項(xiàng)目3認(rèn)知交流電路與檢測電子元件和設(shè)備

任務(wù)三認(rèn)知與檢測電感器汽車電工電子

中國工信出版集團(tuán)·電子工業(yè)出版社職業(yè)教育汽車類專業(yè)核心課程系列教材《汽車電工電子》教材編寫組知識(shí)目標(biāo)：1．了解電感器的概念及電氣圖形符號；2．認(rèn)識(shí)常見的電感器及分類；3．理解感抗的概念；4．掌握電感器的特性及在電路上的應(yīng)用。能力目標(biāo)：1．會(huì)使用萬用表交流擋測量交流電的電壓；2．會(huì)使用示波器檢測永磁同步電機(jī)或汽車發(fā)電機(jī)的波形。情感目標(biāo)：1．養(yǎng)成創(chuàng)新能力與創(chuàng)新意識(shí)；2．培養(yǎng)總結(jié)能力，積極參加社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)知與檢測電感器鞏固提升電感器（簡稱電感）作為基礎(chǔ)電子元件，在汽車傳感器、執(zhí)行器和控制模塊中應(yīng)用廣泛，了解其作用、類別及檢測方法非常重要。如果一個(gè)電感損壞，你會(huì)檢測嗎？你知道電感在電路中的作用嗎？任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器一、電感的概念1．概念電感器就是由導(dǎo)線繞制而成的線圈。如圖3-39所示為電感電路及實(shí)物圖。

任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器【實(shí)驗(yàn)探究】（1）按圖3-39連接各元器件，當(dāng)開關(guān)S接通直流電源瞬間、接通及斷開時(shí)，燈泡L1、L2有何現(xiàn)象？（2）當(dāng)開關(guān)S持續(xù)接通交流電源時(shí)，燈泡L1、L2有何現(xiàn)象？（3）更換一個(gè)更大的電感，當(dāng)開關(guān)S持續(xù)接通交流電源時(shí)，燈泡L1、L2有何現(xiàn)象？（4）通過以上實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？2．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（1）接通直流電源瞬間，燈泡L2先亮，L1后亮；接通后L2、L1均亮，且亮度相同；斷開直流電源瞬間，L2、L1閃亮一下熄滅。（2）當(dāng)開關(guān)S持續(xù)接通交流電源，燈泡L1始終比L2暗。（3）更換一個(gè)更大的電感，當(dāng)開關(guān)S接通交流電源時(shí)，燈泡L1比L2更暗。

任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論（電感特性）電感也是一種儲(chǔ)能元件。對交流電有阻礙作用，電感特性如圖3-40所示。即：通直流，阻交流；通低頻，阻高頻。4．原因分析（1）線圈自感，產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢，感生電流阻礙電流的變化。（2）斷開電路，電流減少，感應(yīng)電動(dòng)勢阻礙電流減少，產(chǎn)生同方向感應(yīng)電流，阻礙電流的減少。（3）接通電路，電流最大，感應(yīng)電動(dòng)勢阻礙電流增大，產(chǎn)生反方向感應(yīng)電流，阻礙電流的增大。（4）交變電流，相當(dāng)于連續(xù)接通和斷開電路，感應(yīng)電動(dòng)勢不斷發(fā)生大小及方向的變化，感應(yīng)電動(dòng)勢阻礙電流的變化，感應(yīng)電流也發(fā)生大小及方向的變化。（5）阻礙電流大小的因素取決于電感的感抗大小。

任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器5．感抗電感具有阻礙交流通過的特性，產(chǎn)生的感抗為

式中，XL：感抗，單位歐姆（Ω）；f：交流信號頻率，單位赫茲（Hz）；L：自感系數(shù)，單位亨利（H）。電感的自感系數(shù)越大、交流電的頻率越高，阻礙作用越明顯，感抗越大。電感的自感系數(shù)與線圈長度、線圈密度、線圈橫截面積及有無鐵芯有關(guān)，與繞制線圈的導(dǎo)線粗細(xì)無關(guān)。線圈越長，單位長度上匝數(shù)越多，截面積越大，它的自感系數(shù)就越大。另外，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)，比沒有鐵芯時(shí)要大得多，對于一個(gè)現(xiàn)成的線圈來說，自感系數(shù)是一定的。在直流電路中，由于f=0，所以，直流電路感抗為0。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器二、電感的分類電感的分類如表3-8所示。

任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器

任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器

任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器三、電感的電氣圖形符號及類別電感的電氣圖形符號及類別如表3-9所示。

任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器四、電感的參數(shù)電感的主要參數(shù)有五個(gè)：電感量、允許偏差、品質(zhì)因數(shù)、分布電容、額定電流等。

