汽车电工电子技术基础情境二汽车交流电路的检测

1、,情境二 汽车交流电路的检测,能力目标： 通过本次项目的完成，你应能够： 知道正弦交流电的产生及正弦交流电的基本概念。 掌握电阻、电容、电感元件在交流电路中的特性 。 掌握三相交流电的产生与三相交流电源及三相负载的联结 。 熟悉汽车交流发电机的工作原理与结构 。 熟练拆装汽车发电机，对汽车交流发电机就车检查与解体检测 。,第一部分 学习任务描述,汽车交流发电机结构如图所示，请分析相关电气元件和电路的原理：,（1）解释汽车交流发电机工作原理； （2）说出汽车交流发电机的各个部件； （3）说出汽车交流发电机转子结构并解释它的作用； （4）说出汽车交流发电机定子结构并解释它的作用； （5）能够熟练拆

2、装汽车发电机； （6）能对汽车交流发电机就车检查与解体检测。,第一部分 学习任务描述,第一节 正弦交流电概述,一、交变电流的几个基本问题,（1）交变电流的意义 交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。 正弦式电流；随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流，正弦式电流的图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流。 （2）产生交变电流的基本原理 交变电流的产生，一般都是借助于电磁感应现象得以实现的。因此，可以说，产生交变电流的基本原理，就是电磁感应现象中所遵循的规律法拉第电磁感应定律。,第二部分 收集与处理信息,第一节 正弦交流电概述,一、交变电流的几个基本问

3、题,（3）正弦式电流的产生 产生方法：如图所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式电流。 中性面：中性面的特点是，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。,第二部分 收集与处理信息,正弦交流电随时间按正弦规律变化，可用正弦函数或波形图表示。其任一瞬间的值称为瞬时值，通常以小写字母e、u、i分别表示电动势、电压和电流的瞬时值。图所示为某正弦交流电流的波形图,二、正弦交流电的三要素,第一节 汽车电路的基本物理量,其瞬时值的函数表达式为,1. 幅值与有效值 幅值是交流瞬时

4、值中的最大值，也称峰值。通常用大写字母加下标“m”表示，如Em、Um、Im等。,2. 周期与频率,第一节 汽车电路的基本物理量,3. 相位与初相 交流电在任一时刻的瞬时值取决于电角度( )，这个电角度称为交流电的相位。 两个同频率正弦量的相位之差叫相位差。也用字母表示 如 ， ， 则两者的相位差为 若 0，称超前于；或滞后于，如图a）。 若 ，说明与同时到达正幅值，称为与同相位，如图2-5b）。 若 ，说明到达正幅值时恰为负幅值，称与反相，如图c）。,第一节 汽车电路的基本物理量,3. 相位与初相,第一节 汽车电路的基本物理量,一、纯电阻电路,1. 电阻元件的伏安特性 如图所示，为过原点的一条

5、直线，它表示电压与电流成正比关系。这类电阻元件称为线性电阻元件，其两端的电压与电流服从欧姆定律关系，即,第二节 电阻、电感、电容在交流电路中的基本性质,一、纯电阻电路,设：,则端电压：,最大值 有效值,相量,瞬时功率,平均功率,第二节 电阻、电感、电容在交流电路中的基本性质,电阻在交流电路中的特点是： 电压与电流频率相同； 电压与电流的瞬时值、最大值、与有效值均 遵循欧姆定律； 电压与电流同相； 瞬时功率与平均功率都为正，电阻消耗电能。 电阻元件在交流电路中对电流有阻碍作用。,第二节 电阻、电感、电容在交流电路中的基本性质,三、纯电感电路,设：,则：,最大值： 有效值：,相量：,第二节 电阻、

