汽車電工電子技術(shù)（高等職業(yè)）全套教學(xué)課件

汽車電工電子技術(shù)全套可編輯PPT課件汽車直流電路汽車交流電路汽車磁路及電磁元件汽車電動機汽車模擬電路汽車集成運算放大器汽車數(shù)字電路汽車電路圖識讀汽車直流電路項目一任務(wù)一

汽車電路認知一、汽車電路的組成（一）電路概述簡單地講，電路就是電流流過的路徑，它是由各種電子元件和設(shè)備以一定方式組成的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。電路規(guī)?？梢韵嗖詈艽螅〉焦杵系募呻娐?，大到高壓輸電網(wǎng)，如圖1-1所示。電路有三種工作狀態(tài)：通路、開路、短路。

（a）集成電路

（b）高壓輸電網(wǎng)

圖1-1

電路的規(guī)模（二）電路的組成1．一般電路任何一個完整的電路，無論其具體用途和功能怎樣，也不管其復(fù)雜程度如何，一般都可以看成是由電源、負載、連接導(dǎo)線和輔助設(shè)備這四大部分組成的。如圖1-2所示，在這個簡單的手電筒電路中，干電池是電源，燈泡是負載，而有些手電筒的外殼起到連接導(dǎo)線的作用，其上的推鈕開關(guān)則是輔助設(shè)備。它可以畫成如圖1-2（c）所示右邊的電路模型圖，簡稱電路圖。

（a）手電筒外觀

（b）手電筒結(jié)構(gòu)（c）手電筒電路

圖1-2簡單的手電筒電路及電路模型電源分為交流電源和直流電源。交流電源的電動勢和電流的大小與方向隨時間在變化，如水電站、火電站、風(fēng)力發(fā)電站發(fā)出來的電等，由交流電源組成的電路稱為交流電路；而直流電源的電動勢和電流的大小與方向是不變的，如蓄電池、干電池等，由直流電源組成的電路稱為直流電路。

1）電源電源是為電路提供電能的裝置，它把其他形式的能源轉(zhuǎn)化為電能。例如，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的蓄電池、干電池和鋰電池；將機械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機。因為非電能的種類很多，所以轉(zhuǎn)變電能的方式也很多。（a）

（b）

（c）

圖1-3電壓源和電流源

電源也可分為電壓源和電流源，如圖1-3所示。電壓源在其兩端總能保持一定的電壓而不論流過的電流為多少，它不能短路。圖1-3（a）既可表示直流電壓源，也可表示交流電壓源，而圖1-3（b）僅可表示直流電壓源。電流源則總能向外部提供一定的電流而不論其兩端的電壓為多少，它不能斷路，其符號如圖1-3（c）所示。2）負載負載是各種用電設(shè)備的總稱，它是將電能或電信號轉(zhuǎn)換成所需要能量的裝置。例如，電燈泡將電能轉(zhuǎn)換為光能，汽車燃油泵控制電路中的繼電器將電能轉(zhuǎn)換為觸點開閉的機械能，電爐將電能轉(zhuǎn)換為熱能，電視機將電信號轉(zhuǎn)換成圖像和聲音等。3）連接導(dǎo)線連接導(dǎo)線將電源、負載荷輔助設(shè)備連接成一個閉合回路，起傳輸電能的作用。4）輔助設(shè)備輔助設(shè)備可實現(xiàn)對電路的控制、分配、保護及測量，包括各種開關(guān)、按鈕、電流表、電壓表和測量儀等。

2．汽車電路汽車電路一般由相對獨立的系統(tǒng)組成。如表1-1所示為常見汽車電路名稱及其組成。電路名稱電路組成電源電路蓄電池、發(fā)電機、調(diào)節(jié)器及工作狀況指示燈等啟動電路啟動電機、啟動繼電器、啟動開關(guān)及啟動保護裝置等點火電路點火線圈、分電器、電子點火器、火花塞、點火開關(guān)等照明與信號電路前照燈、霧燈、示寬燈、轉(zhuǎn)向燈、制動燈、倒車燈、電喇叭及其控制繼電器和開關(guān)等儀表與報警電路儀表、傳感器、各種報警指示燈及控制器等電子控制裝置電路電控燃油噴射（EFI）系統(tǒng)、自動變速器（ECT）系統(tǒng)、防抱死制動（ABS）系統(tǒng)、恒速控制及懸架平衡控制等輔助裝置電路風(fēng)窗刮水器、風(fēng)窗除霜、啟動預(yù)熱裝置、音響裝置、車窗電動升降裝置、電動座椅調(diào)節(jié)裝置及中央電控門鎖裝置等表1-1常見汽車電路二、汽車電路的特點

①低壓直流供電。汽車電氣設(shè)備一般采用低壓直流供電，結(jié)構(gòu)越簡化越能保證行駛過程中汽車的安全。低壓供電來源于蓄電池或發(fā)電機，兩者的電壓保持一致。柴油車采用24V低壓直流供電，由兩節(jié)12V蓄電池串聯(lián)后提供；汽油車常采用12V低壓直流供電，由一節(jié)蓄電池或兩節(jié)蓄電池并聯(lián)（要求較大電流的情況）后提供。

圖1-4燈光保護電路工作原理圖1—熔斷絲；2—燈光繼電器；3—車燈總開關(guān)；4—電源總開關(guān)

②單線制。單線制是指利用汽車發(fā)動機的底盤、車身等金屬機件作為各種電氣設(shè)備的公用連線（又稱搭鐵或接地），從而只需要一根導(dǎo)線連接設(shè)備與電源。任何一個電路中的電流都是從電源的正極出發(fā)，流經(jīng)電氣設(shè)備后，再由公共連線流回電源負極而形成回路。如圖1-4所示為汽車燈光保護電路的工作原理圖，該圖即采用單線制。

圖1-5負極搭鐵的位置參考

③負極搭鐵。采用單線制時，電源的一端必須接到車架上，即搭鐵，用符號“⊥”表示。按照電源搭鐵的極性，可分為正極搭鐵和負極搭鐵，包括我國在內(nèi)的絕大多數(shù)國家的汽車都采用負極搭鐵，其參考位置如圖1-5所示。

④用電設(shè)備并聯(lián)。用電設(shè)備并聯(lián)是指汽車上的各種用電設(shè)備都采用并聯(lián)方式與電源連接，每個用電設(shè)備都由各自串聯(lián)在其中支路中的專用開關(guān)控制，互不產(chǎn)生干擾。⑤設(shè)有保險裝置。為了防止因短路或搭鐵而燒壞電路，電路中一般設(shè)置有保險裝置，如熔斷器、保險絲等。⑥汽車線路有顏色和編號特征。為方便區(qū)分，汽車所有低壓導(dǎo)線必須選用不同顏色的單色線或雙色線，并根據(jù)廠家的規(guī)定在導(dǎo)線上分別編號。⑦汽車電路由相對獨立的分系統(tǒng)組成。三、汽車電路的基本物理量

（一）電流導(dǎo)體內(nèi)帶電粒子（電子）的定向運動形成電流。在導(dǎo)體中自由電子帶負電，它在電場力的作用下，沿著與電場相反的方向移動形成電流。大小和方向均不隨時間變化的電流稱恒定電流，簡稱直流。電流的產(chǎn)生有兩個條件：一是要有電源提供電能；二是要形成閉合回路。