1．電感量電感量是衡量自感應(yīng)能力大小的一個(gè)物理量。電感量的大小，主要取決于電感線圈的圈數(shù)（匝數(shù)）、繞制方式、有無磁芯及磁芯的材料等。通常線圈圈數(shù)越多，繞制的線圈越密，電感量就越大。有磁芯的線圈比無磁芯的線圈電感量大；磁芯導(dǎo)磁率越大的線圈，電感量也越大。電感量的基本單位是亨利（簡稱亨），用字母“H”表示。常用的單位還有毫亨（mH）和微亨（μH），它們之間的關(guān)系是：1H=1000mH，1mH=1000μH。2．允許偏差允許偏差是指電感上標(biāo)稱的電感量與實(shí)際電感量的允許誤差值。一般用于振蕩或?yàn)V波等電路中的電感要求精度較高，允許偏差為±0.2%～±0.5%；而用于耦合、高頻阻流等線圈的精度要求不高，允許偏差為±10%～±15%。

任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器3．品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)也稱Q值，是衡量電感質(zhì)量的主要參數(shù)。它是指電感在某一頻率的交流電壓下工作時(shí)，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。電感的Q值越高，其損耗越小，效率越高。電感品質(zhì)因數(shù)的高低與線圈導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗及鐵芯、屏蔽罩等引起的損耗等有關(guān)。

4．分布電容分布電容是指線圈的匝與匝之間、線圈與磁芯之間存在的電容。電感的分布電容越小，其穩(wěn)定性越好。5．額定電流額定電流是指電感正常工作時(shí)允許通過的最大電流值。如果工作電流超過額定電流，則電感就會(huì)因發(fā)熱而使性能參數(shù)發(fā)生改變，甚至還會(huì)因過流而燒毀。6．電感擊穿電擊的標(biāo)注方法擊穿電壓一般都直接標(biāo)注在電感上，其方法如表3-10所示。

任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器一、電感的概念1．概念電感器就是由導(dǎo)線繞制而成的線圈。如圖3-39所示為電感電路及實(shí)物圖。

任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升認(rèn)知與檢測電感器一任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升五、電感的實(shí)際應(yīng)用電感在應(yīng)用時(shí)分為自感應(yīng)用和互感應(yīng)用。依據(jù)電感的特性“通直流，阻交流；通低頻，阻高頻”。在電路中與電容和電阻構(gòu)成LC電路、RLC電路，起到儲(chǔ)能、濾波、升壓、降壓、穩(wěn)流、整流、扼流等作用。（一）自感現(xiàn)象由電磁學(xué)原理可知，任何通過電路（一般為線圈）的電流都會(huì)在其周圍產(chǎn)生磁場，且當(dāng)電路中的電流發(fā)生變化時(shí)，電路周圍的磁場也會(huì)隨之變化，而磁場的變化又會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)引起感應(yīng)電動(dòng)勢。這種由于自身電流變化引起磁場變化，又使自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象，被稱為自感現(xiàn)象。產(chǎn)生自感現(xiàn)象的線圈叫自感線圈。自感線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢總是阻礙電流的變化。認(rèn)知與檢測電感器一任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升1．扼流作用在通路時(shí)，自感對電流的變化起抑制作用，可穩(wěn)定電路中的電流，如扼流圈、鎮(zhèn)流器等；在斷路時(shí)，自感電動(dòng)勢可以產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)高壓，對某些場合有用，如日關(guān)燈的啟用和感應(yīng)線圈的升壓，如圖3-41所示。認(rèn)知與檢測電感器任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升1．扼流作用在通路時(shí)，自感對電流的變化起抑制作用，可穩(wěn)定電路中的電流，如扼流圈、鎮(zhèn)流器等；在斷路時(shí)，自感電動(dòng)勢可以產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)高壓，對某些場合有用，如日關(guān)燈的啟用和感應(yīng)線圈的升壓，如圖3-41所示。認(rèn)知與檢測電感器任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升利用線圈電抗與頻率成正比的關(guān)系，可扼制高頻交流電流，讓低頻和直流通過。根據(jù)頻率高低，采用空氣芯、鐵氧體芯、硅鋼片芯等，用于整流時(shí)稱“濾波扼流圈”；用于扼制聲頻電流時(shí)稱“聲頻扼流圈”；用于扼制高頻電流時(shí)稱“高頻扼流圈”。用于“通直流、阻交流”的電感線圈叫作低頻扼流圈，用于“通低頻、阻高頻”的電感線圈叫作高頻扼流圈。與電容和電阻等構(gòu)成諧振電路或?yàn)V波電路（見圖3-42）。如果采用雙線繞制，可以消除自感，如圖3-43所示。認(rèn)知與檢測電感器任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升2．濾波作用大量的電子電路都需要直流電源供電，如果使用干電池供電，就會(huì)出現(xiàn)供電電流小、時(shí)間短的弊端，因而許多用電器的直流電源都是由頻率50Hz的交流電通過變壓器降壓，再經(jīng)過整流電路使交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，這種直流電雖然電流方向不變，但大小卻在不斷變化。這種單向脈動(dòng)電流可以看作由50Hz低頻交流成分和直流成分合成的，濾波電路的作用就是濾去其中的交流成分。常用的π型濾波電路如圖3-44所示，電容C1通交流，隔直流，為低頻交流電建立了一條通路；濾去部分交流成分的電流通過電感L時(shí)，由于電感的通直流、阻交流的作用，直流通過，交流成分被阻礙而減弱；電容C2又成為通過電感L后的剩余交流成分的通路。這樣，通過用電器中的電流就基本上是恒定電流了，當(dāng)然不可避免還會(huì)有少量的交流成分。檔次不高的收音機(jī)使用交流電源時(shí)有輕微的“嗡嗡”聲，這是電源交流成分未能全濾除的反映，濾波電路需要濾除的是低頻交流電，電容要讓低頻交流電順利通過—容抗小，因此，濾波電容的容量都比較大；電感對低頻交流電通過的阻礙作用要大—感抗大，因而，線圈的電感要大。認(rèn)知與檢測電感器任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升（二）互感現(xiàn)象當(dāng)1個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的磁通量的變化會(huì)影響鄰近線圈回路的磁通量，從而在鄰近線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象叫互感現(xiàn)象。產(chǎn)生互感現(xiàn)象的線圈叫互感線圈，其中影響另一個(gè)線圈的線圈叫初級繞組，被影響的線圈稱之為次級繞組?；ジ鞋F(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間，而且也可以發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間，如圖3-45所示。認(rèn)知與檢測電感器任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升1．變壓器在交流（AC）電路中，經(jīng)常要實(shí)現(xiàn)由高壓變?yōu)榈蛪夯蛴傻蛪鹤優(yōu)楦邏旱默F(xiàn)象，統(tǒng)稱為AC-AC變換，其實(shí)現(xiàn)的途徑就是使用變壓器。其工作原理是基于互感原理的，初級繞組與次級繞組存在如下規(guī)律。

