汽车电工与电子技术 课件 项目2 正旋交流电路

项目二

正弦交流电路理解正弦交流电三要素的概念，掌握正弦量的相量表示方法。掌握单一参数正弦交流电路电压与电流的关系及功率计算，了解电阻、电感和电容元件在交流电路和直流电路中的不同特性。掌握串联交流电路性质的判断方法，并会用相量图分析串联交流电路。了解感性负载提高功率因数的方法。了解三相电源的工作原理，掌握三相电源星形联接的特点。学习目标会用万用表的交流电压挡测量线电压、相电压的数值，能解决三相对称负载的星形、三角形联接问题，并会分析计算简单的三相电路。2.1单相交流电路2.1.1正弦交流电的基本概念1．正弦交流电的产生图2.2交流发电机的结构示意图电动势e随时间按正弦规律变化。2．正弦交流电的参考方向正弦交流电的方向只有正半周方向和负半周方向两种，习惯上把正半周的方向作为其参考方向。3．正弦交流电的三要素最大值、角频率和初相位为正弦量的三要素。

平常所说的交流电流、电压和电动势的大小，交流测量仪表的读数以及各种交流电气设备的铭牌所标注的额定值，均是指有效值。

（1）瞬时值、最大值和有效值（2）周期、频率和角频率周期：正弦量变化一周所用的时间。频率：每秒钟内变化的周期数。角频率：正弦量在每秒钟内变化的电角度。车速越高，输出轴转速也越高，感应电压频率也越高，电控单元根据该电压的频率就可以计算出汽车行驶的速度。（3）相位、初相和相位差相位：正弦交流电随时间变化的电角度。初相位：t=0时的相位。（3）相位、初相和相位差相位差：同频率正弦量之间的相位差等于它们的初相之差。4．正弦量的相量表示法正弦量的表示方法波形图三角函数表达式相量法4．正弦量的相量表示法令相量长度等于正弦量的最大值，相量初始位置与横轴正向的夹角等于初相角，同时令相量的旋转速度等于正弦量的角频率。

旋转相量法只适用于同频率的正弦交流电的加减。合成正弦量的最大值应等于各正弦量最大值的相量和。只需画出起始时各相量的位置就可以进行计算。旋转相量的加减运算相量的长度表示正弦交流电的有效值。相量与水平方向的夹角仍表示正弦交流电的初相，沿逆时针转动的角度为正，反之为负。在仅仅为了表示几个正弦交流电的相位关系时，既可以选横轴的正方向为参考方向，也可任意选一个相量作参考相量，并取消直角坐标轴。有效值相量的加减运算根据有效值相量图，求得合成相量的大小和初相位后，就可以写出对应的正弦交流电的瞬时值表达式。2.1.2

单一参数的正弦交流电路1．纯电阻电路（1）电压与电流的关系电压和电流的频率相同。电压和电流的的初相位相同，相位差为0。电流与电压的数值之间符合欧姆定律。（a）纯电阻电路（b）R上的电压、电流相量图（c）R上u、i、p的变化曲线纯电阻电路图2.12纯电阻电路电压、电流和功率1．纯电阻电路（2）电阻的功率电阻是耗能元件。有功功率：交流电的功率规定为一个周期内瞬时功率的平均值。一般交流电器上所标的功率，通常指的是有功功率。2．纯电感电路（1）电压与电流的关系电压与电流同频率。电压与电流的数值关系为：电压超前电流90°。电感具有“通直阻交”的作用。

（a）纯电感电路（b）L上的电压、电流相量图（c）L上u、i、p的变化曲线纯电感电路图2.13纯电感电路电压、电流和功率2．纯电感电路（2）电感的功率电感是储能元件。无功功率：交换功率的最大值。有功功率为零。3．纯电容电路（1）电压与电流的关系电流超前电压90°。电容具有“隔直通交”的作用。

电压与电流同频率。电压与电流的数值关系为：（a）纯电容电路（b）C上的电压、电流相量图（c）C上u、i、p的变化曲线纯电容电路图2.15纯电容电路电压、电流和功率3．纯电容电路（2）电容的功率电容是储能元件。无功功率：交换功率的最大值。有功功率为零。2.1.3RLC串联交流电路1．电压与电流的关系（1）频率关系电流与电压的频率相同。（2）相位关系

若XL>XC

,则

>0,表示电压u超前电流i一个

角，此时电感的作用大于电容的作用。感性电路

若XL<XC,则

>0,表示电压u

滞后电流i一个

角，此时电容的作用大于电感的作用。

若XL=XC,则

=0,表示电压u与电流i同相位,为串联谐振。容性电路阻性电路（3）大小关系2．RLC串联电路的功率（1）视在功率（2）有功功率（3）无功功率2．RLC串联电路的功率（4）功率因数当电源提供的视在功率一定时，功率因数越大，说明用电器的有功功率越大，电源的功率利用率就越高。2.1.4

功率因数的提高提高功率因数的方法很多，通常采用在电感性负载两端并联电容器的方法。减小输电线路的功率损失。能充分利用电源设备的容量。提高功率因素的意义：2.2三相交流电路2.2.1三相交流电的产生结构

定子转子三相

U相V相W相2.2.1三相交流电的产生2.2.2三相对称电动势的表示三相对称电动势：三个电动势的最大值相等、频率相同，而初相依次互差120°。1．三角函数式2.2.2三相对称电动势的表示2．波形图和相量图三相电动势最大值出现的次序称为相序。2.2.3

三相绕组的联接三相绕组通常采用星形接法。中性线或零线相线或端线或火线1．电源相电压各相绕组的首端与末端之间的电压，叫做电源相电压。3个相电压在数值上与各相绕组的电动势相等，各相电压之间在相位上也互差120°电角度，因此3个相电压也是对称的。2．电源线电压相线与相线之间的电压，叫做电源线电压。线电压总是超前与之相对应的相电压30°。3个线电压也是对称的。2.2.4

三相负载的联接1．三相负载的星形联接分类

三相对称负载三相不对称负载线电流中线电流相电流各相负载所承受的电压为电源相电压。线电流等于负载的相电流。中线电流有效值相量为三个相电流有效值相量之和。

特点：在三相不对称负载作星形联接时，在中线上不允许接熔断器和开关，以确保中线不断，构成三相四线制。相电流是对称的。中线电流等于0，可省去中线。各相负载所承受的电压仍为电源相电压。

三相三线制特点：2．三相负载的三角形联接各相负载所承受的电压为电源线电压。线电流对称。

三相对称负载三角形联接特点：相电流对称。负载采用何种连接方式取决于负载额定电压与电源线电压的关系。线