電流的大小用電流強度來衡量。電流強度是單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體單位橫截面的電荷量，用I表示，即（1-1）式中：——電流，單位為A（安［培］）；——電荷量，單位為C（庫［侖］）；——時間，單位為s（秒）。（a），參考方向與實際方向一致（b），參考方向與實際方向相反圖1-6電流的實際方向與參考方向的關(guān)系

人們規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，但實際上自由電子移動的方向與規(guī)定相反。對于較復(fù)雜的電路，如果一時難以確定電流方向，可以先假設(shè)一個方向，稱為參考方向（可用實箭頭表示）。若此后計算出的結(jié)果為正值，說明參考方向與電流實際方向一致；若計算結(jié)果為負值，說明參考方向與實際方向相反，將方向改過來就行，如圖1-6所示。

（二）電位在電場的不同位置，電荷所具有的電勢能是不相同的。電位就好像水位一樣，高處與低處的能量大小各異。在相同電路中，電子的流動在各個位置的能量大小也不相同。為了表示這種勢能的不同，把單位正電荷在電路中某一點所具有的位能稱為電位，其數(shù)學(xué)表達式為（1-2）式中：V——電路中某點的電位，單位為V（伏［特］）；W——電路中某點的電位能，單位是J（焦［耳］）。

在工程實際中，常以地球作為零電位點，用符號“⊥”表示；而對于外殼接地的用電設(shè)備，由于已和大地相連，故其電位也為零。如果設(shè)備或儀器并未接地，通常將許多元件的連接點作為零電位參考點，這都是為了電位計算的方便。零電位參考點一旦選定，一般是不能隨意改變的。這樣在電路分析時，凡是比參考電位高的點其電位是正電位，比參考電位低的點其電位是負電位。

例1-1

求圖1-7所示中各點的電位。

（a）

（b）

圖1-7例1-1圖解如圖1-7（a）所示，a點的電位,b點的電位如圖1-7（b）所示，a點的電位,b點的電位

（三）電壓

電壓即電路中兩點之間的電位差。電流和水流一樣，只有在兩點中存在著電位或水位差時，電或水才能流動。電路中a，b兩點之間的電位差（即電壓）可表示為（1-3）也可用下式表示為（1-4）式（1-4）表示的的物理含義為：電路中a，b兩點間的電壓在數(shù)值上等于電場力把電荷由a移動到b所做的功W與被移動電荷的電量Q的比值。

電壓的單位為V（伏［特］），常用的電壓單位還有kV（千伏）、mV（毫伏）和μV（微伏），它們之間的換算關(guān)系為

電壓的方向規(guī)定為從高電位到低電位，即電位降低的方向。在電路圖中可以用箭頭來表示電壓的指向，即從高電位指向低電位，也可以把高電位用“＋”，低電位用“－”來表示。（a），參考方向與實際方向一致（b），參考方向與實際方向相反圖1-8

電壓的方向

如果一時判斷不出電位的高低，可以先任意畫出一個參考方向，若按這個方向計算的結(jié)果為正值，則說明參考方向與實際電壓方向相同，否則相反，如圖1-8所示。一般規(guī)定同一個元件的電壓和電流的參考方向相同，即電流的參考方向為從電壓的正極性端流入該元件，而從它的負極性端流出。此時稱該元件的電壓、電流參考方向為關(guān)聯(lián)參考方向；反之，則稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。

（四）電動勢

為了保證電路中有持續(xù)不斷的電流，在電源內(nèi)部就要有一種力將正電荷從低電位處移到高電位處。這樣在外部電路中，才能使電流再從高電位回到低電位，形成連續(xù)不斷的流動，即電源要能使電路兩端維持一定的電位差。這種在電源內(nèi)部使電路兩端產(chǎn)生和維持電位差的能力稱為電源電動勢。電動勢用字母E表示，單位也是V。理想電源的電動勢與其兩端輸出電壓之間的關(guān)系為（1-5）

（五）電功率

單位時間內(nèi)電流所做的功稱為電功率。其中，單位時間為秒（s），所做的功是指電功。電功率用字母P表示，它是描述電流做功快慢程度的物理量，用公式表示為即（1-6）式中：P——負載消耗的電功率，單位為W（瓦）；U——電路兩端的電壓；I——電路中的電流。

任務(wù)二

汽車基本電氣元件認知一、電阻（一）電阻的概念

電荷在導(dǎo)體內(nèi)做定向移動會遇到阻礙作用，這種阻礙稱為電阻。具有一定電阻數(shù)的元器件稱為電阻器，簡稱電阻。電阻一般用字母R表示，單位為（歐［姆］）。

實驗證明，當溫度不變時，一定材料制成的均勻?qū)w，其電阻跟它的長度成正比，跟它的截面積成反比。這個實驗規(guī)律稱為電阻定律，用公式表示為（1-7）式中：R——電阻；——導(dǎo)體的電阻率，單位為（歐米）；——導(dǎo)體的長度，單位為m（米）；S——導(dǎo)體的橫截面面積，單位為m2（米2）。（二）電阻與溫度的關(guān)系

一個導(dǎo)體的電阻不僅取決于導(dǎo)體的性質(zhì)，還與工作點的溫度有關(guān)。溫度對電阻也有較大的影響。一般來說，溫度越高，金屬導(dǎo)體的電阻會越大。各種材料隨著溫度升高而引起的電阻變化是不相同的。為便于比較，通過實驗測定了不同材料在溫度上升1℃時的電阻變化值，這個數(shù)據(jù)稱為電阻溫度系數(shù)，它的單位是1/℃。

（三）電阻的分類①電阻按阻值特性可分為固定電阻、可調(diào)電阻和特種電阻等。不能調(diào)節(jié)的稱為定值電阻或固定電阻；可以調(diào)節(jié)的稱為可調(diào)電阻。常見的可調(diào)電阻是滑動變阻器，例如收音機音量調(diào)節(jié)的裝置就是個圓形的滑動變阻器。主要應(yīng)用于電壓分配的可調(diào)電阻，稱為電位器。②電阻按制造材料可分為碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻、無感電阻和薄膜電阻等。③電阻按安裝方式可分為插件電阻和貼片電阻。④電阻按功能可分為負載電阻、采樣電阻、分流電阻和保護電阻等。

（四）電阻的特性1．歐姆定律歐姆定律的簡述是：通過電阻R的電流I與電阻兩端的電壓U成正比，與電阻R成反比。歐姆定律用公式表示為或（1-8）例1-2如圖1-9所示，已知：，，電源內(nèi)阻忽略不計；，，，求各點的電位。圖1-9例1-2圖解

選擇電路中的a點為電位參考點（零電位點），設(shè)電流方向為順時針方向，則各點的電位如下：a點的電位

b點的電位

c點的電位

e點的電位d點的電位

2．電阻的串聯(lián)、并聯(lián)1）電阻的串聯(lián)兩個或兩個以上的電阻首尾依次相連，中間無任何分支的連接稱為電阻的串聯(lián)。在這種連接方式中，相鄰電阻之間的電流只有一條通路，如圖1-10所示。此電路稱為串聯(lián)電路。在串聯(lián)電路中，一個用電器失靈則總電流將被切斷。圖1-10串聯(lián)電路電阻的串聯(lián)時，有以下幾點特性：串聯(lián)電路各處的電流強度都相同，即；總電壓等于各部分電路的電壓之和，即；總電阻等于各個電阻之和，即。

