分別叫做正弦電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)的幅值（也叫做峰值或最大值），它們反映了正弦量振蕩的幅度。

有效值指與交流電熱效應(yīng)相同的直流電數(shù)值，熱效應(yīng)相同的直流電流I稱之為交流電流i的有效值，有效值可以確切地反映交流電的作功能力。有效值用大寫字母I、U表示。理論和實(shí)際都可以證明：我們實(shí)際上用電表測(cè)量交流電的數(shù)值約等于有效值。2、周期、頻率、角頻率（1）周期：正弦交流電完成一次循環(huán)變化所用的時(shí)間，用字母T表示，單位為秒（s）。（2）頻率：正弦量在單位時(shí)間內(nèi)作周期性循環(huán)變化的次數(shù)用字母f表示，單位為赫茲（Hz）。（3）角頻率：表示單位時(shí)間內(nèi)正弦量變化的弧度數(shù)，用字母

表示，單位為弧度/秒（rad/s）。頻率與周期的關(guān)系：角頻率與周期及頻率的關(guān)系：3、正弦交流電的相位、初相和相位差相位：正弦量解析式中隨時(shí)間變化的電角度（ωt+φ）。初相位：t=0時(shí)的相位φ，它確定了正弦量計(jì)時(shí)始的位置。相位差：兩個(gè)同頻率正弦量之間的相位之差。上式中u、i的相位差為：3.三相交流電和三相交流電發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

三相交流電是由三個(gè)頻率相同、電勢(shì)振幅相等、相位差互差120°角的交流電路組成的電力系統(tǒng)。目前，我國(guó)生產(chǎn)、配送的都是三相交流電，汽車發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的也是三相交流電。

三相正弦交流電一般由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，發(fā)電原理如圖4-2（a）所示。發(fā)電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。定子包括機(jī)座、定子鐵心、電樞繞組等幾部分。定子鐵心固定在機(jī)座里，其內(nèi)圓表面沖有均勻分布的槽。定子槽內(nèi)對(duì)稱嵌放著參數(shù)相同的三組繞組，每組N匝（圖中以一匝示意）稱為一相，于是有三相對(duì)稱繞組，每相的始末端分別用U1、U2，V1、V2，W1、W2標(biāo)示。4.交流電電路仿真在手機(jī)上打開Everycircuit(電路仿真)App,在workspace頁(yè)面點(diǎn)擊加號(hào)新增仿真,在軟件的工具欄里找到交流電源,然后按圖搭接仿真電路,設(shè)置電路及元件參數(shù)，交流電源電壓幅值為311V.頻率50Hz，燈泡額定電壓311V，額定功率100W。選中導(dǎo)線,如圖a）所示,點(diǎn)擊左下角眼睛符號(hào),可以顯示導(dǎo)線電壓波形,如圖b）所示。點(diǎn)擊電路元件后,點(diǎn)左下角眼睛符號(hào)可顯示流過(guò)元件的電流。仿真軟件使用非常方便,并與真實(shí)電路功能一致,你可以嘗試改變電路連接、電路參數(shù),進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)和探索。a）正弦交流電壓波形顯示設(shè)置b）正弦交流電壓波形(參數(shù)與常220V交流電一致)請(qǐng)按照以上示例進(jìn)行電路仿真,然后自我探索。三相交流電是由a、b、c三個(gè)單相交流電組成,它們電壓波形嚴(yán)格一致,但相位相差120°，假設(shè)我們確定b相相位為0,a相相位為-120°，c相相位為+120°，請(qǐng)用星形接法進(jìn)行三相交流電仿真。參考仿真電路如圖所示。三相交流電仿真5.其他常見的波形除了正弦交流電外，還有幾種常見的波形特點(diǎn)6.示波器圖4-5所示為汽車診斷專用示波器。示波器是一種用途十分廣泛的電子測(cè)量?jī)x器。它能把肉眼看不見的電信號(hào)變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過(guò)程。利用示波器能觀察各種不同信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形曲線，可以用它測(cè)試各種不同的電量、如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等。圖4-5汽車診斷專用示波器6.示波器我們實(shí)訓(xùn)用的電子積木配套一個(gè)雙通道小型示波表，如圖4-6所示，可用于觀察較低電壓(200V)和較低頻率(200kHz)的信號(hào)，雙通道相互獨(dú)立。內(nèi)置1200mAh鋰電池，充足電的情況下，可使用5h。圖4-6電子積木雙通道示波表7.電子積木配套示波表的使用說(shuō)明存儲(chǔ)深度:4k點(diǎn)×2.X軸顯示12格，共240點(diǎn)。電源開關(guān):在右下角，向上撥動(dòng)為接通電源。（1）MiniUSB插孔:用于給示波表充電，連接一條隨機(jī)線到電腦USB口或者5V電源適配器，即可對(duì)示波表充電，在充電狀態(tài)，充電指示燈亮，充足電時(shí)，充電指示燈熄滅，完全充電時(shí)間只需4h。（2）信號(hào)輸入座:雙通道的信號(hào)輸入，需要連接屏蔽線到被測(cè)信號(hào)。交/直流切換選擇開關(guān):每路輸入座旁邊有一個(gè)小開關(guān)用于切換交流/直流耦合方式。小開關(guān)撥上為交流耦合方式，被測(cè)信號(hào)會(huì)首先通過(guò)小電容隔去其直流成分。（3）信號(hào)輸出座:用于連接屏蔽線?對(duì)外輸出1-100kHz的矩形波信號(hào)，占空比可調(diào)0-100%。（4）演示信號(hào)輸出:提供一路三角波及一路矩形波，在示波表左下方的兩個(gè)小焊盤。上邊為三角波，下邊為方波，可用于測(cè)試示波表是否正常工作。示波表液晶顯示界面如圖4-7所示。圖4-7示波表液晶顯示界面（5）中央按鍵:長(zhǎng)按進(jìn)入設(shè)置，再次長(zhǎng)按退出設(shè)置，在設(shè)置狀態(tài)，被設(shè)置項(xiàng)目反白顯示。（6）右按鍵:用于選擇設(shè)置項(xiàng)。（7）上下按鍵:用于對(duì)設(shè)置項(xiàng)進(jìn)行加/減。（8）示波表界面:波形窗口紅色曲線是通道1的波形?藍(lán)色曲線是通道2的波形。Y1指示通道1的垂直靈敏度及偏移。Y2指示通道2的垂直靈敏度及位移。X指示掃描速度及水平位移。（9）→CH1:指示觸發(fā)電平。觸發(fā):自動(dòng)指示觸發(fā)模式。有3個(gè)選擇自動(dòng)/正常/單次。（10）放大×1:被測(cè)波形局部放大、縮小。（11）×××Hz:輸出信號(hào)的頻率選擇。（12）×××%:輸出信號(hào)的占空比選擇。（1）探頭連接線紅色連接頭為測(cè)量信號(hào)，黑色連接頭為接地。測(cè)量之前，若未知被測(cè)信號(hào)特征，請(qǐng)將觸發(fā)模式設(shè)置為自動(dòng)觸發(fā)，此時(shí)示波表將自動(dòng)產(chǎn)生掃描線，便于快速的尋找到信號(hào)的幅值范圍，便于設(shè)置觸發(fā)電平，以獲得穩(wěn)定的顯示。（2）調(diào)節(jié)被測(cè)通道的垂直靈敏度，使信號(hào)幅值范圍落在顯示區(qū)域內(nèi)，本示波表的可調(diào)范圍是20mV/格到20V/格之間。若被測(cè)信號(hào)既有交流成分，又有直流成分，而想顯示其交流成分時(shí)，可以將信號(hào)耦合方式改為交流耦合，相當(dāng)于在被測(cè)信號(hào)上串聯(lián)一個(gè)隔直電容。若信號(hào)有小部分超出了屏幕范圍，則可以調(diào)節(jié)垂直位移進(jìn)行上下移動(dòng)。（3）根據(jù)信號(hào)的頻率范圍，選擇合適的掃描速度（時(shí)基）。（4）此時(shí)波形顯示可能仍然不太穩(wěn)定，或者左右滑動(dòng)。是因?yàn)槊看螔呙璧钠瘘c(diǎn)與被測(cè)信號(hào)不同步，此時(shí)需要調(diào)節(jié)觸發(fā)電平，使掃描在波形的相同電平處開始掃描，注意，觸發(fā)電平設(shè)置只對(duì)通道1有效。8.使用小型示波表測(cè)試信號(hào)9.項(xiàng)目實(shí)施1）示波表的使用。2）正弦交流電波形測(cè)試。（1）任務(wù)布置實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書可調(diào)鋰電池模塊示波表三相交流發(fā)電機(jī)連接導(dǎo)線（2）任務(wù)準(zhǔn)備

