汽車電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目2：汽車交流電路的檢測(cè)與維修多媒體教學(xué)課件西安電子科技大學(xué)出版社出版情境導(dǎo)入：

車載用電設(shè)備幾乎都是直流供電，實(shí)際上直流電是由交流電轉(zhuǎn)換而來(lái)的。燃油汽車的三相正弦交流電由搭載在車上一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。隨著新能源汽車的崛起，有些用電設(shè)備就需三相交流供電，主要是混合動(dòng)力汽車與純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電動(dòng)空調(diào)的壓縮機(jī)。因此，正弦交流電路是汽車電路中不可或缺的一部分。項(xiàng)目描述：

燃油汽車的儀表盤充電指示故障報(bào)警燈，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后不熄滅，需要進(jìn)行維修。故障的部位可能是：（1）線路連接處有斷路；（2）發(fā)電機(jī)皮帶松脫或打滑；（3）發(fā)電機(jī)本身出故障；（4）整流模塊或電壓調(diào)節(jié)器故障；（5）磁場(chǎng)繼電器故障。完成項(xiàng)目，你需要：1.觀測(cè)正弦交流電壓波形2.觀測(cè)RLC在交流電路中的特性4.學(xué)會(huì)三相負(fù)載電路的分析3.知道如何提高功率因數(shù)5.三相交流發(fā)電機(jī)檢測(cè)與維修正弦交流電的基礎(chǔ)知識(shí)單一參數(shù)的交流電路三相交流電路功率因數(shù)的提高車用交流發(fā)電機(jī)知識(shí)導(dǎo)航：任務(wù)2.1：觀測(cè)正弦交流電壓波形2.1.1正弦交流電的產(chǎn)生2.1.2.正弦交流電的三要素2.1.3正弦交流電的表示法2.1.1正弦交流電的產(chǎn)生2.1.1正弦交流電的產(chǎn)生1.正弦交流電的產(chǎn)生電磁感應(yīng)定律內(nèi)容是什么？2.正弦交流電的波形2.1.1正弦交流電的產(chǎn)生3.正弦交流電的數(shù)學(xué)表達(dá)式cd邊感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：ab邊感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：負(fù)載端電壓:流過(guò)R的電流:2.1.1正弦交流電的產(chǎn)生？提問(wèn)與答疑2.1.2.正弦交流電的三要素2.1.2.正弦交流電的三要素

