《汽車電工電子技術(shù)》教材同步PPT課件,汽車電工電子技術(shù),汽車,電工,電子技術(shù),教材,同步,PPT,課件 第二章 汽車電源電路2.1 2.1 電容元件電容元件2.2 2.2 電源及其在汽車中的應(yīng)用電源及其在汽車中的應(yīng)用2.3 2.3 基爾霍夫定律及其應(yīng)用基爾霍夫定律及其應(yīng)用2.4 2.4 直流電路分析計(jì)算直流電路分析計(jì)算2.5 2.5 汽車電路分析汽車電路分析2.7 2.7 單一元件正弦交流電路單一元件正弦交流電路2.8 RLC2.8 RLC串聯(lián)電路串聯(lián)電路2.12.1電容元件電容元件2.1.1 電容元件電容元件2.1.1 電容元件電容元件1 1電容元件的基本特性電容元件的基本特性 （2-12-1）圖圖圖圖2-1 2-1 電容元件存儲(chǔ)電荷電容元件存儲(chǔ)電荷電容元件存儲(chǔ)電荷電容元件存儲(chǔ)電荷 電電容容是是電電容容元元件件固固有有的的參參數(shù)數(shù)，它它與與極極板板上上所所帶帶的的電電荷荷量量（Q Q）以以及及電電容容元元件件兩兩端端的的電電壓（壓（U U）無(wú)關(guān)。）無(wú)關(guān)。（1）電容元件的串聯(lián)）電容元件的串聯(lián) 等效電容的倒數(shù)等于各電容倒數(shù)之和。等效電容的倒數(shù)等于各電容倒數(shù)之和。（2-22-2）每個(gè)電容元件分得的電壓與其電容量每個(gè)電容元件分得的電壓與其電容量成反比。成反比。（2-32-3）2 2電容元件的串聯(lián)和并聯(lián)電容元件的串聯(lián)和并聯(lián) 等效電容等于各電容之和。等效電容等于各電容之和。（2-42-4）（2）電容元件的并聯(lián)）電容元件的并聯(lián) 為為了了使使各各個(gè)個(gè)電電容容元元件件都都能能夠夠安安全全工工作作，工工作作電電壓壓（U U）不不得得超超過(guò)過(guò)它它們們中中的的最最低低耐耐壓壓值值。電電容容元元件件并并聯(lián)聯(lián)后后，等等效效電電容容量量增增大大。因因此此，當(dāng)當(dāng)電電路路中中單單個(gè)個(gè)電電容容元元件件的的容容量量不不夠夠時(shí)時(shí)，可可以以通過(guò)并聯(lián)來(lái)增加電容量。通過(guò)并聯(lián)來(lái)增加電容量。為為了了使使各各個(gè)個(gè)電電容容元元件件都都能能夠夠安安全全工工作作，工工作作電電壓壓（U U）不不得得超超過(guò)過(guò)它它們們中中的的最最低低耐耐壓壓值值。電電容容元元件件并并聯(lián)聯(lián)后后，等等效效電電容容量量增增大大。因因此此，當(dāng)當(dāng)電電路路中中單單個(gè)個(gè)電電容容元元件件的的容容量量不不夠夠時(shí)時(shí)，可可以以通過(guò)并聯(lián)來(lái)增加電容量。通過(guò)并聯(lián)來(lái)增加電容量。（2-52-5）3 3電容元件的電壓電流關(guān)系電容元件的電壓電流關(guān)系圖圖圖圖2-2 2-2 電容元件的并聯(lián)電容元件的并聯(lián)電容元件的并聯(lián)電容元件的并聯(lián) 圖圖圖圖2-3 2-3 電容的電壓、電流關(guān)系電容的電壓、電流關(guān)系電容的電壓、電流關(guān)系電容的電壓、電流關(guān)系 【例【例2-12-1】有兩只相同的電解電容元件，有兩只相同的電解電容元件，外殼標(biāo)有外殼標(biāo)有470470 F/25VF/25V，求并聯(lián)和串聯(lián)時(shí)的等，求并聯(lián)和串聯(lián)時(shí)的等效電容以及允許施加的電壓。效電容以及允許施加的電壓。解解 由外殼標(biāo)注可知該電容元件的電容由外殼標(biāo)注可知該電容元件的電容量為量為470470 F F，耐壓為，耐壓為25V25V。（1 1）電容元件并聯(lián)時(shí)的等效電容為）電容元件并聯(lián)時(shí)的等效電容為 兩只相同的電容元件并聯(lián)，允許施加的兩只相同的電容元件并聯(lián)，允許施加的電壓應(yīng)不超過(guò)其耐壓值，即電壓應(yīng)不超過(guò)其耐壓值，即（2 2）電容元件串聯(lián)時(shí)的等效電容為）電容元件串聯(lián)時(shí)的等效電容為 （1）電容元件的充電）電容元件的充電 4 4電容元件的充電和放電電容元件的充電和放電圖圖圖圖2-4 2-4 電容元件充、放電電路電容元件充、放電電路電容元件充、放電電路電容元件充、放電電路 圖圖圖圖2-5 2-5 充電時(shí)的充電時(shí)的充電時(shí)的充電時(shí)的u uC C和和和和i i1 1曲線曲線曲線曲線（2）電容元件的放電）電容元件的放電圖圖圖圖2-6 2-6 放電時(shí)的放電時(shí)的放電時(shí)的放電時(shí)的u uC C和和和和i i2 2曲線曲線曲線曲線 =RC=RC（2-62-6）（3）時(shí)間常數(shù)）時(shí)間常數(shù)2.2 