《汽车电气系统检修》课程——第2章 交流电路

1、2.1 认识正弦交流电交流电基础知识交流电基础知识第2章 交流电基础知识2.1.1 正弦交流电三要素2.1.2 电路元件在交流电路中的特性2.1 认识正弦交流电 所谓正弦交流电电路，是指含有正弦电源（激励）而且电路各部分所产生的电压和电流（响应）均按正弦规律变化的电路。交流发电机中所产生的电动势和正弦信号发生器所输出的信号电压，都是随时间按正弦规律变化的。它们是常用的正弦电源。在生产上和日常生活中所用的交流电，一般都是指正弦交流电。因此，正弦交流电路是电工学中很重要的一个部分。对本章中所讨论的一些基本概念、基本理论和基本分析方法，应很好地掌握，并能运用，为后面学习交流电机、电器及电子技术打下理

2、论基础。 2.1 认识正弦交流电 一个直流理想电压源 作用于电路时，电路中的电压 和电流，是不随时间变化的。即电压的大小和极性、电流的大小和方向都是不随时间变化的，这种恒定的电压电流统称为直流电量。 直流电量与正弦电量a）直流电量 b)交流电量2.1 认识正弦交流电 如果一个随时间按正弦规律变化的理想电压源 作用于电路，则电路中的电压 和电流 也将随时间按正弦规律变化。电压 正负交替变化，说明电压 不仅大小随时间变化，而且实际极性也不断地随时间变更。同样，电流 的正负交替变化，说明电流的实际方向在不断地随时间变更。这种随时间按正弦规律周期性变化的电压(电流)，称为正弦交流电压(电流)。正弦交流

3、电压和电流常统称为正弦电量，简称正弦量。2.1.1 正弦交流电三要素 正弦量的特征表现在变化的快慢、大小及初始值三个方面，而它们分别由频率（或周期）、幅值（或有效值）和初相位来确定。所以频率、幅值和初相位就称为确定正弦量的三要素。正弦电压的波形图2.1.1 正弦交流电三要素1. 频率和周期2.1.1 正弦交流电三要素2. 幅值和有效值2.1.1 正弦交流电三要素3. 初相位初始相位不相同2.1.2 电路元件在交流电路中的特性 在对交流电路分析时，就是确定电流和电压之间的相互关系，因此掌握单一元件（电阻、电容、电感）电路中的电压和电流的特性关系，以及能量转换和功率问题，就可以对复杂的（组合）电路

4、进行各种分析。2.1.2 电路元件在交流电路中的特性1. 电阻元件的交流电路特性2.1.2 电路元件在交流电路中的特性1. 电阻元件的交流电路特性2.1.2 电路元件在交流电路中的特性2. 电感元件的交流电路特性 电感元件的交流电路a)电路图 b)电压与电流的正弦波形c)电压与电流的相量图 d)功率波形2.1.2 电路元件在交流电路中的特性2. 电感元件的交流电路特性2.1.2 电路元件在交流电路中的特性3. 电容元件的交流电路特性2.1.2 电路元件在交流电路中的特性2. 电感元件的交流电路特性2.2 认识三相交流电交流电基础知识第2章 交流电基础知识2.2.1 三相交流电的产生2.2.2

5、三相交流电源2.2 认识三相交流电 从电能的产生到电能的传输，三相交流电与单相交流电相比，都有着显著地优点。因此各国电力系统普遍采用三相发电及三相输配电制。本节主要介绍了三相电源的特征及联接方法、三相负载的计算。2.2 认识三相交流电 三相交流电是由三相发电机产生的。三相发电机原理图，发电机的主要组成部分是电枢和磁极。2.2.1 三相交流电的产生对称三相电动势的产生2.2 认识三相交流电 电枢是固定的，亦称为定子。定子铁芯的内圆周上冲有定子槽，用以放置三相不同的电枢绕组，绕组线圈如图2-12(c)所示，他们的始端标以X、Y、Z，末端标以A、B、C，每个绕组的两边放置在不同的定子槽内，要求绕组的