1.幅值：表征大小瞬時(shí)值：正弦量在任一瞬間所對(duì)應(yīng)的大小

稱為瞬時(shí)值。表示為、、。

2.1.2.正弦交流電的三要素最大值：瞬時(shí)值中出現(xiàn)的最大量稱為最大值，也叫峰值。表示為、、。2.1.2.正弦交流電的三要素有效值：交流電流通過(guò)電阻R在一個(gè)周期內(nèi)所產(chǎn)生的熱量和直流電流通過(guò)同一電阻R在相同時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等，則這個(gè)直流電流的數(shù)值叫做交流電流的有效值。表示為、、。例：已知求最大值與有效值各為多少V。當(dāng)t=0時(shí)，電壓的瞬時(shí)值為多少？解：2.1.2.正弦交流電的三要素2.角頻率：表征變化快慢程度周期：變化一次所需要的時(shí)間叫做周期。用“T”表示，單位秒S。2.1.2.正弦交流電的三要素頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)變化的次數(shù)稱為頻率。用“?”表示，單位赫茲（Hz）。角頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)變化的弧度。用“ω”表示，單位:弧度/秒（rad/s）。單位時(shí)間為秒S例：已知求角頻率、頻率與周期各為多少。解：2.1.2.正弦交流電的三要素（1）初相位：當(dāng)t=0時(shí)，電壓（電流）的起始位置。3.相位角：表征正弦交流電的進(jìn)程2.1.2.正弦交流電的三要素（2）相位差：兩個(gè)同頻率電壓或電流初相位的差值。：超前：滯后：同相：反相例：已知解：求，電壓的初相位各為多少？哪個(gè)電壓超前，超前多少度滯后30度，或者超前30度2.1.2.正弦交流電的三要素2.1.3正弦交流電的表示法2.1.3正弦交流電的表示法1.瞬時(shí)表達(dá)式：2.波形表示法：3.相量表示法：用復(fù)數(shù)來(lái)表示正弦量的方法稱為相量表示法。代數(shù)式指數(shù)式極坐標(biāo)式為了便于運(yùn)算三角函數(shù)式2.1.3正弦交流電的表示法3.相量表示法動(dòng)畫2.1.3正弦交流電的表示法相量表示：相量圖2.1.3正弦交流電的表示法注意：（1）只有正弦量才能用相量表示，相量不能表示非正弦量。（2）相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。（3）只有同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上，不同頻率的正弦量不能畫在同一個(gè)相量圖上，否則無(wú)法比較與計(jì)算。（4）相量的加、減運(yùn)算服從平行四邊形法則。2.1.3正弦交流電的表示法【例】電路中，設(shè)求總電流i，并畫出電流相量圖?！窘狻浚刻釂?wèn)與答疑知識(shí)導(dǎo)航：任務(wù)2.2：觀測(cè)R、L、C在交流電路中的特性2.2.1純電阻電路2.2.3純電感電路2.2.2純電容電路2.2.1純電阻電路2.2.1純電阻電路設(shè)電壓、電流的參考方向如圖所示：電流：則電壓：相量表示：相量圖：2.2.1純電阻電路瞬時(shí)功率：平均功率：2.2.1純電阻電路電阻在交流電路中的特點(diǎn)是：（1）電壓與電流頻率相同；（2）電壓與電流的瞬時(shí)值、最大值、有效值均遵循歐姆定律；（3）電壓與電流同相；（4）瞬時(shí)功率與平均功率都為正，電阻消耗電能。（5）電阻對(duì)電流阻礙作用不隨頻率的變化而變化。2.2.1純電阻電路【例】將一個(gè)100Ω的電阻接入電壓為因電阻與頻率無(wú)關(guān)，電壓保持不變時(shí)，電流有效值相等。電源上，試求（1）電流有效值。（2）如果電壓保持不變，將頻率變?yōu)?00Hz，這時(shí)電流有效值又為多少？【解】（1）電壓的有效值為：∵電流的有效值為：？提問(wèn)與答疑2.2.2純電容電路2.2.2純電容電路設(shè)電壓、電流的參考方向如圖所示：則電流：相量表示：相量圖：電壓：2.2.2純電容電路式：有：表征了電容對(duì)交流電流的阻礙作用，稱之為容抗2.2.2純電容電路瞬時(shí)功率：充電充電放電平均功率：無(wú)功功率：放電2.2.2純電容電路綜上分析，電容元件在交流電路中的特點(diǎn)：（1）電壓與電流頻率相同；（2）電壓與電流的最大值、有效值遵循歐姆定律，但瞬時(shí)值不遵循歐姆定律；（3）電壓與電流不同相，電流超前電壓90度，或者說(shuō)電壓滯后電流90度。（4）電容元件在交流電路中的平均功率為零，所以它不消耗能量。電容有存儲(chǔ)電能的作用。（5）電容元件在交流電路中對(duì)電流有阻礙作用。其容抗與電容C、頻率?成反比。2.2.2純電容電路【例】：把一個(gè)10μF的電容元件接到頻率為50Hz，電壓有效值為10V的正弦電源上，試求電流為多少？如果保持電壓值不變，將電源頻率改為1000Hz，這時(shí)電流將為多少？【解】（1）頻率為50Hz時(shí)：（2）頻率為1000Hz時(shí)：？提問(wèn)與答疑2.2.3純電感電路2.2.3純電感電路設(shè)電壓、電流的參考方向如圖所示：電流：則電壓：相量表示：相量圖：2.2.3純電感電路式：有：表征了電感對(duì)交流電流的阻礙作用，稱之為感抗2.2.3純電感電路瞬時(shí)功率：儲(chǔ)能放能儲(chǔ)能放能平均功率：無(wú)功功率：2.2.3純電感電路綜上分析，電感元件在交流電路中的特點(diǎn)：（1）電壓與電流頻率相同；（2）電壓與電流的最大值、有效值遵循歐姆定律，但瞬時(shí)值不遵循歐姆定律；（3）電壓與電流不同相，電壓超前電流90度，或者說(shuō)電流滯后電壓90度；（4）電感元件在交流電路中的平均功率為零，不消耗能量，能將電能轉(zhuǎn)化為磁能進(jìn)行存儲(chǔ)。（5）電感元件在交流電路中對(duì)電流有阻礙作用，其感抗與電感L、頻率?成正比。2.2.3純電感電路（2）當(dāng)頻率調(diào)到5000Hz時(shí)：【例】：把一個(gè)0.1H的電感元件接到電壓為的正弦電源上，試求（1）電流是多少，寫出電流的瞬時(shí)表達(dá)式。（2）若將頻率調(diào)到5000Hz，電源電壓保持不變，這時(shí)電流將為多少？【解】（1）當(dāng)ω=314rad/s時(shí)？提問(wèn)與答疑任務(wù)2.3功率因數(shù)的提高知識(shí)導(dǎo)航：2.3.1RL串聯(lián)交流電路2.3.2功率因數(shù)的提高2.3.1RL串聯(lián)交流電路2.3.1RL串聯(lián)交流電路1.RL串聯(lián)電路電壓的關(guān)系設(shè)電流：電壓電壓：電感電壓：總電壓：2.3.1RL串聯(lián)交流電路2.RL串聯(lián)電路的阻抗總阻抗：