2.2 電源及其在汽車中的應(yīng)用電源及其在汽車中的應(yīng)用2.2.1 實(shí)際電壓源模型實(shí)際電壓源模型2.2.2 蓄電池蓄電池2.2.3 實(shí)際電流源模型實(shí)際電流源模型2.2.4 實(shí)際電壓源模型與實(shí)際電流實(shí)際電壓源模型與實(shí)際電流源模型的等效變換源模型的等效變換2.2.1 實(shí)際電壓源模型實(shí)際電壓源模型圖圖圖圖2-7 2-7 實(shí)際電壓源與外特性曲線實(shí)際電壓源與外特性曲線實(shí)際電壓源與外特性曲線實(shí)際電壓源與外特性曲線 電壓源（電壓源（U US S）、電流（）、電流（I I）及其端電壓）及其端電壓（U U）的關(guān)系為）的關(guān)系為 （2-72-7）汽車電路采用直流電源供電。汽車電路采用直流電源供電。2.2.2 蓄電池蓄電池圖圖圖圖2-8 2-8 汽車電源電路汽車電源電路汽車電源電路汽車電源電路蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造圖圖圖圖2-9 2-9 蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造1 1蓄電池的外殼蓄電池的外殼蓄電池的外殼蓄電池的外殼 2 2密封膏密封膏密封膏密封膏 3 3加液孔塞加液孔塞加液孔塞加液孔塞 5 5負(fù)極板負(fù)極板負(fù)極板負(fù)極板 6 6同極連接片同極連接片同極連接片同極連接片7 7隔板隔板隔板隔板 8 8正極板正極板正極板正極板 9 9極板支架極板支架極板支架極板支架 1010沉淀池沉淀池沉淀池沉淀池 1111聯(lián)條聯(lián)條聯(lián)條聯(lián)條 鉛鉛酸酸蓄蓄電電池池的的選選用用必必須須符符合合汽汽車車電電氣氣系系統(tǒng)統(tǒng)的的額額定定電電壓壓，能能供供給給起起動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)所所需需要要的的較較大大啟啟動(dòng)電流的容量，保證可靠啟動(dòng)。動(dòng)電流的容量，保證可靠啟動(dòng)。3 3蓄電池的接線方式蓄電池的接線方式圖圖圖圖2-10 2-10 蓄電池的蓄電池的蓄電池的蓄電池的4 4種連接方式種連接方式種連接方式種連接方式圖圖圖圖2-11 2-11 實(shí)際電流源與外特性曲線實(shí)際電流源與外特性曲線實(shí)際電流源與外特性曲線實(shí)際電流源與外特性曲線2.2.3 實(shí)際電流源模型實(shí)際電流源模型圖圖圖圖2-12 2-12 實(shí)際電源的兩種模型實(shí)際電源的兩種模型實(shí)際電源的兩種模型實(shí)際電源的兩種模型2.2.4 實(shí)際電壓源模型與實(shí)際電流源實(shí)際電壓源模型與實(shí)際電流源模型的等效變換模型的等效變換【例例2-22-2】求求如如圖圖2-132-13（a a）所所示示電電路路的的等等效效電電流流源源模模型型和和如如圖圖2-132-13（b b）所所示示電電路路的的等等效電壓源模型。效電壓源模型。圖圖圖圖2-13 2-13 例例例例2-22-2圖圖圖圖解解 （1 1）求圖）求圖2-132-13（a a）所示電路的等效電）所示電路的等效電流源模型：流源模型：（2 2）求圖）求圖2-132-13（b b）所示電路的等效電）所示電路的等效電壓源模型模型：壓源模型模型：2.3.1 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律2.3.2 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律2.3 2.3 基爾霍夫定律及其應(yīng)用基爾霍夫定律及其應(yīng)用 在任一時(shí)刻，電路中流入任一個(gè)節(jié)點(diǎn)的在任一時(shí)刻，電路中流入任一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流之和等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。電流之和等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。I I1 1+I I2 2=I I3 3+I I4 4寫(xiě)出一般表達(dá)式寫(xiě)出一般表達(dá)式I I入入=I I出出（2-82-8）2.3.1 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 圖圖圖圖2-14 KCL2-14 KCL應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用 圖圖圖圖2-15 2-15 三相負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)三相負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)三相負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)三相負(fù)載三角形聯(lián)結(jié) 【例【例2-32-3】如圖】如圖2-162-16所示的電路中，所示的電路中，I I1 1=2A=2A，I I2 2=4A=4A，I I3 3=6A=6A，試求，試求I I4 4、I I5 5和和I I6 6。