2）電阻的并聯(lián)將幾個電阻元件的頭和頭相連，尾和尾相連，然后都接在兩個共同端點之間的連接方式稱為電阻的并聯(lián)。在并聯(lián)連接方式中，每個電阻的電流各有一條通路，如圖1-11所示。這種電路稱為并聯(lián)電路。并聯(lián)電路總電阻總是小于阻值最小的單個電阻。在并聯(lián)電路中，一個用電器失靈時不影響其他用電器的功能。大多數(shù)汽車電氣系統(tǒng)接線是并聯(lián)的。實際上，由若干串聯(lián)電路組成的系統(tǒng)的接線是并聯(lián)的。這樣可使每一個組件能獨立于其他組件工作。當某個組件開啟或斷開時，其他組件的操作不應(yīng)受到影響。圖1-11并聯(lián)電路

電阻的并聯(lián)時，有以下幾點特性：并聯(lián)電路的總電流等于各個電阻上的電流之和，即；并聯(lián)電路上各電阻的電壓都相同，即；總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和，即。3．電阻的功率在如圖1-12所示的純電阻電路中，當電流、電壓參考方向一致時，電阻元件的功率為（1-9）由式（1-9）可知：電阻總是消耗能量的。圖1-12純電阻電路

（五）電阻器的標稱方法電阻器的主要參數(shù)包括標稱阻值、允許偏差和額定功率等。電阻器的標稱阻值和允許偏差一般標記在電阻體上，而在電路圖上只標出標稱阻值。電阻器的標稱方法主要有直標法、文字符號法和色標法。①直標法是指用阿拉伯數(shù)字和單位符號在電阻器的外表面直接標出電阻值和允許偏差的方法，如圖1-13（a）所示。②文字符號法是指用阿拉伯數(shù)字和字母按照一定的規(guī)律排列來表示電阻器的電阻值的方法，如將電阻器標成2K7，其中K既做單位，又做小數(shù)點。文字符號法中，偏差通常用百分數(shù)表示，如圖1-13（b）所示，該電阻器的阻值為，允許偏差為。如圖1-13（c）所示為碳膜電阻，阻值為，允許偏差為，其中用級別符號表示允許偏差。

（a）直標法

（b）文字符號法

（c）文字符號法圖1-13電阻器的直標法和文字符號法③色標法是指用不同顏色的色環(huán)來表示電阻器的電阻值和允許偏差的方法。常用的色標法有四環(huán)標注法和五環(huán)標注法。四環(huán)標注法：主要用于表示普通電阻的阻值，標注法如圖1-14所示。例如，某電阻器的色環(huán)顏色依次是黃、紫、橙、金，則此電阻器的電阻值為，允許偏差為。五環(huán)標注法：主要用于表示精密電阻的阻值，標注法如圖1-15所示。例如，某電阻器的色環(huán)顏色依次是紅、紫、黑、銀、棕，則其標稱阻值為，允許誤差為。

圖1-14四環(huán)標注法圖1-15五環(huán)標注法（六）特殊電阻器及其在汽車上的應(yīng)用1．光敏電阻光敏電阻是利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種特殊電阻，對光線十分敏感，它的電阻值能隨著外界光照強弱的變化而變化。在無光照射時，其阻值呈高阻狀態(tài)；當有光照射時，其電阻值迅速減小。汽車中的光敏電阻式環(huán)境光傳感器就采用了光敏電阻——硫化鎘（CdS）光導(dǎo)電元件。

硫化鎘的特性是：若周圍環(huán)境較暗，則電阻值大；若周圍環(huán)境較亮，電阻值則變小。光敏電阻式環(huán)境光傳感器通過硫化鎘光導(dǎo)電元件，將周圍光照的變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，并以電信號的形式輸入給控制器，其結(jié)構(gòu)如圖1-16所示。圖1-16光敏電阻式環(huán)境光傳感器的結(jié)構(gòu)

2．熱敏電阻熱敏電阻是一種用陶瓷半導(dǎo)體制成的溫度系數(shù)很大的電阻體，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）和負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）。熱敏電阻的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。

正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）廣泛應(yīng)用在汽車發(fā)動機、儀器、儀表等測溫、感溫部件中，它的主要成分為鈦酸鋇，并混合其他金屬氧化物燒結(jié)而成，其溫度特性如圖1-17中曲線1所示。

圖1-17熱敏電阻的溫度特性1—正溫度系數(shù)（PTC）；2—負溫度系數(shù)（NTC）

負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）廣泛應(yīng)用在汽車發(fā)動機冷卻水溫度傳感器、進氣溫度傳感器、機油溫度傳感器和空調(diào)用溫度傳感器中，其外形如圖1-18所示。它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝制造而成。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，在導(dǎo)電方式上完全類似硅、鍺等半導(dǎo)體材料。溫度低時，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，電阻值降低，如圖1-18中曲線2所示。圖1-18負溫度系數(shù)熱敏電阻的外形

二、電容（一）電容器電容器是一種儲存電場能的元件，任何兩個彼此絕緣且相隔很近的導(dǎo)體，都可以看成是一個電容器，這兩個導(dǎo)體稱為電容器的極板，極板之間的物質(zhì)稱為電介質(zhì)，如圖1-19所示。圖1-19電容器的結(jié)構(gòu)（a）充電

（b）放電圖1-20充電和放電

電容器的基本作用是充電和放電。如果將電容器串聯(lián)在直流電路中并合上開關(guān)，則電容器的兩個極板將會分別聚集等量的異種電荷，如圖1-20（a）所示。其中，與電源正極相連的A極板帶正電荷，與電源負極相連的B極板則帶負電荷，此過程稱為電容器的充電。若將充電后的電容器用導(dǎo)線短接，則極板上的正、負電荷便會相互中和，電容器恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，如圖1-20（b）所示，此過程稱為電容器的放電。名稱無極性電容器有極性電容器可變電容器半可變電容器圖形符號表1-5電容器的圖形符號

電容器按結(jié)構(gòu)可分為固定電容、可變電容和微調(diào)電容；按介質(zhì)材料可分為氣體介質(zhì)電容、液體介質(zhì)電容、無機固體介質(zhì)電容、有機固體介質(zhì)電容和電解電容；按極性分為有極性電容和無極性電容。日常見到的電容器大多為電解電容。

（二）電容的概念加在電容器極板兩端的電壓U越高，其極板上帶的電荷量Q就越多，且電荷量與電壓的比值為常數(shù)，我們把這個比值稱為電容器的電容，用符號C表示，用公式表示為（1-10）式中：C——電容器的電容，單位為F（法［拉］）；——一個極板上的電荷量，單位為C（庫［侖］）；