阻抗角：2.3.1RL串聯(lián)交流電路3.RL串聯(lián)電路的功率有功功率:無(wú)功功率:視在功率:2.3.1RL串聯(lián)交流電路4.功率因數(shù)：

反映功率利用率？提問(wèn)與答疑2.3.2功率因數(shù)的提高2.3.2功率因數(shù)的提高1.功率因數(shù)提高的意義【例1】一臺(tái)發(fā)電機(jī)的額定電壓為220V，輸出的總功率為4400KVA。問(wèn)：該發(fā)電機(jī)向額定工作電壓為220V，有功功率為4.4KW，功率因數(shù)為0.5的用電器供電，能使多少個(gè)這個(gè)的設(shè)備工作正常？若將用電的功率因數(shù)提高到0.8，又能使多少這種用電設(shè)備正常工作？【解】

發(fā)電機(jī)的額定工作電流為功率因數(shù)為0.5，每個(gè)用電設(shè)備的電流為：發(fā)電機(jī)能提供這種設(shè)備正常工作的個(gè)數(shù)為：2.3.2功率因數(shù)的提高功率因數(shù)提高到0.8，則每個(gè)用電設(shè)備的電流為設(shè)備正常工作的個(gè)數(shù)為【例2】一座發(fā)電站以220KV的高壓輸入給負(fù)載4.4×105KW的電力，如果輸電線的總電阻為10?，試計(jì)算負(fù)載的功率因數(shù)為0.5提高到0.8時(shí)，輸電線上一天可以少損失多少電能？【解】功率因數(shù)為0.5時(shí)，線路中的電流為：功率因數(shù)為0.8時(shí)，線路中的電流為：一天少損失的電能為：2.3.2功率因數(shù)的提高（1）減小了電路中能量互換規(guī)模，提高了供電設(shè)備能量的利用率。（2）減小了線路與發(fā)電機(jī)繞組的功率損耗。2.3.2功率因數(shù)的提高2.功率因數(shù)提高的方法（1）提高用電設(shè)備本功率因數(shù)（2）在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)2.3.2功率因數(shù)的提高在并聯(lián)電容之前：在并聯(lián)電容之后：并聯(lián)電容器電容值的公式:？提問(wèn)與答疑知識(shí)導(dǎo)航：任務(wù)2.4：三相負(fù)載電路的分析2.4.1三相交流電的產(chǎn)生2.4.2三相交流電動(dòng)勢(shì)的連接2.4.3三相負(fù)載的連接2.4.1三相交流電的產(chǎn)生2.4.1三相交流電的產(chǎn)生單相正弦交流電是如何產(chǎn)生的？1.三相正弦交流電的產(chǎn)生及特點(diǎn)2.4.1三相交流電的產(chǎn)生瞬時(shí)表達(dá)式三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)勢(shì)幅值相同，頻率相等，相位彼此相差120度。特點(diǎn)（1）相量表達(dá)式2.4.1三相交流電的產(chǎn)生相量圖三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)：在任一瞬間其相量和為零特點(diǎn)（2）波形圖2.4.1三相交流電的產(chǎn)生相序：三相電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，它們先后達(dá)到最大值的順序。相序?yàn)樘攸c(diǎn)（3）2.4.1三相交流電的產(chǎn)生交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

