汽车电工与电子技术课件-章

i
u U msin( t 90 )
u 超前i
2
0
3）电压电流的频率关系
2
u 、i 同频率
t
U•
4）电压电流的相量关系
i Im sin t
I I 00
•
I
相量图
u U msin( t 90 )
U U 900 U jIX L
（2）电路的功率
1）瞬时功率
p ui UI sin 2 t
u i
ui
称u 滞后 i 角。
图3-2 相位波形
【例3-2】已知正弦电压 u 100 2sin(100πt π) V。
6
（1）试指出它的最大值、有效值、相位和初相 位； （2）角频率、频率和周期各为多少？ （3）当t=0和t=0.01s时电压的瞬时值各为多少?
3.正弦量的相量表示
（1）复数及其表示
值 ，用小写字母表示: i、u、e
最大值（幅值）:正弦量在一个周期内的最大值，用带有
下标m的大写字母表示: Im、Um、Em
有效值：一个交流电流的做功能力相当于某一数值的直
流电流的做功能力，这个直流电流的数值就叫该交流电
流的有效值。用大写字母表示： I、U、E
有效值与幅值的关系推导如下：
设
i Im sinω t
呈感性 呈容性 呈电阻性
2. RLC串联电路的功率
（1） 瞬时功率
i
+
+
R u_ R
u
L
+
u_ L
p ui (uR uL uC )i uRi uLi uC i pR pL pC
_
C
u+_ C
耗能元件上的 瞬时功率

电路图表示如下：
第一章 直流电路
2.电路的状态
第一章 直流电路
3.汽车电路特点 （1）低压直流供电：汽油机车多用12V，柴油机车多用24V。 （2）单线制：利用车身、底盘、发动机等金属部件作为一个极的公共接 线。 （3）负极搭铁：把电瓶的负极牢固的连接到车身、底盘、发动机等金属部件上。 （4）电气设备并联：车上所有电气设备并联使用，独自开关控制，互不干扰。
环形变压器
第二章 电磁学原理及应用
3.变压器结构：绕组和铁芯。 绕组是用漆包线绕的线圈，铁芯一般是硅钢片叠成的。
漆包线
环形铁芯
第二章 电磁学原理及应用
4.几种常见变压器 （1）自耦变压器（有些具有调压功能，可降压也可升压）
第二章 电磁学原理及应用
（2）互感器（电压互感器、电流互感器）
电压互感器
其他功能，如倒车影像，倒车雷达，行车记录仪，GPS导航等等。汽车当中的电气设备已经成 为汽车的最为重要的组成部分。
因此，学好汽车电工电子技术对于学习汽车专业其他课程的学习具有非常重要的意义。
第一章 直流电路
汽车最主要的电源——蓄电池（俗称电瓶）
符号：
第一章 直流电路
一、电路及电路图 1.最简单的直流电路
在任一时刻，对电路中任一节点分析，流入该节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之 和，即
I入或 I出
I 0Βιβλιοθήκη 第一章 直流电路六、惠斯通电桥
电桥平衡条件
R或x R1 Rs R2
Rx
R1 R2
Rs
第二章 电磁学原理及应用
一、电磁学概述
1.磁的基本知识
磁铁、剩磁 。
2.磁场和磁力线
（1）磁力线是假想的封闭曲线

波形图
两个正弦信号的相位关系
▪
若φ
φu
φi
u,i
π， 2
称
u与i 正交。来自u iot
φ
波形图
二、正弦交流电的相量表示
▪ 解析式 i Im sint i
i
▪ 波形图
t
▪ 相量
重点
因前两种不便于运算，所以引出相量表示法。
所谓相量表示法就是用模值等于正弦量的最大 值（或有效值），辐角等于正弦量的初相的复数对 应地表示相应的正弦量。
无功功率单位 乏尔（Var）
2.4 RLC 串联电路
一、电压与电流关系
i
相量关系式：
U [R j( X L X C )]I
R uR
电阻
u
L
uL
复阻抗：
U I
Z
R
j( X L
XC)
R
jX
C
阻抗的单位为欧姆（）
uC
电抗 X X L X C
因此：
相量形式的欧姆定律
U [R j( X L X C )] I Z I
提高功率因数，常用的方法是与感性负载并 联电容器。
IC
+ I U
I1
R IC
C
L
-
U
1 I
I1
并联电容C的计算公式
C
P
U
2
(tg1
tg )
2.6 三相交流电路
一、三相电动势的产生
三个绕
组空间
U1
位置互
•
隔120°
S
定子
V2 •
• W2
相头 相尾 定子中的 U1 U2 三个绕组： V1 V2