解（解（1 1）節(jié)點(diǎn)）節(jié)點(diǎn)E E：I I4 4=I I1 1+I I2 2=2A+4A=6A=2A+4A=6A（2 2）節(jié)點(diǎn)）節(jié)點(diǎn)B B：I I5 5=I I2 2+I I3 3=4A+6A=10A=4A+6A=10A（3 3）節(jié)點(diǎn)）節(jié)點(diǎn)F F：I I6 6=I I3 3+I I4 4=6A+6A=12A=6A+6A=12A圖圖圖圖2-16 2-16 例例例例2-32-3圖圖圖圖 任一瞬時(shí)，作用于電路中任一回路各支任一瞬時(shí)，作用于電路中任一回路各支路電壓的代數(shù)和恒等于零。路電壓的代數(shù)和恒等于零。U Ui i=0=0（2-92-9）2.3.2 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律圖圖圖圖2-17 KVL2-17 KVL應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用 圖圖圖圖2-18 2-18 開(kāi)口電路開(kāi)口電路開(kāi)口電路開(kāi)口電路 【例【例2-42-4】如圖】如圖2-192-19所示電路，已知所示電路，已知R R1 1=20=20，R R2 2=10=10，R R3 3=10=10，U US1S1=30V=30V，U US2S2=10V=10V，求，求I I和和U UACAC。圖圖圖圖2-19 2-19 例例例例2-42-4圖圖圖圖解根據(jù)解根據(jù)KVLKVL可寫(xiě)出可寫(xiě)出IRIR1 1+IRIR2 2+IRIR3 3=U US1S1+U US2S2即即I I（R R1 1+R R2 2+R R3 3）=U US1S1+U US2S2代入數(shù)據(jù)，得代入數(shù)據(jù)，得I I（2020+10+10+10+10）=（30+1030+10）V V（4040）I I=40V=40VI I=1A=1AU UACAC=U US1S1IRIR1 1+U US2S2IRIR2 2=30=30201+10201+1010101 1）V=10VV=10VU UACAC=IRIR3 3=1A10=1A10=10V=10V 支路電流法是以支路電流為待求量，利支路電流法是以支路電流為待求量，利用基爾霍夫兩定律列出電路的方程式，從而用基爾霍夫兩定律列出電路的方程式，從而解解2.3.3 支路電流法支路電流法圖圖圖圖2-20 2-20 例例例例2-52-5圖圖圖圖 【例【例2-52-5】圖圖2-202-20所示電路是汽車上的所示電路是汽車上的發(fā)電機(jī)（發(fā)電機(jī)（U US1S1）、蓄電池（）、蓄電池（U US2S2）和負(fù)載（）和負(fù)載（R R3 3）并聯(lián)的原理圖。已知并聯(lián)的原理圖。已知U US1S1=12V=12V，U US2S2=12V=12V，R R1 1=1=1，R R2 2=2=2，R R3 3=5=5，求各支路電流。，求各支路電流。解解 支路數(shù)支路數(shù)m m=3=3；節(jié)點(diǎn)數(shù)；節(jié)點(diǎn)數(shù)n n=2=2；網(wǎng)孔；網(wǎng)孔數(shù)數(shù)=2=2。各支路電流的參考方向如圖各支路電流的參考方向如圖1-401-40所示，所示，回路繞行方向順時(shí)針。回路繞行方向順時(shí)針。電路電路3 3條支路，需要求解條支路，需要求解3 3個(gè)電流未知數(shù)，個(gè)電流未知數(shù)，因此需要因此需要3 3個(gè)方程式。個(gè)方程式。（1 1）根據(jù)）根據(jù)KCLKCL，列節(jié)點(diǎn)電流方程（列，列節(jié)點(diǎn)電流方程（列（nn11）個(gè)獨(dú)立方程）：）個(gè)獨(dú)立方程）：a a節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)：I I1 1+I I2 2=I I3 3 （2 2）根據(jù)）根據(jù)KVLKVL，列回路電壓方程：，列回路電壓方程：網(wǎng)孔網(wǎng)孔1 1：I I1 1R R1 1I I2 2R R2 2=U US1S1U US2S2網(wǎng)孔網(wǎng)孔2 2：I I2 2R R2 2+I I3 3R R3 3=U US2S22.4 2.4 直流電路分析計(jì)算直流電路分析計(jì)算2.4.1 疊加定理疊加定理2.4.2 運(yùn)用實(shí)際電源等效變換求解運(yùn)用實(shí)際電源等效變換求解支路電流支路電流 在在線線性性電電路路中中，所所有有獨(dú)獨(dú)立立電電源源共共同同作作用用產(chǎn)產(chǎn)生生的的響響應(yīng)應(yīng)（電電壓壓或或電電流流），等等于于各各個(gè)個(gè)電電源源單單獨(dú)作用所產(chǎn)生的響應(yīng)的疊加。