6、始端之间或末端之间在空间上都彼此相隔120。 磁极是转动的，亦称为转子。转子铁芯上绕有励磁绕组，采用直流电励磁。选择合适的磁极表面形状和合理分布励磁绕组，可使定子和转子之间的空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。2.2.1 三相交流电的产生2.2 认识三相交流电2.2.1 三相交流电的产生三相对称电压的波形图2.2 认识三相交流电2.2.1 三相交流电的产生 当转子匀速转动时，每项绕组依次切割气隙磁通，产生感应电动势，因此，在三相绕组XA、YB、ZC上感应的电动势频率相同、幅值相等、相位互差120。这样三个大小相等、频率相同、相位互差的供电方式120的电动势叫做三相对称电动势。在电力系统中，各发

7、电机产生的电动势，毫无例外都是对称的。 所示给出了三相对称电压的波形图。三相交流电出现正幅值(或相应零值)的先后次序称为三相电压的相序。上述三相电压的相序是ABC。在配电装置的三相母线上，涂以黄、绿、红三种颜色，分别表示A、B、C三相。2.2 认识三相交流电2.2.2 三相交流电源 三相电源绕组通常有两种联接形式，即星型（Y）联接和三角形（）联接。1. 三相电源的星型（Y）联接 在我国的低压配电线路中，都是采用星型联接的。将三个电压源的末端X、Y、Z联在一起，形成一个节点，称为电源的中性点或零点，用N表示。从中性点引出的导线称为中性线（或零线），从三个电压源的首端A、B、C引出三根线称为相线，

8、俗称火线。那么三根相线和一根中性线对外供电，这种供电方式称为三相四线制。2.2 认识三相交流电2.2.2 三相交流电源电源的星形联结电源的星形联结2.2 认识三相交流电2.2.2 三相交流电源 由于电源绕组的阻抗很小，带负载时可以忽略绕组上的压降。因此，无论电源是否带负载，相电压均可视为相应绕组的电动势，即sinsin(120 )sin(120 )AmBmCmuUtuUtuUt2.2 认识三相交流电2.2.2 三相交流电源 三相电源绕组通常有两种联接形式，即星型（Y）联接和三角形（）联接。1. 三相电源的星型（Y）联接 在我国的低压配电线路中，都是采用星型联接的。将三个电压源的末端X、Y、Z联

9、在一起，形成一个节点，称为电源的中性点或零点，用N表示。从中性点引出的导线称为中性线（或零线），从三个电压源的首端A、B、C引出三根线称为相线，俗称火线。那么三根相线和一根中性线对外供电，这种供电方式称为三相四线制。2.2 认识三相交流电2.2.2 三相交流电源 2. 三相电源的三角形（）联接 将电源的三相绕组的首端、末端依次联接，组成闭合三角形，在有三个连接点引出端线 就形成电源的三角形联结。电源的三角形联结只能向负载提供一个电压，即线电压。电源的三角形连接一般只用于工业用户或变流技术中。2.2 认识三相交流电2.2.2 三相交流电源三相电源的三角形联结2.2 认识三相交流电2.2.3 三相

10、交流电路的连接 当三相电源确定后，三相负载需要经过一定方式联接于三相电源上。三相负载的联接方式根据负载的额定电压和负载的性质来确定。三相负载有星型（Y）联结和三角形（）联结两种形式。1. 负载的星形联结两种三相负载2.2 认识三相交流电 我国的低压配电系统采用三相四线制。当负载的额定电压与电源的相电压相等时，如单项负载的额定电压为220V，电源的线电压为380V，负载需接在相线与中性线之间。若负载是大批量使用的，从总的线路来看，他们应均匀地分配在各相中，如我国的居民用电负载不能集中接在一相中。因各相负载的大小和负载性质不同，这种连接方式为不对称负载星形联结。 由于对称负载作星形联结时，中性线的电流为零，因而可以省去中性线，构成所谓三相三线制电路。因生产上所用的三相负载一般都是对称的(例如三相电动机、三相电炉)，使用时可以不接中性线。2.2.1 三相交流电的产生2.2 认识三相交流电 2. 负