U——兩極板間的電壓。

（三）電容的特性①阻隔直流電通過，而允許交流電通過，即“隔直流，通交流”。②充電過程中，隨著電容器兩極板上所帶的電荷量的增加，電容器兩端電壓逐漸增大，充電電流逐漸減小，當充電結(jié)束時，電流為零，電容器兩端電壓等于電源電壓；放電過程中，電路中的電流從最大逐漸變成零，電容器兩端的電壓從最大慢慢變成零。因此，電容元件不消耗能量，是儲能元件。

（四）電容器的標稱方法電容器的主要參數(shù)包括標稱容量、允許偏差和額定電壓。其中，額定電壓是指電容器在規(guī)定的溫度內(nèi)，可以連續(xù)加在電容器上而不損壞電容器的最大直流電壓，使用時須要選用額定電壓有足夠容量的電容。電容器的標注方法主要有直標法、數(shù)字表示法、文字符號法和數(shù)碼法。①直標法是指在電容器的外殼上直接標出標稱容量、允許偏差和額定電壓等的標注方法。如圖1-21所示，此電容器的標稱容量為，額定電壓為80V。

圖1-21直標法

②數(shù)字表示法是指在電容器上只標有數(shù)字而沒有標記單位的標注方法。如果數(shù)字是整數(shù)，則單位為；如果數(shù)字是小數(shù)，則單位為。例如，數(shù)字5，47，100和0.03分別表示，，和。③文字符號法是指在電容器外殼上用數(shù)字和字母標注出電容器的標稱容量及允許偏差的標注方法。標稱容量用數(shù)字及小寫字母表示，數(shù)值的識讀示例如表1-6所示；允許偏差用大寫字母C，D，F(xiàn)，G，J，K，M和N表示，識讀示例如表1-7所示。例如，一電容器外殼上標注的文字符號為3n9J，則其標稱容量為3900pF，允許偏差為。

如果電容器標有數(shù)字473，則其標稱容量為47000pF（3表示）；如果電容器標有數(shù)字794，則其標稱容量為790000pF。

④數(shù)碼法一般用3位數(shù)字表示電容量大小，單位為pF。其中前兩位為有效數(shù)字，第三位為倍率，如圖1-22所示，電容器的標稱容量為圖1-22數(shù)碼法

（五）電容器在汽車上的應(yīng)用如圖1-23所示為電容式中控門鎖的電路圖，其工作原理如下。圖1-23電容式中控門鎖電路1—接蓄電池；2—熔斷器；3—熱敏斷電器；4—門鎖開關(guān)；5—鎖門繼電器；6—開門繼電器；7—接其他門鎖（關(guān)）；8—接其他門鎖（開）；9—門鎖執(zhí)行器

三、電感電感是電路的基本元件之一，同電阻、電容一樣廣泛應(yīng)用在各種電氣設(shè)備中。電感也常應(yīng)用在汽車的點火線圈、電磁閥和濾波電路之中。（一）電感器如圖1-24所示為最簡單的電感器，它是用導(dǎo)線繞制的線圈，稱為電感線圈。電感器在電路中常與電容器構(gòu)成選頻回路，具有調(diào)諧選頻的功能。圖1-24電感線圈

（二）電感的概念將電感器中通入電流，每匝線圈產(chǎn)生的磁通稱為自感磁通。線圈的結(jié)構(gòu)不同，產(chǎn)生自感磁通的能力也就不同，為了衡量這種能力的大小，引入自感系數(shù)（簡稱電感）這一物理量，用大寫字母L表示。自感系數(shù)的計算公式為（1-11）式中：L——線圈的自感系數(shù)，單位為H（亨［利］）；——每匝線圈的磁通，是一個標量，單位為Wb（韋［伯］）；N——線圈的匝數(shù)；I——線圈中通過的電流。

（三）電感的特性①當有交變電流通過電感元件時，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，其會產(chǎn)生自感電動勢。電流變化越快，電感元件產(chǎn)生的自感電動勢也就越大，與其平衡的電壓也就越大。若電感元件中流過穩(wěn)定的直流電，則其可以看作是短路。所以，電感元件阻隔交流電通過，而允許直流電通過，即“通直流，隔交流”。②電感元件同電容元件一樣不消耗能量，它是以磁場方式將電能儲存起來，是儲能元件。（四）電感器的標稱方法電感器的主要參數(shù)包括電感量、允許偏差、額定電流和品質(zhì)因數(shù)。其中，品質(zhì)因數(shù)又稱Q值，是衡量電感器質(zhì)量的主要參數(shù)。Q值越高，損耗越小，效率越高，品質(zhì)也就越好。電感器的標注方法主要有直標法、文字符號法、數(shù)碼法和色標法。

①直標法是指在電感器的外殼上直接標出電感器的電感量、允許偏差和額定電流等參數(shù)，如圖1-25所示。圖1-25電感器的直標法②文字符號法是指將電感器的標稱值和允許偏差用數(shù)字和文字按一定的規(guī)律組合標示在電感體上。③數(shù)碼法的標記方法與電容器相同，單位為。

④色標法是指在電感器表面涂上不同的色環(huán)來表示電感量（與電阻器類似），通常用四色環(huán)表示。緊靠電感體一端的色環(huán)為第一環(huán)，露著電感體本色較多的另一端為第四環(huán)。其第一色環(huán)是十位數(shù)，第二色環(huán)為個位數(shù)，第三色環(huán)為應(yīng)乘的倍數(shù)（單位為），第四色環(huán)為誤差色環(huán)。（五）電感器在汽車上的應(yīng)用在車內(nèi)，尾燈、停車燈的燈絲是否斷開是無法確認的，而電流傳感器就可用于檢測這類燈具的燈絲是否斷開。舌簧開關(guān)式電流傳感器的電路如圖1-26所示，在電流線圈的周圍繞有電壓線圈，在線圈的中央設(shè)置舌簧開關(guān)。電壓線圈的功能是防止電壓變化時引起傳感器的誤動作。

圖1-26舌簧開關(guān)式電流傳感器當開關(guān)閉合時，因為電流線圈3中有規(guī)定的電流流過，所以在電流線圈所形成的電磁力的作用下，舌簧開關(guān)閉合；當有燈絲斷開時，電流線圈中的電流減小，電磁力減弱，舌簧開關(guān)打開，報警處于異常狀態(tài)。這樣，利用舌簧開關(guān)的通斷就可以發(fā)出燈絲是否正常的信號。

任務(wù)三

簡單電路的分析與計算一、支路、結(jié)點、回路和網(wǎng)孔（一）支路由一個或幾個元件組成的任何一段都無分支的電路稱為支路。支路有以下性質(zhì)。①支路至少包含一個以上的電器元件，若有幾個元件時，這些元件必須是串聯(lián)。若是并聯(lián)，就變成了分叉，那就不是支路。②在同一支路上，電流處處相等。

如圖1-27所示電路中，有三條支路：bafe，be和bcde。圖1-27汽車的等效電路圖（二）結(jié)點電路中由三條或三條以上的支路組成的交點稱為結(jié)點。如圖1-27所示電路中，有兩個結(jié)點：b和e。

（三）回路電路中的任何一條閉合路徑稱為回路。如圖1-27所示電路中，有三個回路：abefa，bcdeb和abcdefa。（四）網(wǎng)孔內(nèi)部不含有支路的回路稱為網(wǎng)孔。如圖1-27所示電路中，三個回路只有兩個是網(wǎng)孔，即：abefa和bcdeb，而abcdefa中包含有一個支路be，所以不是網(wǎng)孔。