U1為初級繞組輸入電壓；U2為次級繞組輸出電壓；n1為初級繞組的線圈匝數(shù)；n2為初級繞組的線圈匝數(shù)。當(dāng)n1＞n2時(shí)，為升壓；當(dāng)n1＜n2時(shí)，為降壓。如圖3-46所示為常見的變壓器。認(rèn)知與檢測電感器任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升2．汽車高壓獨(dú)立點(diǎn)火線圈汽車上的高壓獨(dú)立點(diǎn)火線圈也是基于互感原理設(shè)計(jì)的，如圖3-48所示。發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制初級繞組的通斷電，即控制點(diǎn)火的時(shí)刻。初級繞組接通，給初級繞組充電，把電場能轉(zhuǎn)化為初級繞組的磁場能；初級繞組斷電，初級繞組變化的磁場就會(huì)在次級繞組感應(yīng)出高壓電，送給火花塞而點(diǎn)火。發(fā)電機(jī)電腦控制電路圖如圖3-49所示。認(rèn)知與檢測電感器任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升3．收音機(jī)信號接收電路收音機(jī)信號接收電路如圖3-50所示。認(rèn)知與檢測電感器任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升六、電感好壞的檢測電容在使用過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)燒焦、斷腳等故障現(xiàn)象，所以要學(xué)會(huì)檢測其好壞的方法并給以更換。1．觀察法觀察電路板上的電感是否有燒焦、斷腳現(xiàn)象，若有相關(guān)情況更換電感。如圖3-51所示為電路板上損壞的電感。

2．萬用表檢測法用數(shù)字式萬用表的蜂鳴擋或歐姆擋，測量兩個(gè)引腳，如果蜂鳴擋鳴叫或顯示比較小的阻值，說明電感是好的。如果不鳴叫或阻值很大，說明電感斷路一、實(shí)施條件不同種類電感若干，電路板若干，指針式或數(shù)字式萬用表4塊。二、實(shí)施計(jì)劃1．識(shí)別電路板上的電感。2．使用萬用表檢測電感好壞。3．搭建一個(gè)含有電感的電路，并驗(yàn)證電感的作用，如圖3-52所示。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升學(xué)生學(xué)習(xí)情況評價(jià)表考核項(xiàng)目評分標(biāo)準(zhǔn)分值學(xué)生

自評

（20%）小組

互評

（30%）教師

評價(jià)

（50%）小計(jì)知識(shí)目標(biāo)電感的定義、分類及標(biāo)注方法會(huì)敘述10

電感的作用會(huì)敘述5

電感的特性會(huì)熟練敘述10

知識(shí)目標(biāo)電感的特性及自感、互感的應(yīng)用會(huì)分析、能理解10

技能目標(biāo)電路板上的電感會(huì)識(shí)別10

使用萬用表檢測電感的好壞會(huì)規(guī)范熟練檢