需要準(zhǔn)備以下器材。（3）任務(wù)步驟

1）示波表的使用步驟圖示工作頁(yè)1讀識(shí)積木板原理圖，互感線圈分一次繞組和二次繞組，通常一次繞組通電，二次繞組感應(yīng)出電壓。2用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量一次繞組阻值為_______，若阻值無(wú)窮大說(shuō)明______________。步驟圖示工作頁(yè)1示波表測(cè)量三角波：用探頭連接好示波表通道1，紅色連接頭為輸入，黑色連接頭為接地。打開示波表電源，屏幕應(yīng)出現(xiàn)兩條直線，紅線為通道1波形線，藍(lán)色為通道2波形線，左下端有兩路波形測(cè)試輸出，一路方波和一路三角波，先用紅色連接頭連接三角波輸出測(cè)試點(diǎn)，選擇交流耦合，觀察波形。2三角波波形應(yīng)出現(xiàn)如圖所示，若不清晰，進(jìn)入調(diào)節(jié)選項(xiàng)分別調(diào)節(jié)電壓幅度、垂直位移和掃描時(shí)間（時(shí)基），波形占空比和頻率同樣可以在示波表參數(shù)設(shè)置里面調(diào)節(jié)，定格波形選擇觸發(fā)方式為單次。讀出定格三角波的周期、頻率及電壓幅度。幅值：______________________________周期：_______________________________頻率：_______________________________（3）任務(wù)步驟

1）示波表的使用。步驟圖示工作頁(yè)3按照測(cè)試三角波的方法測(cè)量方波。4按照測(cè)試三角波的方法設(shè)置示波表參數(shù)。讀出定格方波的周期、頻率及電壓幅度。幅值：_______________________________周期：_______________________________頻率：_______________________________步驟圖示工作頁(yè)1用連接導(dǎo)線按照積木連接示意圖連接成完整電路，注意連接前先關(guān)閉電源開關(guān)。2檢查無(wú)誤后接通電源，打開示波表電源，選擇耦合方式為交流耦合，進(jìn)入示波表參數(shù)選擇模式調(diào)整適當(dāng)參數(shù)。3調(diào)節(jié)三相交流發(fā)電機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電位器，觀察波形。4發(fā)電機(jī)輸出的是_______________，固定一個(gè)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)示波表參量，此時(shí)波形的幅值為_________，周期為____，頻率為____；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與幅值和頻率有何關(guān)系?__________________________。

2）正弦交流電波形測(cè)試。步驟圖示工作頁(yè)5描繪正弦交流電波形并標(biāo)注相關(guān)參量。