6、电感、电容在交流电路中的基本性质,感抗：表示电感对交流电流的阻碍作用，它与频率成正比。,瞬时功率：,有功功率：,P=0,第二节 电阻、电感、电容在交流电路中的基本性质,电感元件在交流电路中的特点： 电压与电流频率相同； 电压与电流的最大值、有效值遵循欧姆定律，但瞬时值 不遵循欧姆定律； 电压与电流不同相，电压超前电流90度，或者说电流滞 后电压90度； 电感元件在交流电路中的平均功率为零，所以它不消耗 能量。电感能将电能转化为磁能进行存储的作用。 电感元件在交流电路中对电流有阻碍作用。其感抗与电 感L、频率成正比。,第二节 电阻、电感、电容在交流电路中的基本性质,三、纯电容电路,设：,则：,最

7、大值： 有效值：,相量：,第二节 电阻、电感、电容在交流电路中的基本性质,容抗：表示电容对交流电流的阻碍作用，它与频率成反比。,瞬时功率：,有功功率：,第二节 电阻、电感、电容在交流电路中的基本性质,电容元件在交流电路中的特点： 电压与电流频率相同 电压与电流的最大值、有效值遵循欧姆定律，但瞬时值不遵循欧姆定律； 电压与电流不同相，电流超前电压90度，或者说电压滞后电流90度； 电容元件在交流电路中的平均功率为零，所以它不消耗能量。电容有存储电能的作用。 电容元 件在交流电路中对电流有阻碍作用。其容抗与 电容C、频率成反比。,第二节 电阻、电感、电容在交流电路中的基本性质,一、 三相交流电源,

8、1三相对称交流电源的产生,第三节 三相交流电,三相对称电动势在任一瞬间其相量之和为零。,相序：三相电动势随时间按正弦规律变化，它们先后达 到最大值的顺。 图中的相序为U-V-W。,第三节 三相交流电,在图中，每相始端与末端间的电压，亦即火线与中线间的电压，称为相电压，其有效值用UU、UV、UW或一般地用UP表示。而任意两始端间的电压，亦即两火线间的电压，称为线电压，其有效值用UUV、UVW、UWU或一般地用UL表示。相电压和线电压显然是不相等的，它们大小的关系是，线电压是相应相电压的 倍。,第三节 三相交流电,2三相电源的星形联接,二、 三相负载的联接,1星形联接 （1）三相四线制,第三节 三

9、相交流电,三相交流电路中，负载的连接方式有两种： 星形联接与三角形联接,二、 三相负载的联接,（2）三相三线制,第三节 三相交流电,在三相电压对称的情况下，若负载也对称，那么负载相电流也是对称的，此时中性线中没有电流通过，这时中性线就不需要了，这就是如图所示的三相三线制电路。因为生产上的三相负载(通常所见的是三相电动机)一般都是对称的，所以三相三线制电路的应用极为广泛。,二、 三相负载的联接,3. 三角形联接,第三节 三相交流电,当用电设备的额定电压为380V时，负载电路应按形联接，如图所示。,第四节 生活用电,一、发电、输电概述,送电距离愈远，要求输电线的电压愈高。我国国家标准中规定输电线的

10、额定电压为：35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。如图2所示为一个发电、输电和配电线路的例子。,第四节 生活用电,二、电流对人体的伤害,1电伤 电伤是指在电弧作用下或熔断丝熔断时飞溅的金属沫对人体外部的伤害，如烧伤、金属溅伤等。 2电击 电击是指电流通过人体，使内部器官组织受到损伤，是最危险的触电事故。如受害者不能迅速摆脱带电体，则最后会造成死亡事故。 3安全电压和人体电阻 人体电阻主要集中在皮肤，一般在40-80k，皮肤干燥时电阻较大，而皮肤潮湿、有汗或皮肤破损时人体电阻可下降到几十至几百欧姆。根据触电危险电流和人体电阻，可计算出安全电压为36V。,第四节 生活用电,三、