二、基爾霍夫定律基爾霍夫定律（Kirchhoff'sLaws）包括基爾霍夫電流定律（Kirchhoff’sCurrentLaw，簡稱KCL）和基爾霍夫電壓定律（Kirchhoff'sVoltageLaw，簡稱KVL）。它反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析復(fù)雜電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c電子元件特性一起構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。

（一）基爾霍夫電流定律（KCL）如圖1-28所示，在電路中任一瞬時，流入某一結(jié)點的電流之和等于流出該結(jié)點的電流之和，這就是基爾霍夫電流定律，又稱為結(jié)點電流定律，縮寫為KCL。用公式表示為（1-12）式中：——流入結(jié)點的電流之和；——流出結(jié)點的電流之和。圖1-28結(jié)點電流圖

下面通過簡單電路模型了解KCL的具體應(yīng)用。如圖1-29所示，若假定流入結(jié)點的電流為正，流出結(jié)點的電流為負，則有圖1-29KCL應(yīng)用圖結(jié)點a：結(jié)點b：結(jié)點c：上述三式相加，得解根據(jù)圖中各電流的方向，應(yīng)用基爾霍夫電流定律得代入數(shù)據(jù)得則發(fā)射極電流為

例1-3在圖1-30所示的三極管中，已知基極電流，集電極電流，求發(fā)射極電流。圖1-30例1-3圖

解

先標出圖中未知支路的電流方向，如圖1-31（b）所示。對結(jié)點a，應(yīng)用KCL可列出方程為故例1-4

某電橋電路如圖1-31（a）所示，已知，，，求其余各支路的電流。（a）

（b）

圖1-31例1-4圖

同理，對結(jié)點c，有得對結(jié)點b，可列出方程為所以

（二）基爾霍夫電壓定律（KVL）

基爾霍夫電壓定律又稱回路電壓定律，縮寫為KVL。它是確定一個回路內(nèi)各部分電壓之間關(guān)系的定律。KVL表示為：在任一瞬時，沿任一閉合回路繞行一周，回路中各支路（或各元件）上電壓的代數(shù)和等于零。用公式表示為（1-13）或按電流寫成如下形式如圖1-32所示，若取圖中順時針方向循環(huán)一周，則根據(jù)電壓和電流的參考方向可列出圖1-32KVL應(yīng)用圖

以上是把沿假定順時針繞行方向的電位降取正號，電位升取負號。這一結(jié)論適用于直流電路的任何閉合回路，當然也適應(yīng)于在任何時候任意波形的交流電路。同KCL一樣，基爾霍夫電壓定律也可以推廣到一段假想的閉合電路。如圖1-33所示，只要把a，b兩點間的壓降同電阻上的壓降一樣看待即可。若取順時針方向，則圖1-33假想閉合回路解假想a，b之間用一條虛線連接形成一閉合回路，按照從a到b的順時針方向，當電壓升時為負，電壓降時為正的原則，應(yīng)用基爾霍夫電壓定律可得例1-5

在圖1-34中，已知a，b兩點間的電壓，電流，電池正負極如圖中所示，求電池電壓U。圖1-34例1-5圖

解

首先選擇各支路的電流參考方向I，I1，I2，如圖1-35（b）所示，然后選擇兩個回路的繞行方向。在第一個回路中，根據(jù)KVL得代入，得例1-6如圖1-35（a）所示電路，已知，，，，，求各個支路電流。（a）（b）圖1-35例1-6圖

在第二個回路中，根據(jù)KVL得代入數(shù)據(jù)后，得故再根據(jù)結(jié)點a，列出KCL方程得三、支路電流法例1-7如圖1-36（a）所示電路，已知，，，，求各個支路電流。（a）

（b）

圖1-36例1-7圖

支路電流法是分析和計算復(fù)雜電路的最基本方法。它是以支路電流為未知量，應(yīng)用基爾霍夫兩定律分別對結(jié)點和回路列出聯(lián)立方程，然后求出各支路電流的方法。

解首先對電路進行分析。該電路有個結(jié)點，可列出個獨立結(jié)點方程。電路中有個支路，可列出個回路電壓方程。這樣有6個未知電流，可列6個獨立方程，即可聯(lián)立求解。在圖中先標出電流的參考方向和回路的假定繞行方向，如圖1-36（b）所示。結(jié)點電流方程為結(jié)點a：結(jié)點b：結(jié)點c：回路電壓方程為回路①：回路②：回路③：

將數(shù)據(jù)代入并解上面6個聯(lián)立方程最后得到

四、惠斯通電橋（一）惠斯通電橋原理如圖1-37所示為惠斯通電橋測量電阻的原理圖。圖1-37惠斯通電橋測量電阻原理圖

圖中R1，R2，RS，RX（待測電阻）是電橋的四個臂，一般稱R1，R2為比例臂（標準電阻），RS為調(diào)節(jié)臂。b和d之間有一個可調(diào)電阻Rh和檢流計G串聯(lián)，這就是所謂的“橋”，它的作用是將b，d兩點的電位進行比較，當兩點電位不相等時，檢流計G則會有電流通過。若b，d兩點的電位相等，則檢流計G無電流通過，指針不偏轉(zhuǎn)。此時電橋平衡，流過R1和RX的電流相等，設(shè)為I1，流過R2和RS的電流相等，設(shè)為I2，則，，所以有（1-14）

令

，稱為“倍率”，則式（1-14）可寫為（1-15）

（二）惠斯通電橋型汽車電路分析

在汽車電子控制燃油系統(tǒng)中，利用惠斯通電橋的工作原理制成了熱線式空氣流量傳感器，該傳感器主要用來精確測量發(fā)動機內(nèi)的空氣質(zhì)量。

熱線式空氣流量傳感器主要由感知空氣流量的鉑金熱線、根據(jù)進氣溫度進行修正的溫度補償電阻（冷線）、控制鉑金熱線電流并產(chǎn)生輸出信號的控制線路板以及空氣流量傳感器的殼體等組成，結(jié)構(gòu)如圖1-38（a）所示。

（a）結(jié)構(gòu)圖

（b）工作原理圖

圖1-38熱線式空氣流量傳感器A—混合集成電路；RH—熱線電阻；RK—溫度補償電阻；RA—精密電阻；RB—電橋電阻

熱線式空氣流量傳感器的工作原理電路圖如圖1-38（b）所示。安裝在控制電路板上的精密電阻RA、電橋電阻RB與熱線電阻RH、溫度補償電阻RK組成了惠斯通電橋電路。當空氣流經(jīng)熱線電阻RH時，使熱線溫度降低，電阻減小，電橋失去平衡。流經(jīng)熱線的進氣量不同，熱線的溫度變化量就不同，其電阻的變化量也不同。若要保持電橋平衡，就必須增大流經(jīng)熱線電阻的電流，以恢復(fù)其溫度和阻值，而精密電阻RA兩端的電壓也相應(yīng)增大，控制電路將此電壓的變化UO輸送給ECU，從而確定進氣量。

任務(wù)四

電工電子常用儀表認知一、萬用表的使用（一）萬用表的種類和結(jié)構(gòu)萬用表是一種可以測量多種電量的多量程便攜式儀表，由于它具有測量的種類多、量程范圍寬、價格低以及使用和攜帶方便等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于電氣維修和測試中。