定子

轉(zhuǎn)子？提問(wèn)與答疑2.4.1三相交流電動(dòng)勢(shì)的連接交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

定子

轉(zhuǎn)子1.星形連接法——Y連接火線（相線）：三相繞組的始端分別引出三根導(dǎo)線，用“L”表示。中線（零線）：三相繞組的末端聯(lián)結(jié)成一個(gè)公共點(diǎn)引出一條線，用“N”表示。三相四線制2.4.2三相交流電動(dòng)勢(shì)的連接相電壓：火線與中線之間的電壓，用“”表示。線電壓：火線與火線之間的電壓，用“”表示。我國(guó)市電標(biāo)準(zhǔn)：相電壓220V

線電壓380V2.4.2三相交流電動(dòng)勢(shì)的連接2.4.2三相交流電動(dòng)勢(shì)的連接2.三角形連接法——連接2.4.2三相交流電動(dòng)勢(shì)的連接？提問(wèn)與答疑2.4.3三相負(fù)載的連接1．星形連接負(fù)載相電壓：負(fù)載兩端的電壓稱為負(fù)載相電壓。負(fù)載相電壓就等于電源相電壓。相電流：在相電壓的作用下，流過(guò)各負(fù)載的電流稱為相電流。相電流用“”表示。線電流：流過(guò)每根火線的電流稱線電流。線電流用“”表示。顯然，當(dāng)負(fù)載星形連接時(shí)，相電流等于線電流。（1）幾個(gè)概念：2.4.3三相負(fù)載的連接中線電流：流過(guò)中性線的電流為中線電流，用“”表示。對(duì)稱負(fù)載：三相負(fù)載的大小與性質(zhì)都相等時(shí)，稱之為對(duì)稱負(fù)載。2.4.3三相負(fù)載的連接（2）各電流、電壓之間的基本關(guān)系①線電壓是相電壓的倍，且線電壓超前相應(yīng)相電壓30度。用相量表示為：②線電流等于相電流。即：③當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，中線電流等于零。2.4.3三相負(fù)載的連接【例】：如圖電路中，電源電壓對(duì)稱，每相電壓均為，負(fù)載均為白熾燈組，在額定電壓下：（1）當(dāng)求負(fù)載相電壓、負(fù)載相電流及中線電流；2.4.3三相負(fù)載的連接【解】（1）負(fù)載相電壓與電源相電壓相等（2）當(dāng)相燈泡燈絲燒斷，求負(fù)載相電壓、負(fù)載相電流及中線電流；【解】：（2）2.4.3三相負(fù)載的連接（3）當(dāng)短路時(shí)，求負(fù)載相電壓、負(fù)載相電流及中線電流；【解】:短路，W相燒保險(xiǎn)，不影響其它兩相。2.4.3三相負(fù)載的連接（4）當(dāng)短路且中線斷開(kāi)時(shí)，求負(fù)載相電壓、負(fù)載相電流；【解】：相電壓遠(yuǎn)超其額定電壓220V，會(huì)導(dǎo)致燈泡燒毀。2.4.3三相負(fù)載的連接【解】：

負(fù)載相電壓不再等于電源相電壓，可能導(dǎo)致負(fù)載燒毀2.4.3三相負(fù)載的連接（5）當(dāng)開(kāi)路且中線斷開(kāi)時(shí)，求負(fù)載相電壓，負(fù)載相電流。（1）負(fù)載對(duì)稱且有中性的情況下，各相電壓對(duì)稱且中線電流為零。此時(shí)中線若開(kāi)路，對(duì)電路無(wú)影響，各負(fù)載相電壓依舊對(duì)稱。（2）負(fù)載不對(duì)稱有中線的情況下，負(fù)載相電壓保持不變，中線電流不等于零。若一相出現(xiàn)故障，其它兩相均不受影響。（3）負(fù)載不對(duì)稱無(wú)中線的情況下，負(fù)載相電壓不再等于電源相電壓。任何一相出現(xiàn)故障，均影響其它兩相電壓出現(xiàn)異常，導(dǎo)致故障發(fā)生。