獨(dú)作用所產(chǎn)生的響應(yīng)的疊加。2.4.1 疊加定理疊加定理 【例【例2-62-6】在如圖在如圖2-212-21所示電路中，已所示電路中，已知知U US1S1=20V=20V，U US2S2=10V=10V，R R1 1=2=2，R R2 2=3=3，R R3 3=5=5，用疊加定理求電路，用疊加定理求電路中的電流（中的電流（I I）。）。解解 （1 1）根據(jù)如圖）根據(jù)如圖1-411-41（a a）所示電路）所示電路分別畫(huà)出兩個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)的分電路圖，分別畫(huà)出兩個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)的分電路圖，如圖如圖1-411-41（b b）、（）、（c c）所示。）所示。圖圖圖圖2-21 2-21 例例例例2-62-6圖圖圖圖 【例【例2-72-7】用電源等效變換求如圖用電源等效變換求如圖2-2-2222（a a）所示電路）所示電路55電阻支路的電流（電阻支路的電流（I I3 3）。）。2.4.2 運(yùn)用實(shí)際電源等效變換求解支路運(yùn)用實(shí)際電源等效變換求解支路電流電流解解 （1 1）將圖）將圖2-222-22（a a）中兩并聯(lián)支路）中兩并聯(lián)支路電壓電壓源模型變換成電流源模型，形成源模型變換成電流源模型，形成4 4條支路的并條支路的并聯(lián)，如圖聯(lián)，如圖2-222-22（b b）所示。其中，）所示。其中，（2 2）合并并聯(lián)電流源）合并并聯(lián)電流源I IS1S1和和I IS2S2，同時(shí)兩，同時(shí)兩個(gè)個(gè)1 1 電阻并聯(lián)為等效電阻（電阻并聯(lián)為等效電阻（R R0 0），如圖），如圖2-2-2222（c c）所示。）所示。圖圖圖圖2-22 2-22 例例例例2-62-6圖圖圖圖 （3 3）合并后的電流源（）合并后的電流源（I IS S）與電阻（）與電阻（R R0 0）并聯(lián)，可進(jìn)一步變換成電壓源與電阻的串聯(lián)，并聯(lián)，可進(jìn)一步變換成電壓源與電阻的串聯(lián)，如圖如圖2-222-22（d d）所示。）所示。R R0 0=0.5=0.5 （4 4）根據(jù)圖）根據(jù)圖1-421-42（d d），求得），求得55電阻的電阻的電流。電流。2.5 2.5 汽車電路分析汽車電路分析2.5.1 特殊電阻在汽車傳感器中的特殊電阻在汽車傳感器中的應(yīng)用應(yīng)用2.5.2 電感元件在汽車傳感器中的電感元件在汽車傳感器中的應(yīng)用應(yīng)用2.5.3 電容元件在汽車傳感器中的電容元件在汽車傳感器中的應(yīng)用應(yīng)用2.5.4 汽車電路分析汽車電路分析1 1熱敏電阻熱敏電阻2.5.1 特殊電阻在汽車傳感器中的應(yīng)用特殊電阻在汽車傳感器中的應(yīng)用圖圖圖圖2-23 2-23 熱敏電阻的溫度特性熱敏電阻的溫度特性熱敏電阻的溫度特性熱敏電阻的溫度特性1 1負(fù)溫度系數(shù)（負(fù)溫度系數(shù)（負(fù)溫度系數(shù)（負(fù)溫度系數(shù)（NTCNTC）2 2正溫度系數(shù)（正溫度系數(shù)（正溫度系數(shù)（正溫度系數(shù)（PTCPTC）3 3臨界溫度系數(shù)（臨界溫度系數(shù)（臨界溫度系數(shù)（臨界溫度系數(shù)（CTRCTR）2 2光敏電阻光敏電阻圖圖圖圖2-24 2-24 光電元件硫化鎘的特性光電元件硫化鎘的特性光電元件硫化鎘的特性光電元件硫化鎘的特性圖圖圖圖2-25 2-25 光電式光量傳感器在汽車燈光控制器上的應(yīng)用光電式光量傳感器在汽車燈光控制器上的應(yīng)用光電式光量傳感器在汽車燈光控制器上的應(yīng)用光電式光量傳感器在汽車燈光控制器上的應(yīng)用2.5.2 電感元件在汽車傳感器中的應(yīng)用電感元件在汽車傳感器中的應(yīng)用圖圖圖圖2-26 2-26 可調(diào)電感式溢油環(huán)位置傳感器原理圖可調(diào)電感式溢油環(huán)位置傳感器原理圖可調(diào)電感式溢油環(huán)位置傳感器原理圖可調(diào)電感式溢油環(huán)位置傳感器原理圖2.5.3 電容元件在汽車傳感器中的應(yīng)用電容元件在汽車傳感器中的應(yīng)用圖圖圖圖2-27 2-27 電容式進(jìn)氣歧管壓力電容元件電容式進(jìn)氣歧管壓力電容元件電容式進(jìn)氣歧管壓力電容元件電容式進(jìn)氣歧管壓力電容元件2.5.4 