11、触电形式,1接触正常带电体 （1）电源中性点接地的单相触电 如图所示。这时人体处于相电压之下，危险性较大。如果人体与地面的绝缘较好，危险性可以大大减小。 （2）电源中性点不接地的单相触电 如图所示。这种触电也有危险。,第四节 生活用电,三、触电形式,（3）两相触电 这种情况最为危险，因为人体处于线电压之下，如图所示，但这种情况较少。,四、接地和接零,1保护接地 将电动机、变压器、铁壳开关等电气设备的金属外壳用电阻很小的导线同搭铁线可靠的联接起来。适用于中性点不搭铁的低压系统中。如图所示。,第四节 生活用电,四、接地和接零,2保护接零 将电气设备的金属外壳接到零线(或称中性线)上。适用于中性点搭

12、铁的低压系统中，如图所示为电动机的保护接零电路。,3安全用电常识 (1)在任何情况下都不得用手来鉴定导体是否带电。 (2)更换熔断器时应先切断电源，不得带电操作。 (3)拆开或断裂的暴露在外部的带电接头，必须及时用绝缘物包好并悬挂到人身不会碰到的高处，防止有人触及。 (4)工厂车间内一般只允许使用36V的照明灯；在特别潮湿的场所只允许使用12V以下的照明灯。 (5)遇有人触电时，应迅速切断电源；或尽快用干燥绝缘体(如棍棒)打断电线或拔开触电者，切勿直接用手去拉触电者。当触电者脱离电源后，根据具体情况，耐心救治。,第三部分 实施计划,一、汽车交流发电机的基本工作原理,发电机的三相定子绕组按一定规

13、律分布在发电机的定子槽中，互相差120电角度。交流发电机的磁路是由转子的N极出发，穿过转子与定子之间很小的气隙进入定子铁心，最后又经过空气隙回到相邻的S极，并通过磁轭构成了磁回路。转子磁极的形状，可使定子绕组感应的交流电动势近似于正弦曲线的波形。,普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮等组成。图为JF132型6管普通交流发电机解体图,图 JF132型交流发电机解体图 1后端盖 2电刷架 3电刷 4电刷弹簧压盖5硅二极管6元件板 7转子 8定子 9前端盖 10风扇 11带轮,第三部分 实施计划,二、汽车交流发电机的结构,1）转子 转子的功用是产生磁场。 转子由爪极、磁轭、励

14、磁绕组、滑环、转子轴等组成，如图所示。 转子轴上压装着两块爪极，爪极被加工成鸟嘴形状，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。 滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转子轴上并与轴绝缘，两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。 当给两滑环通入直流电时，励磁绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对（或八对）相互交错的磁极。如图所示。 当转子转动时，就形成了旋转的磁场。,第三部分 实施计划,2）定子 定子的功用是产生交流电。 定子安装在转子的外面，和发电机的前后端盖固定在一起，当转子在其内部转动时，引起定子绕组中磁通的变化，定子绕组中就产生交变的感应电动势。 定子

15、由定子铁心和定子绕组（线圈）组成，如图所示。 定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。 定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种，如图所示，都能产生三相交流电。,图 交流发电机定子总成及连接方式 a）定子绕组星形连接 b) 定子绕组三角形连接,第三部分 实施计划,3）整流器 整流器的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。 整流器由整流板和整流二极管组成，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管分别压装（或焊装）在相互绝缘的两块板上组成的，其中一块为正极板（带有输出端螺栓），另一块为负极板，负极板和发电机外壳直接相连（搭铁），也可以将发电机的

16、后盖直接作为负极板。 6只整流二极管分为正极管和负极管两种。引出电极为正极的称为正极管，3只正极管装在同一块板上，称为正极板；引出电极为负极的称为负极管，3只负极管安装在负极板上，也可直接安装在后盖上。如图所示。,图 交流发电机整流二极管安装示意图 a）焊接式 b）电路图 c) 压装式 1正整流板 2负整流板,第三部分 实施计划,4）端盖及电刷组件 端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。后端盖上装有电刷组件。 电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成，如图所示。 电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组。两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。 电刷和滑环的接触应良好，否则会因为磁场电流过小，导致发电机发电不足。,图 电刷组件,第三部分 实施计划,5）带轮及风扇 交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。 发电机工作时，