（二）萬用表的使用1．表頭萬用表的表頭是靈敏電流計。表頭上的表盤印有多種符號，如刻度線和數(shù)值，如圖1-40（a）所示。（a）指針式萬用表

（b）數(shù)字式萬用表

圖1-40萬用表

2．選擇開關(guān)萬用表的選擇開關(guān)是一個多擋位的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，用來選擇測量項目和量程。一般的萬用表測量項目包括直流電流、直流電壓、交流電壓、電阻等。每個測量項目又劃分為幾個不同的量程以供選擇。3．表筆和表筆插孔表筆分為紅、黑兩支。使用時應(yīng)將紅色表筆插入標有“＋”號的插孔，黑色表筆插入標有“－”號的插孔。

（三）萬用表的測量選擇1．測電阻2．測電壓（四）萬用表使用時的注意事項

二、電壓表的使用（一）電壓表的種類和結(jié)構(gòu)電壓表是一種用于測量電路電壓的儀器。電壓表測量的電壓范圍大、頻率范圍廣，其輸入阻抗大，跨接后不致改變被測電路的工作狀態(tài)，因而能測得真實電壓。電壓表的讀數(shù)已從指針式逐步過渡為液晶顯示。有些電壓表還具有編程控制和自動換擋的功能。現(xiàn)在一般常用的電壓表有模擬式電壓表（簡稱電子電壓表或指針電壓表）和數(shù)字式電壓表兩大類，如圖1-41所示；按電流不同又分為直流電壓表和交流電壓表兩種。

（a）模擬式電壓表

（b）數(shù)字式電壓表

圖1-41電壓表（二）電壓表的使用電壓表與被測電路應(yīng)并聯(lián)連接，要測哪部分電路的電壓，電壓表就和哪部分電路并聯(lián)。接進電路時，應(yīng)當使電流從電壓表“＋”接線柱流入，從“－”接線柱流出。注意觀察電壓表的量程，被測電壓不要超過電壓表的量程。

（三）電壓表使用時的注意事項三、電流表的使用（一）電流表的種類和結(jié)構(gòu)電流表又稱“安培表”，它是根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場中受磁場力的作用而制成的儀器，它的主要作用是測量電路中電流的大小。電流表的種類有直流電流表和交流電流表。而直流電流表又分為指針式和數(shù)字式兩種類型，如圖1-42所示。

（a）指針式電流表（b）數(shù)字式電流表

圖1-42電流表圖1-43指針式電流表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（二）電流表的使用

（三）電流表使用時的注意事項圖1-44指針式電流表的量程選擇四、汽車專用示波器

（一）汽車專用示波器簡介圖1-45KT600示波器

（二）汽車專用示波器的調(diào)整方法圖1-46示波器分析界面圖1-47選擇通用示波器

1．通道調(diào)整按功能鍵可以選擇通道1（CH1）至通道4（CH4）的任意組合方式，如圖1-48所示。圖1-48通道調(diào)整

2．周期調(diào)整3．電平調(diào)整4．幅值調(diào)整5．位置調(diào)整6．波形的存儲和載入圖1-49波形的存儲和載入

7．傳感器信源參數(shù)的選擇調(diào)整圖1-50傳感器信源參數(shù)的選擇調(diào)整汽車電工電子技術(shù)汽車交流電路項目二任務(wù)一

單相正弦交流電認知一、正弦交流電的基本概念（一）正弦量與正弦電路在項目一中，我們討論的電壓和電流的大小和方向均不隨時間變化，故稱其為穩(wěn)恒直流電，簡稱直流電。直流電的波形圖如圖2-1（a）所示。在實際中，我們還經(jīng)常遇到電壓、電流隨時間變化的情況。當其大小隨時間變化，而方向不隨時間變化時，稱為脈動直流電，如圖2-1（b）所示。（a）穩(wěn)恒直流電

（b）脈動直流電

圖2-1直流電波形圖（a）正弦波

（b）方波

（c）三角波

（d）鋸齒波

圖2-2交流電波形圖

如果電壓或電流的大小和方向都隨時間在變化，則稱為交流電。由交流電組成的電路稱為交流電路。在交流電路中，若電流與電壓的大小和方向是隨時間按正弦規(guī)律變化的，由此產(chǎn)生的電流、電壓波形稱為正弦波，如圖2-2（a）所示。正弦波電路也稱為正弦交流電路，工程上常用的交流電也是指正弦交流電。隨時間按正弦規(guī)律變化的電壓和電流等物理量統(tǒng)稱為正弦量。交流電的波形除正弦波以外，還有方波、三角波、鋸齒波等，它們的圖形如圖2-2（b）、（c）、（d）所示。（二）正弦交流電的特征參數(shù)下面以圖2-3所示的正弦電流為例，介紹正弦量的三要素。正弦電流的一般表達式為（2-1）式（2-1）中，幅值Im、角頻率ω和初相位稱為正弦量的三要素。圖2-3正弦電流的波形1．周期、頻率和角頻率周期與頻率互為倒數(shù)，即（2-2）正弦量在一秒內(nèi)變化的電角度稱為角頻率，用ω表示，單位為rad/s。因為一個周期內(nèi)經(jīng)歷了2π弧度，所以角頻率為（2-3）2．瞬時值、幅值和有效值正弦量在任一瞬間的值稱為瞬時值，用小寫字母表示。例如，i，u，e分別表示電流、電壓及電動勢的瞬時值。瞬時值中的最大值稱為幅值或最大值，它是正弦量在整個振蕩過程中達到的最大值，用大寫字母加下標m表示。例如，Im，Um，Em分別表示電流、電壓及電動勢的幅值。（2-4）若交流電流為正弦量，即，則其有效值為（2-5）同理，電壓和電動勢的有效值為（2-6）

稱為相位角或相位，它反映了正弦量的變化進程。

時的相位稱為初相位角或初相位。初相位與計時起點的選擇有關(guān)，計時起點不同，初相位就不同，正弦量的初始狀態(tài)也就不同。計時起點可以根據(jù)需要任意選擇，通常規(guī)定初相位在其主值范圍內(nèi)取值，即（2-7）兩個同頻率正弦量的相位之差或初相位之差稱為相位差，用表示，則（2-8）

若兩正弦量的相位差

，則稱兩者同相，如圖2-4（a）所示。若兩正弦量到達某一確定狀態(tài)（如零值或最大值）的先后次序不同，則稱先到達者為超前，后到達者為滯后。如圖2-4（b）所示，因，所以稱u超前i，或i滯后u。若兩正弦量的相位差，則稱兩者正交，如圖2-4（c）所示。若兩正弦量的相位差，則稱兩者反相，如圖2-4（d）所示。（a）