汽車電路分析汽車電路分析圖圖圖圖2-28 2-28 水溫傳感器的結(jié)構(gòu)和特性水溫傳感器的結(jié)構(gòu)和特性水溫傳感器的結(jié)構(gòu)和特性水溫傳感器的結(jié)構(gòu)和特性1 1發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器電路分析發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器電路分析 圖圖1-501-50所示為北京切諾基汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熱所示為北京切諾基汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熱敏電阻式水溫傳感器與電控單元敏電阻式水溫傳感器與電控單元ECUECU的連接電的連接電路。路。圖圖圖圖2-29 2-29 北京切諾基汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熱敏電阻式北京切諾基汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熱敏電阻式北京切諾基汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熱敏電阻式北京切諾基汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熱敏電阻式水溫傳感器與水溫傳感器與水溫傳感器與水溫傳感器與ECUECU的連接電路的連接電路的連接電路的連接電路2 2壓阻效應(yīng)式歧管壓力傳感器電路分析壓阻效應(yīng)式歧管壓力傳感器電路分析圖圖圖圖2-30 2-30 歧管壓力傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理特性歧管壓力傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理特性歧管壓力傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理特性歧管壓力傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理特性1 1引線端子引線端子引線端子引線端子 2 2殼體殼體殼體殼體 3 3硅杯硅杯硅杯硅杯 4 4真空室真空室真空室真空室 5 5硅膜片硅膜片硅膜片硅膜片 6 6錫焊封口錫焊封口錫焊封口錫焊封口7 7應(yīng)變電阻應(yīng)變電阻應(yīng)變電阻應(yīng)變電阻 8 8金線電極金線電極金線電極金線電極 9 9引線電極引線電極引線電極引線電極 1010底座底座底座底座 1111真空管真空管真空管真空管3 3電磁式水溫表工作分析電磁式水溫表工作分析圖圖圖圖2-31 2-31 電磁式水溫表工作原理圖電磁式水溫表工作原理圖電磁式水溫表工作原理圖電磁式水溫表工作原理圖 1 1熱敏電阻熱敏電阻熱敏電阻熱敏電阻 2 2彈簧彈簧彈簧彈簧 3 3傳感器殼體傳感器殼體傳感器殼體傳感器殼體 4 4銜鐵銜鐵銜鐵銜鐵圖圖1-521-52所示為電磁式水溫表工作原理圖。所示為電磁式水溫表工作原理圖。圖圖圖圖2-32 2-32 電磁式水溫表等效電路電磁式水溫表等效電路電磁式水溫表等效電路電磁式水溫表等效電路2.62.6正弦交流電及其相量表示正弦交流電及其相量表示2.6.1 正弦交流電的三要素正弦交流電的三要素2.6.2 正弦交流電的相量表示正弦交流電的相量表示 正弦交流電隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，可正弦交流電隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，可用正弦函數(shù)或波形圖表示。用正弦函數(shù)或波形圖表示。（2-102-10）2.6.1 正弦交流電的三要素正弦交流電的三要素圖圖圖圖2-33 2-33 正弦交流電流的波形圖正弦交流電流的波形圖正弦交流電流的波形圖正弦交流電流的波形圖 幅值是交流瞬時(shí)值中的最大值，也稱峰值。幅值是交流瞬時(shí)值中的最大值，也稱峰值。通常用大寫(xiě)字母加下標(biāo)通常用大寫(xiě)字母加下標(biāo)“m”m”表示，如表示，如E Em m、U Um m、I Im m等。等。正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系為正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系為 （2-112-11）1 1幅值與有效值幅值與有效值 【例【例2-72-7】某同學(xué)為提高電路的功率因某同學(xué)為提高電路的功率因數(shù)，將一耐壓為數(shù)，將一耐壓為250V250V的電容元件并接在交流的電容元件并接在交流220V220V的負(fù)載上。請(qǐng)問(wèn)這種做法是否正確？