5. 电压对人体的伤害
3.1.2 触电的方式
一、直接接触触电1. 单相触电（1）中性点接地系统中的单相触电（见图3.1）：当人体触及一相导线，或者触及连在电网中的电气设备的任何一根带电导线时，电流便通过相线一人体一大地一变压器接地装置一变压器中性点一相线构成回路。这时人体所承受的电压接近相电压（视鞋至地的电阻而异）。通过人体的电流大小决定于上述电流回路的电阻，即决定于人体与带电体的接触电阻、人体电阻、人体与地面的接触电阻以及变压器接地装置的电阻。
3.1.3 安全用电常识及触电救护
一、用电安全1. 不用湿手触摸电器，不用湿布擦拭电器，更不能让电器淋湿，受潮或水中浸泡，以免漏电，造成人身伤亡。2. 电器插头务必插牢，紧密接触，不要松动，以免生热。电器使用完毕要及时拔掉电源插头；插拔电源插头时要捏紧插头部位，不要用力拉拽电线，以防止电线的绝缘层受损造成触电；电线的绝缘层皮剥落，要及时更换新线或者用绝缘胶布包好。3. 不要在电线上晾晒衣服，不要将金属丝缠绕在带电的电线上，以防磨破绝缘层而漏电，以造成伤亡事故。4. 当用电器或电路起火时，一定要保持头脑冷静，首先尽快切断电源，或者将家里或教室里的电路总闸关掉，然后用专用灭火器对准着火处喷射。如果电源没有切断，切忌不能用水或者潮湿的东西去灭火，避免引发触电事故。
3. 电流频率对人体的伤害电流频率在40Hz~60Hz对人体的伤害最大。
实践证明，直流电对血液有分解作用，而高频电流不仅没有危害还可以用于医疗保健等。4. 电流持续时间与路径对人体的伤害电流通过人体的时间愈长，则伤害愈大。电流的路径通过心脏会导致神经失常、心跳停止、血液循环中断，危险性最大。其中电流的流经从左手到右脚的路径是最危险的。
图3.1 中性点接地系统中的单相触电
3.1.2 触电的方式

联
电
n
阻
I Ii I1 I2 In
电
i 1
路 的
（3）并联电阻电路的总电阻的倒数等于各并联电阻倒数之和，即
特 点
1 n 1 1 1
R R i1 i R1 R2
1 Rn
（4）流过各并联电阻的电流与其阻值成反比
（5）并联电阻电路消耗的总功率P等于各并联电阻消耗的功率之和
• 3、电容的串联
项目二 汽车基本电路的认识与测量
1
任务一 汽车直流电路的认识与测量
任务一 汽车直流电路的 认识与测量
一
电路的组成与基本状态
二
汽车电路的主要部件
三
电路的基本连接
四
欧姆定律
五
基尔霍夫定律
任务一 汽车直流电路的认识与测量
一
电路的组成与基本状态
任务一 汽车直流电路的认识与测量
一 电路的组成及基本状态
1 电路的组成
把两个或两个以上的电容连接成一串，使电荷分布到每个电容的极板上，这种 连接方式称为电容的串联
1 1 1 1 C C1 C2 C3
• 4、电容的并联
• 把两个或两个以上的电容并列地连接在两点之间，使每一电容两端承受电压相 同的连接方式称为电容的并联
C C1 C2 C3
• 5、电感的串联
• 把两个或两个以上的电感连接成一串，这种连接方式为电感的串联
2 电路模型
描述电路时，用元器件符号画出的电路图代替实际元器件画出的实物图。使用元器 件符号表示元器件且按一定方式连在一起的图称为电路原理图。
3 电路的基本物理量
（1）电流 电荷的定向移动形成电流，电流是指单位时间内通过导体的横截面的电荷量。
i dq dt