中線的作用是使不對(duì)稱負(fù)載獲得對(duì)稱的相電壓。

結(jié)論：中線上不允許接入保險(xiǎn)、開(kāi)關(guān)2.4.3三相負(fù)載的連接2．負(fù)載三角形連接（1）負(fù)載相電壓等于電源線電壓。（2）各線電流與相電流的關(guān)系負(fù)載對(duì)稱時(shí)2.4.3三相負(fù)載的連接？提問(wèn)與答疑知識(shí)導(dǎo)航：任務(wù)2.5：汽車三相交流發(fā)電機(jī)檢測(cè)與維修2.5.1汽車交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造2.5.2汽車交流發(fā)電機(jī)的特性2.5.3汽車交流發(fā)電機(jī)的型號(hào)2.5.4汽車交流發(fā)電機(jī)的檢測(cè)2.5.1汽車交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造2.5.1汽車交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造1．定子總成：獲得三相交流電動(dòng)勢(shì)。定子鐵心：硅鋼片定子繞組：三相對(duì)稱銅線圈互成120度按正弦規(guī)律分布鑲嵌在定子槽中定子總成2345三相繞組采用星形連接2.5.1汽車交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造2．轉(zhuǎn)子總成：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子鐵心：硅鋼片轉(zhuǎn)子繞組：通電產(chǎn)生磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子總成爪極：磁化滑環(huán)：接電刷42315轉(zhuǎn)子軸2.5.1汽車交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造3．電刷電刷的作用是將外電源引入轉(zhuǎn)子繞組。2.5.1汽車交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造4．整流器將三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電。2.5.1汽車交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造？提問(wèn)與答疑2.5.2汽車交流發(fā)電機(jī)的特性2.5.2汽車交流發(fā)電機(jī)的特性1.輸出特性空載轉(zhuǎn)速n1:低于n1不向外供電滿載轉(zhuǎn)速n2:n1-n2轉(zhuǎn)速升高輸出電流增大轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大:自動(dòng)限流保護(hù)

n1常用作選擇發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)之間傳動(dòng)比的主要依據(jù)；定期測(cè)量n1與n2這兩個(gè)數(shù)據(jù)，可判斷出發(fā)電機(jī)性能是否良好。指發(fā)電機(jī)向負(fù)載供電時(shí)，保持發(fā)電機(jī)輸出電壓恒定的情況下，發(fā)電機(jī)的輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，即函數(shù)關(guān)系。2.空載特性發(fā)電機(jī)空載時(shí)，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，即時(shí)的函數(shù)關(guān)系，稱為空載特性。空載特性是判斷硅整流發(fā)電機(jī)性能是否良好的重要依據(jù)。2.5.2汽車交流發(fā)電機(jī)的特性3.外特性外特性是指轉(zhuǎn)速一定時(shí)，輸出電壓與輸出電流之間的關(guān)系。即n=常數(shù)時(shí)，函數(shù)關(guān)系曲線。交流發(fā)電機(jī)有自我限制電流的功能2.5.2汽車交流發(fā)電機(jī)的特性？提問(wèn)與答疑2.5.3汽車交流發(fā)電機(jī)的型號(hào)2.5.3汽車交流發(fā)電機(jī)的型號(hào)1．產(chǎn)品代號(hào)：按產(chǎn)品名稱順序，取漢語(yǔ)拼音的頭一個(gè)字母組成。“J”指交流，“F”指發(fā)電機(jī)，“Z”指整，“W”指無(wú)刷，“B”指泵。2．分類代號(hào)：在發(fā)電機(jī)的型號(hào)中，以電壓等級(jí)為分類代號(hào)。“1”指12V，“2”指24V。代號(hào)1235789功率=180＞180-250＞250-350＞350-500＞500-750＞750-1000＞10003．分組代號(hào)：分組代號(hào)指的是功率等級(jí)，單位為“W”。4．產(chǎn)品設(shè)計(jì)序號(hào)：按主品設(shè)計(jì)順序，以阿拉伯?dāng)?shù)字表示。5．變型代號(hào)2.5.3汽車交流發(fā)電機(jī)的型號(hào)例：JF173表明了該產(chǎn)品為交流發(fā)電機(jī)，標(biāo)稱電壓為12V，額定功率為750W，設(shè)計(jì)序號(hào)為3，調(diào)整臂在中間位置。

JF2511Y表明了該產(chǎn)品為交流發(fā)電機(jī)，標(biāo)稱電壓為24V，額定功率為500W，設(shè)計(jì)序號(hào)為11，調(diào)整臂在右側(cè)。？提問(wèn)與答疑2.5.4