的負(fù)載上。請(qǐng)問(wèn)這種做法是否正確？解解 因?yàn)橐驗(yàn)?20V220V正弦交流電的幅值為正弦交流電的幅值為311V311V，超過(guò)了電容元件的，超過(guò)了電容元件的250V250V耐壓值，電容元件耐壓值，電容元件可能擊穿，所以不能將該電容元件并接在可能擊穿，所以不能將該電容元件并接在220V220V的負(fù)載上。的負(fù)載上。圖圖圖圖2-34 2-34 交流電的周期和平均值交流電的周期和平均值交流電的周期和平均值交流電的周期和平均值2 2周期與頻率周期與頻率頻率和周期之間滿足如下關(guān)系：頻率和周期之間滿足如下關(guān)系：（2-122-12）圖圖圖圖2-35 2-35 車速檢測(cè)車速檢測(cè)車速檢測(cè)車速檢測(cè) 在在汽汽車車檢檢測(cè)測(cè)技技術(shù)術(shù)中中，頻頻率率是是一一個(gè)個(gè)重重要要參參數(shù)數(shù)，如如圖圖2-32-3（a a）所所示示車車速速檢檢測(cè)測(cè)裝裝置置中中，當(dāng)當(dāng)自自動(dòng)動(dòng)變變速速器器輸輸出出軸軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)，安安裝裝在在軸軸上上的的停停止止鎖鎖止止齒齒輪輪的的凸凸齒齒交交替替靠靠近近或或離離開(kāi)開(kāi)車車速速傳傳感感器器，使感應(yīng)線圈輸出交流電壓如圖使感應(yīng)線圈輸出交流電壓如圖2-32-3（b b）所示。）所示。由正弦交流電的瞬時(shí)表達(dá)式（由正弦交流電的瞬時(shí)表達(dá)式（2-12-1）可知，）可知，交流電在任一時(shí)刻的瞬時(shí)值取決于電角度（交流電在任一時(shí)刻的瞬時(shí)值取決于電角度（），這個(gè)電角度稱為交流電的相位。），這個(gè)電角度稱為交流電的相位。交流電在交流電在t=t=0 0時(shí)所具有的相位稱為初相，時(shí)所具有的相位稱為初相，用用 表示，單位是弧度或度，規(guī)定初相的絕對(duì)表示，單位是弧度或度，規(guī)定初相的絕對(duì)值不超過(guò)值不超過(guò)弧度?；《?。兩同頻率交流電的初相之差稱為相位差，兩同頻率交流電的初相之差稱為相位差，即即 （2-132-13）3 3相位與初相相位與初相圖圖圖圖2-36 2-36 交流電的初相和相位差交流電的初相和相位差交流電的初相和相位差交流電的初相和相位差圖圖圖圖2-36 2-36 交流電的初相和相位差（續(xù)）交流電的初相和相位差（續(xù)）交流電的初相和相位差（續(xù)）交流電的初相和相位差（續(xù)）【例【例2-82-8】某電源電動(dòng)勢(shì)某電源電動(dòng)勢(shì) V V，該電動(dòng)勢(shì)的，該電動(dòng)勢(shì)的角頻率、頻率、周期、幅值、有效值、初相角頻率、頻率、周期、幅值、有效值、初相位各為多少？畫(huà)出波形圖。位各為多少？畫(huà)出波形圖。解解 由由電電動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)的的瞬瞬時(shí)時(shí)表表達(dá)達(dá)式式可可知知，該該電電壓的角頻率，最大值壓的角頻率，最大值E Em m=141V=141V，所以，所以波形圖如圖波形圖如圖2-372-37所示。所示。圖圖圖圖2-37 2-37 例例例例2-82-8波形圖波形圖波形圖波形圖 以正弦交流電流以正弦交流電流 為例，在直為例，在直角坐標(biāo)系（復(fù)平面）中畫(huà)一個(gè)帶箭頭的直線，角坐標(biāo)系（復(fù)平面）中畫(huà)一個(gè)帶箭頭的直線，如圖如圖2-62-6所示，該直線滿足以下條件：所示，該直線滿足以下條件：直線直線長(zhǎng)度按比例等于正弦電流的有效值（長(zhǎng)度按比例等于正弦電流的有效值（I I）（或）（或幅值（幅值（I Im m）；）；直線與正橫軸的夾角等于直線與正橫軸的夾角等于正弦交流電的初相（正弦交流電的初相（）；）；直線以角頻率直線以角頻率（）按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。這個(gè)帶箭頭的直線）按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。這個(gè)帶箭頭的直線就稱為相量。就稱為相量。2.6.2 正弦交流電的相量表示正弦交流電的相量表示圖圖圖圖2-38 2-38 正弦交流電的相量表示正弦交流電的相量表示正弦交流電的相量表示正弦交流電的相量表示 【例【例2-92-9】圖圖2-392-39所示電路中，已知：所示電路中，已知：A A，A A，試用相量法求總電流（試用相量法求總電流（i i）。）。