汽车电工电子技术
正弦交流电路
第二章 正弦交流电路
• 在研究电能的不同形式上，人们常用图形来表示电动势、电压 和电流随时间的变化规律，这种图形称为波形图。图2-1是几种 电能形式的波形图。
• 直流电路中所讨论的电压和电流，其大小和方向（或极性）都 是不随时间变化的，如图2-1（a）所示。凡大小和方向随时间 周期性变化的电动势、电压和电流，统称为交流电。其波形如 图2-1（b）、（c）、（d）所示。随时间按正弦规律变化的交 流电称为正弦交流电，其波形如图2-1(b)所示。
• 正弦交流电是电能生产、输送、分配和使用的主要形 式。正弦交流电获得广泛应用的原因是：
• 第一：交流电易于产生、传输和转换，从而具有成本 低廉的优势；
• 第二，就用电设备看，由三相交流电源供电的三相异 步电动机结构简单、价格便宜、使用维护方便，是使 用最多的动力设备；
• 第三，在需要使用直流电的地方，可以用整流设备将 交流电变为直流电。因此学习和研究正弦交流电具有 重要的现实意义。
• (3)电容的无功功率
• 电容与电源之间的功率交换也用无功功率表示，其大小为
Q
UI
I 2 XC
U2 XC
• 电容的无功功率单位也是乏（Var）。
• 四、串联交流电路
• 实际交流电路，往往不是单一参数组成，而是由二个或三个参 数组成。例如像电动机和继电器这类电感性电路，当其线圈内 阻不可忽略时，线圈的电感和内阻便同时存在；又如一些电子 设备中多含有电阻、电感和电容。电阻、电感和电容串接在交 流电路上，就组成了RLC串联电路，如图2-9（a）所示。
• 下面我们以单相交流电讨论正弦交流电的产生和变化规律。如图 2-3（b）所示，以发电机转子的轴心o为原点，建立直角坐标。轴 与发电机的中性面重合。当线圈以角速度逆时针方向转动时，线 圈ab平面与y轴重合的瞬间，正弦电动势e有最大值Em或最小值Em，当线圈ab平面与轴重合的瞬间，正弦电动势e为零。

3/45
（2）电流的参考方向 当某支路的电流实际方向难以判断时， 可假定其电流的参考方向。 当电流为正值时，说明实际电流方向与选取的参考方向 相同；当电流为负值时，说明实际电流方向与选取的参考方 向相反。
图1-3 电流的参考方向与实际方向的关系 （a）i＞0 （b）i＜0
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2．电压
电场力把单位正电荷从a点移到b点所做的功称为a、b 两点之间的电压，记为Uab。单位是伏特（V）。电压总是 和电路中的两个点有关。 （1）电压的正方向。电压的正方向由高电位（“+”极性） 指向低电位（“－”极性），即表示电位降落的方向。对 于电阻来说，电压的方向与电阻中电流的方向同，即沿电 流方向，电位降落；逆电流方向，电位升高。 （2）电压的参考方向。
1. 负载状态
I E
（1）电路中的电流:
R0 R
（2）电源的端电压:U1=E-IR0
（3）电源的输出功率：若不计线路损失，即电源的输出功率 等于负载的消耗功率 。
图1-6 电路的负载状态
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图1-7 电路的短路状态
2.短路状态 （1）电源中的电流IS最大，但对外输出电流I为零（最小）。
IS=E/R0 （2）电源和负载的端电压均为零，即U1=E—ISR0=0，U2=0 。 （3）电源的输出功率P1=U1I=0，负载所消耗的功率P2=U2I=0。
2W以下的电阻，以自身体积大小来表示功率。在电路图 上表示电阻功率时，采用如下图符号。
（4）电阻允许误差标志符号（见书上表1-3）
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3.可变电阻（电位器）
①X型：直线型。 ②Z型：指数型。 ③D型：对数型。
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4.电阻的测量和计算
图1-15 用欧姆表测量电阻 （a）断开电源（b）断开电源一端