（b）（c）

（d）二、正弦交流電的表示方法（一）解析法用正弦函數(shù)式表示正弦交流電隨時間變化的關(guān)系的方法稱為解析法。正弦交流電的電流、電壓和電動勢的解析式分別為（2-9）式中：——表示電流、電壓、電動勢的瞬時值；——表示電流、電壓、電動勢的最大值；——表示電流、電壓、電動勢的角頻率；——表示電流、電壓、電動勢的初相位。解由式（2-6）得此正弦交流電電壓的最大值為例2-1已知一正弦交流電的電壓為220V，在時的瞬時值為，頻率為50Hz，試寫出其交流電電壓的解析表達式。當時，電壓的瞬時值為，由式（2-9）得即得或由式（2-3）得該正弦交流電電壓的角頻率為最后得到的交流電電壓表達式為（二）圖像法幾種常見的正弦交流電波形如圖2-5所示。

（a）

（b）

（c）

（d）

圖2-5圖像法（三）旋轉(zhuǎn)矢量表示法圖2-6正弦交流電的旋轉(zhuǎn)矢量表示法（a）電流最大值矢量（b）電動勢有效值矢量（c）電壓和電動勢有效值矢量

圖2-7正弦交流電的矢量圖三、單一元件的正弦交流電路（一）純電阻電路1．純電阻電路中電流與電壓的關(guān)系在交流電路中只考慮電阻作用的電路稱為純電阻電路，如圖2-8（a）所示。在純電阻電路中電流與電壓是同頻率、同相位的正弦量，它們的波形圖和失量圖如圖2-8（b）、（c）所示。

（a）電路圖

（b）波形圖

（c）矢量圖

圖2-8純電阻電路通過實驗證明：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（2-10）對于最大值有（2-11）對于有效值有（2-12）所以在交流電作用下純電阻電路的電流瞬時值表達式為例2-2將一個電阻值為220Ω的電阻接到的電源上，求通過此電阻的電流是多少?解由電源電壓可知則電阻兩端的電壓有效值為通過電阻的電流有效值為由于電流與電壓同相，電流的解析式為2．純電阻電路的功率我們把電壓瞬時值和電流瞬時值的乘積稱為瞬時功率，用小寫字母p表示，即所以純電阻正弦交流電路的瞬時功率表達式為通過公式可做出瞬時功率隨時間變化的曲線，如圖2-9所示。圖2-9純電阻電路功率純電阻電路的有功功率等于電壓有效值和電流有效值的乘積，用公式表示為（2-13）（二）純電容電路1．容抗純電容電路如圖2-10所示，在通過交流電時，電源與電容器之間不斷地充電和放電，此時電容器會對交流電有阻礙作用，我們把這種阻礙作用稱為電容電抗，簡稱容抗，用符號表示，單位為Ω（歐［姆］）。圖2-10純電容電路容抗的大小與電源的頻率及電容器的電容量成反比，用公式表示為（2-14）式中：XC——電容器的容抗；f——交流電源的頻率；ω——交流電源的角頻率；C——電容器的電容量。2．純電容電路中電流與電壓的關(guān)系在電容兩端加上交流電壓，然后測量其電流值，則可發(fā)現(xiàn)，在純電容交流電路中，電流和電壓的最大值（或有效值）符合歐姆定律，即或（2-15）（2-16）純電容電路的電流與電壓的相位關(guān)系為：電路兩端電壓滯后電流，或者說電流超前電壓。電壓與電流的波形圖如圖2-11所示，矢量圖如圖2-12所示。圖2-11純電容電路波形圖圖2-12純電容電路矢量圖因此，純電容交流電路的電流瞬時值表達式為3．純電容電路的功率1）瞬時功率純電容交流電路的瞬時功率為2）有功功率根據(jù)圖2-13可知，瞬時功率p的波形在橫坐標上、下的面積是相等的，因此電容的有功功率，所以電容不消耗能量，只是將能量不停地吸收和釋放，它是個儲能元件。圖2-13純電容電路功率3）無功功率雖然電容器不消耗電能，但是它與電源之間無時無刻不在進行著能量交換，即電容器的充電和放電。為了反映這種可逆的能量所轉(zhuǎn)換的量，把單位時間內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的最大值（即瞬時功率的最大值）稱為電容的無功功率，用符號表示，單位V·A（伏安），曾用單位var（乏），用公式表示為（2-17）將代入式（2-17）中，可得（2-18）（三）純電感電路1．感抗圖2-14純電感電路感抗的大小與電源的頻率及電感器的電感量成正比，用公式表達為（2-19）2．純電感電路中電流與電壓的關(guān)系在電感兩端加上交流電壓，然后測量其電流值，則可發(fā)現(xiàn)，在純電感交流電路中，電流和電壓的最大值（或有效值）符合歐姆定律，即或（2-20）（2-21）圖2-15純電感電路波形圖圖2-16純電感電路矢量圖純電感交流電路的電流瞬時值表達式為3．純電感電路的功率1）瞬時功率純電感交流電路的瞬時功率為2）有功功率根據(jù)圖2-17可知，瞬時功率p的波形在橫坐標上、下的面積是相等的，因此電感的有功功率，所以電感不消耗能量，只是將能量以磁場能的形式儲存在線圈內(nèi)部，它同電容一樣是儲能元件。圖2-17純電感電路功率3）無功功率同電容一樣，為了反映純電感交流電路中能量轉(zhuǎn)換的量，把單位時間內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的最大值（即瞬時功率的最大值）稱為電感的無功功率，用符號表示，單位為V·A，用公式表示為（2-22）將代入式（2-22）中，可得（2-23）四、典型正弦交流電路的分析（一）RLC串聯(lián)電路由電阻R、電感L和電容C元件組成的串聯(lián)電路稱為RLC串聯(lián)電路，如圖2-18所示。圖2-18RLC串聯(lián)電路1．RLC串聯(lián)電路中電流與電壓的關(guān)系

（a）

（b）

（c）圖2-19RLC串聯(lián)電路的相量圖總電壓有效值與各分電壓有效值之間的關(guān)系為（2-24）圖2-19（a）所示的總電壓與電流間的相位差為（2-25）2．RLC串聯(lián)電路的阻抗（2-26）

（a）

（b）圖2-20RLC串聯(lián)電路的阻抗三角形（2-27）3．RLC串聯(lián)電路的功率電路的瞬時功率為（2-28）電路的有功功率即平均功率為（2-29）（2-30）

（a）

（b）

圖2-21RLC串聯(lián)電路的功率三角形

（2-31）（2-32）（2-33）（二）RLC并聯(lián)電路由電阻R、電感L和電容C元件組成的并聯(lián)電路稱為RLC并聯(lián)電路，如圖2-22所示。圖2-22RLC并聯(lián)電路1．RLC并聯(lián)電路中電流與電壓的關(guān)系設(shè)交流電路的電壓為根據(jù)前文學(xué)過的單一元件電壓與電流特性，可分別得到電阻R、電感L和電容C上各自的電流為根據(jù)基爾霍夫電流定律（KCL）知，RLC并聯(lián)電路中的總電流為據(jù)此可作出電路中電壓和各支路電流的相量圖，如圖2-23所示。圖2-23相量圖如圖2-23所示，假定圖中，則（2-34）2．RLC并聯(lián)電路的性質(zhì)3．RLC并聯(lián)電路的功率圖2-24功率三角形（三）交流電路的功率因數(shù)1．功率因數(shù)的意義2．提高功率因數(shù)的方法任務(wù)二