圖圖圖圖2-39 2-39 例例例例2-92-9圖圖圖圖2.7.1 純電阻電路純電阻電路2.7.2 純電感電路純電感電路2.7.3 純電容電路純電容電路2.7 2.7 單一元件正弦交流電路單一元件正弦交流電路2.7.1 純電阻電路純電阻電路1 1電壓和電流關(guān)系電壓和電流關(guān)系 圖圖2-402-40（a a）所示電路中，電壓和電流的）所示電路中，電壓和電流的參考方向一致，設(shè)電阻電壓為參考方向一致，設(shè)電阻電壓為 根據(jù)歐姆定律，流過(guò)純電阻負(fù)載的電流根據(jù)歐姆定律，流過(guò)純電阻負(fù)載的電流為為 （2-2-1414）可見(jiàn)，純電阻電路中，電阻兩端電壓和可見(jiàn)，純電阻電路中，電阻兩端電壓和電流是同頻率的正弦量，并且相位相同，其電流是同頻率的正弦量，并且相位相同，其有效值關(guān)系為有效值關(guān)系為 （2-152-15）根根據(jù)據(jù)以以上上分分析析，作作u uR R、i iR R的的波波形形圖圖、相相量量圖如圖圖如圖2-402-40（b b）、（）、（c c）所示。）所示。圖圖圖圖2-40 2-40 純電阻電路純電阻電路純電阻電路純電阻電路 在任意瞬間，電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值在任意瞬間，電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值的乘積稱為瞬時(shí)功率，即的乘積稱為瞬時(shí)功率，即 顯然，瞬時(shí)功率是一個(gè)隨時(shí)間變化的量。顯然，瞬時(shí)功率是一個(gè)隨時(shí)間變化的量。對(duì)于電阻元件，有對(duì)于電阻元件，有 （2-2-1616）2 2電路的功率和能量轉(zhuǎn)換電路的功率和能量轉(zhuǎn)換 在實(shí)際應(yīng)用中，通常用在實(shí)際應(yīng)用中，通常用p p在一個(gè)周期內(nèi)的在一個(gè)周期內(nèi)的平均值來(lái)衡量交流功率的大小，稱為平均功平均值來(lái)衡量交流功率的大小，稱為平均功率或有功功率，用大寫(xiě)字母率或有功功率，用大寫(xiě)字母P P表示。表示。由式（由式（2-172-17）可得純電阻電路的平均功率）可得純電阻電路的平均功率為為 （2-172-17）【例【例2-102-10】功率為功率為100W100W的白熾燈，接在的白熾燈，接在 的電源上，試求電流的電源上，試求電流有效值。有效值。解解 電阻電壓的有效值為電阻電壓的有效值為根據(jù)式（根據(jù)式（2-102-10），電流有效值為），電流有效值為 2.7.2 純電感電路純電感電路1 1電壓和電流的關(guān)系電壓和電流的關(guān)系 純電感電路如圖純電感電路如圖2-412-41（a a）所示，電感電）所示，電感電流與電壓參考方向一致，設(shè)電感電流為流與電壓參考方向一致，設(shè)電感電流為 根據(jù)數(shù)學(xué)分析，電感兩端的電壓為根據(jù)數(shù)學(xué)分析，電感兩端的電壓為 （2-182-18）可見(jiàn)，純電感電路中，電感電壓和電流可見(jiàn)，純電感電路中，電感電壓和電流是同頻率的正弦量，并且電壓超前電流是同頻率的正弦量，并且電壓超前電流9090，其有效值關(guān)系為，其有效值關(guān)系為（2-192-19）式中，式中，XLXL電感的感抗，單位為歐姆電感的感抗，單位為歐姆（）。）。（2-202-20）圖圖圖圖2-41 2-41 純電感電路純電感電路純電感電路純電感電路 根據(jù)交流電路瞬時(shí)功率的關(guān)系式根據(jù)交流電路瞬時(shí)功率的關(guān)系式 ，有有（2-212-21）電感線圈在交流電路中雖無(wú)能量消耗，電感線圈在交流電路中雖無(wú)能量消耗，但存在與電源之間的能量交換。通常用瞬時(shí)但存在與電源之間的能量交換。通常用瞬時(shí)功率的最大值來(lái)衡量能量交換的速率，稱為功率的最大值來(lái)衡量能量交換的速率，稱為無(wú)功功率，用無(wú)功功率，用QLQL表示，其單位是乏（表示，其單位是乏（varvar）。）。（2-222-22）【例例2-112-11】一一個(gè)個(gè)電電感感為為0.2H0.2H的的線線圈圈，接接到到頻頻率率為為50Hz50Hz，電電壓壓為為10V10V的的正正弦弦交交流流電電源源上上，求求線線圈圈的的感感抗抗、電電流流和和無(wú)無(wú)功功功功率率。若若電電源源電電壓壓不不變變，頻頻率率提提高高到到5000Hz5000Hz，求求這這時(shí)時(shí)的的感感抗抗和電流。和電流。2.7.3 純電容電路純電容電路1 1電壓和電流的關(guān)系電壓和電流的關(guān)系 純電容電路如圖純電容電路如圖2-422-42（a a）所示，電容電）所示，電容電壓與電流參考方向一致，設(shè)電容兩端的電壓壓與電流參考方向一致，設(shè)電容兩端的電壓為為根據(jù)數(shù)學(xué)分析，電容中的電流為根據(jù)數(shù)學(xué)分析，電容中的電流為（2-232-23）可見(jiàn)，純電容電路中，電容電壓和電流可見(jiàn)，純電容電路中，電容電壓和電流是同頻率的正弦量，并且電流超前電壓是同頻率的正弦量，并且電流超前電壓9090，其有效值關(guān)系：，其有效值關(guān)系：（2-242-24）式中，式中，XCXC電容的容抗，單位是歐姆電容的容抗，單位是歐姆（）。）