2．电阻的单位
电阻的单位为欧姆（Ω），简称欧。
1kΩ 103Ω
1MΩ 106Ω
1.1.1 电阻元件
3．电阻常见的标注方法
（1）直标法
是用阿拉伯数字和单位符号在电阻器表面直接标出标称 阻值。
（2）色环法
是用不同颜色的环在电阻器的表面标出标称阻值和允许 误差。
颜色
黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 金 银 无色
第1章 汽车常用电气元器件 第2章 汽车电路基础 第3章 正弦交流电路 第4章 磁路及电磁器件 第5章 二极管与晶体管控制电路 第6章 发电机与电动机
第7章 数字电路基础 第8章 汽车电子控制技术简介
❖了解电阻的分类与标记 ❖掌握电容的表示方法 ❖了解电感的基本特性 ❖了解电阻、电容、电感在汽车上的应用 ❖掌握指针式万用表测量电阻的方法 ❖了解半导体和PN结的基本知识 ❖掌握二极管的符号及特性 ❖了解特殊二极管在汽车电路中的应用 ❖了解三极管的三种工作状态
表1-1
第一位 有效数字
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 — — —
四色环电阻色环各位含义
第二位 有效数字
倍乘数
允许误差%
0
×100
—
1
×101
1
2
×102
2
3
×103
—
4
×104
—
5
×105
0.5
6
×106
0.2
7
×107
0.1
8
×108
—
9
×109
—
—
×10-1
5
—
×10-2
10
—
—
20
1）四色环电阻 例如：红、红、红、银四环,如图所示 其表示的阻值为22×102=2200Ω，允许偏差为±10%；

目录 情境导入 知知识识准备备 制定方案 组织实施 自我检查 教师评估
知识准备 Knowledge to prepare
任务1.1 数字万用表的认识和使用方法
任务1.1 电阻、电容及电感元件
教学目标
重点
难点
教学方法
教学目标：掌握数字式万用表的正确使用方法
重 点： 数字式万用表的正确使用方法 难 点： 数字式万用表的正确使用方法 教学方法： 讲授法 + 实际操作法
DT890 型数字式万用表面板
目录 情境导入 知知识识准备备 制定方案 组织实施 自我检查 教师评估
知识准备 Knowledge to prepare
任务1.1 万用表的使用及电阻的认识和测量
二、数字万用表的使用方法
2.使用注意事项
(1)如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程 挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕，应将 量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源。
知识准备 Knowledge to prepare
任务1.1 万用表的使用及电阻的认识和测量
二、数字万用表的使用方法
1.数字万用表的使用方法
(1)使用前，应认真阅读有关的使用说明书， 熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插 口的作用。 (2)将电源开关置于ON位置。 (3)交直流电压的测量 根据需要将量程开关拨至DCV（直流）或 AVC（交流）的合适量程，红表笔插入 V/Ω孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与 被测线路并联，读数即显示，同时会指示 出红表笔的极性。 (4)交直流电流的测量 将量程开关拨至DCV（直流）或AVC（交 流）的合适量程，红表笔插入mA孔 （<200mA时）或10A孔（>200mA时）， 黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路 串联，读数。

形成一个转矩，使得转子绕中心的转轴逆时针转动。如果 转子转过180°在图示（b）的位置，电刷A和换向片2接 触，电刷B和换向片1接触，直流电流从电刷A 流入，在 线圈中的流动方向是dcba，从电刷B流出。此时通电导体 ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定， 它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。
（2）换向磁极
由铁心和绕组构成。其作用是消除或减小换向时的 火花，保护换向构成主磁路的一部分，使得在 相同的电流下磁场增强。二是支撑和保护电动机，起到固 定定子各部件和支持转子旋转的作用。
图4-3 机座结构图
（4）电刷装置
电刷装置一般由电刷、刷握、引线和电刷弹 簧等构成，如图4-4所示。其作用是将外加电源 的电流输入到转动的电枢中去，使静止部分与转 动部分实现导电的功能。
4.3 直流电动机的起动、反转和调速
4.3.1 直流电动机的起动
电动机在起动的瞬间转速n=0，所以此时Ea=0，
此时电枢电流称为起动电流（Ist），根据式（4-
2）可知
U Ist Ra
由于电枢电阻（Ra）很小，因此起动
电流可达额定值的10～20倍，这么大的电
流将会损坏换向器和电枢绕组，并使供电
他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两 个独立电源供电，这样励磁电流的调节与电枢电 压、电流的调节都可以单独进行而互不影响，其 等效电路如图4-9所示。这种电动机常用于重型 机床和采用调压调速的控制系统中。
图4-9 他励直流电动机的等效电路图
4.2.2 并励直流电动机 并励直流电动机的励磁绕组与其电枢电
图4-5 小型直流电动机电枢示意图
（2）电枢绕组 电枢绕组是产生电磁转矩和感应电动势，实现能
量转换的主要部件。它由许多完全相同的线圈按一定 的规律连接组成，并连接到换向片上，使绕组本身连 成有两个引出端的串并联电路。