三相正弦交流電路認知一、三相交流電動勢的產(chǎn)生三相交流電就是由三個頻率相同，最大值相等，相位上互差的正弦交流電動勢組成的電路，這3個電動勢稱為三相對稱電動勢。

（a）外形圖

（b）內(nèi)部原理圖

圖2-27三相交流發(fā)電機（2-35）（2-36）（a）波形圖

（b）相量圖圖2-28三相正弦交流電的波形圖和相量圖由于這三相交流電壓的最大幅值相等，頻率相同，彼此對稱且都相隔。因此，這三相電壓的瞬時值和相量之和都為零，即（2-37）二、三相電源的連接（一）星形連接法對于高壓遠距離輸電線路，因中線上各電壓瞬時值為零，故還可以省掉這根中線，通常采用三相三線制供電系統(tǒng)，用“Y”表示，它只提供線電壓，不提供相電壓。這兩種供電系統(tǒng)如圖2-29所示。

（a）低壓三相四線制——形連接

（b）高壓三相三線制——Y形連接

圖2-29三相正弦交流電源星形連接圖從圖2-29中可以看出，線電壓與相電壓的關(guān)系為（2-38）用相量關(guān)系表示為（2-39）

若以A相的相電壓為參考相量，則三個相電壓的相量表達式即為式（2-36），即，，。線電壓與相電壓的相量關(guān)系為（2-40）它們的相量圖如圖2-30所示。圖2-30星形線電壓與相電壓的相量圖如圖2-30所示，線電壓與相電壓有效值的關(guān)系為即（2-41）（二）三角形連接法從圖2-31可以看出，當三相電源作三角形連接時，線電壓等于相電壓，它只能向外界提供一種電壓。即（2-42）圖2-31三角形連接法

相量圖如圖2-32所示，其相量表達式為（2-43）圖2-32三角形連接法的相量圖由此可以看出，在三角形連接中，三相電源的線電壓是對稱的，線電壓的有效值等于相電壓的有效值，即（2-44）

（a）C相繞組接反

（b）C相接對的相量圖

（c）C相接反的相量圖圖2-33三角形連接法繞組接反的后果三、三相負載的連接（一）三相負載的星形連接（a）三相負載的星形連接原理圖

（b）電壓相量圖圖2-34三相負載的星形連接負載的線電壓與相電壓的關(guān)系為（2-45）設(shè)以A相為基準相量，則其他各相電壓的相量為（2-46）用通用公式表示為（2-47）如圖2-35所示，三相負載在星形連接時其線電流等于相電流，即圖2-35三相負載星形連接的電壓電流關(guān)系圖中線電流與各相電流之間的關(guān)系為（2-48）圖2-36電流相量圖對于三相電路中的每一相來說，就是一個單相電路。所以在這個單相電路中，其相電流和相電壓的關(guān)系是（2-49）

圖2-37電壓、電流的相量圖（2-50）當三相交流負載的星形連接中，三相電壓對稱，而三相負載也對稱時，流過各相負載中的電流也應(yīng)該是對稱的，即（2-51）由此可以作出中線電流與各相電流相應(yīng)的相量圖，如圖2-38所示。圖2-38對稱負載的電流相量圖

從相量圖中可知，當三相負載對稱并作星形連接時，中線上的電流為零，即（2-52）圖2-39三相對稱負載的“Y”形電路在實際工程中，根據(jù)電源和負載都相互對稱的特點，只需求出其中一相的電流，即可直接推出其他兩相電流。當阻抗為感性負載時，其相電流在相位上滯后該相電壓。（二）三相負載的三角形連接將三相負載分別接在三相電源的兩根相線之間的連接方式稱為負載的三角形連接，用“△”表示。如圖2-40（a）所示為三相負載的三角形連接原理圖，如圖2-40（b）所示為這種接法的實際電路圖。（a）三相負載的三角形連接原理圖

（b）單相負載與三相電機電路圖圖2-40三相負載的三角形連接圖從圖中可以看出，當三相負載作三角形連接時，電源的線電壓等于負載的相電壓。即（2-53）且無論負載是否對稱，其三個相電壓總是對稱（相等）的。寫成通用式即為（2-54）負載作三角形連接后就會產(chǎn)生相電流和線電流。相電流是流經(jīng)每相負載的電流，分別用，和表示，它們的大小為（2-55）負載的線電流是指電源線流進的電流，分別用，和表示，它的方向規(guī)定由A線指向B線，B線指向C線，C線指向A線。根據(jù)基爾霍夫電流定律（KCL），負載的線電流和相電流的關(guān)系為（2-56）其相量形式為（2-57）圖2-41線電流與相電流的相量圖如果三個負載對稱，即，則這時各相電流也對稱，即（2-58）設(shè)以相電流A為基準，即，根據(jù)相量合成法，可得線電流與相電流的相量關(guān)系式為（2-59）因此對三角形連接的對稱負載來說，線電流和相電流的數(shù)量關(guān)系為（2-60）將負載相電壓再考慮進去后，可作出三相負載三角形連接的相電壓、相電流、線電流三者之間關(guān)系的相量圖，如圖2-42所示。圖2-42負載的相電壓、相電流、線電流相量圖任務(wù)三

汽車交流發(fā)電機一、汽車交流發(fā)電機概述圖2-43汽車發(fā)電機作用原理圖二、汽車交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)汽車交流發(fā)電機主要由轉(zhuǎn)子、定子、整流器和整流板（又稱元件板）、前后端蓋、電刷裝置和風(fēng)扇等組成。如圖2-44所示為國產(chǎn)JF系列硅整流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)圖。圖2-44國產(chǎn)JF系列硅整流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)圖（一）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，它主要由兩塊爪極、磁場繞組、集電環(huán)及軸等組成，如圖2-45所示。圖2-45汽車交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)子1—集電環(huán)；2—轉(zhuǎn)子軸；3—爪極；4—磁軛；5—磁場繞組（二）定子定子是產(chǎn)生和輸出交流電的部件，主要由定子鐵芯和定子繞組組成。定子槽內(nèi)置有三相對稱繞組。三相繞組大多數(shù)采用星形連接，如圖2-46（a）所示；也有用三角形連接的，如圖2-46（b）所示。（a）

（b）圖2-46三相定子的接法（三）整流器汽車交流發(fā)電機的整流器可將定子繞組產(chǎn)生的三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電。如圖2-47所示為汽車交流發(fā)電機的整流器。常見的整流器由6只硅二極管和安裝整流管的元件板構(gòu)成。圖2-47汽車交流發(fā)電機的整流器（四）電壓調(diào)節(jié)器硅整流發(fā)電機配用的調(diào)節(jié)器實際為電壓調(diào)節(jié)器，其外形如圖2-48所示。圖2-48電壓調(diào)節(jié)器的外形（五）端蓋與電刷總成

（a）外裝式

（b）內(nèi)裝式圖2-49電刷架的結(jié)構(gòu)三、汽車交流發(fā)電機的工作原理汽車交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)子不同于三相交流發(fā)電機，其轉(zhuǎn)子不是由永久磁鐵制成的，而是同定子一樣為磁場繞組。磁場繞組通電產(chǎn)生磁場，稱為勵磁，汽車交流發(fā)電機的勵磁方式有他勵和自勵兩種。圖2-50汽車交流發(fā)電機磁場產(chǎn)