。顯然顯然（2-252-25）圖圖圖圖2-42 2-42 純電容電路純電容電路純電容電路純電容電路2 2電路的功率和能量轉(zhuǎn)換電路的功率和能量轉(zhuǎn)換 電容器的瞬時(shí)功率為電容器的瞬時(shí)功率為（2-262-26）電容元件是一種儲(chǔ)能元件，它與電源之電容元件是一種儲(chǔ)能元件，它與電源之間能量交換的最大速率，即電容元件的無(wú)功間能量交換的最大速率，即電容元件的無(wú)功功率（功率（QCQC）為）為（2-272-27）【例例2-122-12】一一個(gè)個(gè)電電容容為為1010 F F的的電電容容元元件件，接接到到頻頻率率為為50Hz50Hz，電電壓壓為為50V50V的的正正弦弦交交流流電源上，求容抗、電流和無(wú)功功率。電源上，求容抗、電流和無(wú)功功率。若若電電源源電電壓壓不不變變，頻頻率率提提高高到到5000Hz5000Hz，求這時(shí)的容抗和電流。求這時(shí)的容抗和電流。解解 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，2.8 RLC2.8 RLC串聯(lián)電路串聯(lián)電路2.8.1 電壓和電流關(guān)系電壓和電流關(guān)系2.8.2 電路的功率和能量轉(zhuǎn)換電路的功率和能量轉(zhuǎn)換 RLC RLC串聯(lián)電路如圖串聯(lián)電路如圖2-432-43所示，取電壓和電所示，取電壓和電流的參考方向一致。流的參考方向一致。為便于分析，電路中各量均采用相量表為便于分析，電路中各量均采用相量表示，各元件也采用相量化模型。示，各元件也采用相量化模型。2.8.1 電壓和電流關(guān)系電壓和電流關(guān)系圖圖圖圖2-43 RLC2-43 RLC串聯(lián)電路串聯(lián)電路串聯(lián)電路串聯(lián)電路用相量法分析電路如下。用相量法分析電路如下。（1 1）作相量圖）作相量圖 圖圖圖圖2-44 2-44 相量圖相量圖相量圖相量圖（2 2）求相量和）求相量和 RLC RLC串聯(lián)電路中，總電壓與電流的相串聯(lián)電路中，總電壓與電流的相位差為位差為，由如圖，由如圖2-442-44所示的相量圖，有所示的相量圖，有（2-282-28）總電壓的有效值與電流有效值以及阻總電壓的有效值與電流有效值以及阻抗抗 之間滿足歐姆定律關(guān)系，即之間滿足歐姆定律關(guān)系，即（2-292-29）2.8.2 電路的功率和能量轉(zhuǎn)換電路的功率和能量轉(zhuǎn)換1 1平均功率平均功率 RLC RLC串聯(lián)電路中，只有電阻消耗電能，因串聯(lián)電路中，只有電阻消耗電能，因此電路的平均功率為此電路的平均功率為由電壓三角形可知由電壓三角形可知所以所以（2-302-30）無(wú)功功率是表示電感、電容以及電源之無(wú)功功率是表示電感、電容以及電源之間能量交換的量，由于電感電壓與電容電壓間能量交換的量，由于電感電壓與電容電壓反相，因此反相，因此RLCRLC串聯(lián)電路的無(wú)功功率應(yīng)為電感串聯(lián)電路的無(wú)功功率應(yīng)為電感與電容無(wú)功功率之差，即與電容無(wú)功功率之差，即（2-312-31）2 2無(wú)功功率無(wú)功功率 電源電壓有效值（電源電壓有效值（U U）與電流有效值）與電流有效值（I I）的乘積，稱為視在功率，用）的乘積，稱為視在功率，用S S表示，即表示，即（2-322-32）視在功率的單位是伏安（視在功率的單位是伏安（VAVA），通常用），通常用來(lái)表示電氣設(shè)備的容量。來(lái)表示電氣設(shè)備的容量。例如，例如，50kVA50kVA的變壓器，就是指它的視在的變壓器，就是指它的視在功率（功率（S S）為）為50kV50kVA A。3 3視在功率視在功率 由式（由式（2-302-30）、式（）、式（2-312-31）和式（）和式（2-2-3232）可知）可知（2-332-33）由于電路的有功功率由于電路的有功功率 因此有因此有（2-342-34）式中，式中，電路的功率因數(shù)。電路的功率因數(shù)。【例【例2-132-13】一個(gè)交流中間繼電器線圈，一個(gè)交流中間繼電器線圈，電阻為電阻為2k2k，電感為，電感為43.3H43.3H，接在，接在50Hz50Hz、380V380V的電源上。的電源上。求通過(guò)線圈的電流、平均功率、視在功求通過(guò)線圈的電流、平均功率、視在功率和功率因數(shù)。率和功率因數(shù)。解解 中中間間繼繼電電器器線線圈圈可可等等效效為為RLRL串串聯(lián)聯(lián)電電路，電路及相量圖如圖路，電路及相量圖如圖2-142-14所示。所示。圖圖圖圖2-45 2-45 電阻、電感串聯(lián)電路電阻、電感串聯(lián)電路電阻、電感串聯(lián)電路電阻、電感串聯(lián)電路