汽车电工电子基础（第3版） 课件 4.1三相交流发电机波形认知

4.1三相交流发电机波形认知项目四:汽车交直流电路正弦交流电的三要素三相交流电和三相交流电发电机的结构交流电电路仿真其他常见的波形示波器23456电子积木配套示波表的使用说明使用小型示波表测试信号实施项目789正弦交流电11.正弦交流电

所谓正弦交流电，是指大小和方向都随时间按正弦规律作周期性变化的电流、电压或电动势，简称交流电直流电交流电与正弦交流电的区别:如图所示电源的两个极a、b,如果电流总是从a流向b,那么这个电路是直流电路。如果电流一会从a流向b,一会又从b流向a,并且改变得比较快,那么这个电路是交流电路。注意我们在说直流、交流的时候并没有谈到电流的大小,所以区分交流与直流要看电流的方向是否快速变化,如果能看到电路电源电压或电流波形(坐标原点为0.0),波形总是在横坐标的上或下的是直流电路.如果波形在横坐标上下变化的是交流电。对于电压变化或电流大小变化而方向不变的直流电,虽然也是直流电,但包含了交流的成分。直流与交流电源2.正弦交流电的三要素1、幅值上式中，Im、Um、Em分别叫做正弦电流、电压、电动势的幅值（也叫做峰值或最大值），它们反映了正弦量振荡的幅度。

有效值指与交流电热效应相同的直流电数值，热效应相同的直流电流I称之为交流电流i的有效值，有效值可以确切地反映交流电的作功能力。有效值用大写字母I、U表示。理论和实际都可以证明：我们实际上用电表测量交流电的数值约等于有效值。2、周期、频率、角频率（1）周期：正弦交流电完成一次循环变化所用的时间，用字母T表示，单位为秒（s）。（2）频率：正弦量在单位时间内作周期性循环变化的次数用字母f表示，单位为赫兹（Hz）。（3）角频率：表示单位时间内正弦量变化的弧度数，用字母

表示，单位为弧度/秒（rad/s）。频率与周期的关系：角频率与周期及频率的关系：3、正弦交流电的相位、初相和相位差相位：正弦量解析式中随时间变化的电角度（ωt+φ）。初相位：t=0时的相位φ，它确定了正弦量计时始的位置。相位差：两个同频率正弦量之间的相位之差。上式中u、i的相位差为：3.三相交流电和三相交流电发电机的结构

三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统。目前，我国生产、配送的都是三相交流电，汽车发电机产生的也是三相交流电。

三相正弦交流电一般由三相交流发电机产生，发电原理如图4-2（a）所示。发电机主要由定子和转子两部分构成。定子包括机座、定子铁心、电枢绕组等几部分。定子铁心固定在机座里，其内圆表面冲有均匀分布的槽。定子槽内对称嵌放着参数相同的三组绕组，每组N匝（图中以一匝示意）称为一相，于是有三相对称绕组，每相的始末端分别用U1、U2，V1、V2，W1、W2标示。4.交流电电路仿真在手机上打开Everycircuit(电路仿真)App,在workspace页面点击加号新增仿真,在软件的工具栏里找到交流电源,然后按图搭接仿真电路,设置电路及元件参数，交流电源电压幅值为311V.频率50Hz，灯泡额定电压311V，额定功率100W。选中导线,如图a）所示,点击左下角眼睛符号,可以显示导线电压波形,如图b）所示。点击电路元件后,点左下角眼睛符号可显示流过元件的电流。仿真软件使用非常方便,并与真实电路功能一致,你可以尝试改变电路连接、电路参数,进行电路实验和探索。a）正弦交流电压波形显示设置b）正弦交流电压波形(参数与常220V交流电一致)请按照以上示例进行电路仿真,然后自我探索。三相交流电是由a、b、c三个单相交流电组成,它们电压波形严格一致,但相位相差120°，假设我们确定b相相位为0,a相相位为-120°，c相相位为+120°，请用星形接法进行三相交流电仿真。参考仿真电路如图所示。三相交流电仿真5.其他常见的波形除了正弦交流电外，还有几种常见的波形特点6.示波器图4-5所示为汽车诊断专用示波器。示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，可以用它测试各种不同的电量、如电压、电流、频率、相位差、调幅度等。图4-5汽车诊断专用示波器6.示波器我们实训用的电子积木配套一个双通道小型示波表，如图4-6所示，可用于观察较低电压(200V)和较低频率(200kHz)的信号，双通道相互独立。内置1200mAh锂电池，充足电的情况下，可使用5h。图4-6电子积木双通道示波表7.电子积木配套示波表的使用说明存储深度:4k点×2.X轴显示12格，共240点。电源开关:在右下角，向上拨动为接通电源。（1）MiniUSB插孔:用于给示波表充电，连接一条随机线到电脑USB口或者5V电源适配器，即可对示波表充电，在充电状态，充电指示灯亮，充足电时，充电指示灯熄灭，完全充电时间只需4h。（2）信号输入座:双通道的信号输入，需要连接屏蔽线到被测信号。交/直流切换选择开关:每路输入座旁边有一个小开关用于切换交流/直流耦合方式。小开关拨上为交流耦合方式，被测信号会首先通过小电容隔去其直流成分。（3）信号输出座:用于连接屏蔽线ꎬ对外输出1-100kHz的矩形波信号，占空比可调0-100%。（4）演示信号输出:提供一路三角波及一路矩形波，在示波表左下方的两个小焊盘。上边为三角波，下边为方波，可用于测试示波表是否正常工作。示波表液晶显示界面如图4-7所示。图4-7示波表液晶显示界面（5）中央按键:长按进入设置，再次长按退出设置，在设置状态，被设置项目反白显示。（6）右按键:用于选择设置项。（7）上下按键:用于对设置项进行加/减。（8）示波表界面:波形窗口红色曲线是通道1的波形ꎻ蓝色曲线是通道2的波形。Y1指示通道1的垂直灵敏度及偏移。Y2指示通道2的垂直灵敏度及位移。X指示扫描速度及水平位移。（9）→CH1:指示触发电平。触发:自动指示触发模式。有3个选择自动/正常/单次。（10）放大×1:被测波形局部放大、缩小。（11）×××Hz:输出信号的频率选择。（12）×××%:输出信号的占空比选择。（1）探头连接线红色连接头为测量信号，黑色连接头为接地。测量之前，若未知被测信号特征，请将触发模式设置为自动触发，此时示波表将自动产生扫描线，便于快速的寻找到信号的幅值范围，便于设置触发电平，以获得稳定的显示。（2）调节被测通道的垂直灵敏度，使信号幅值范围落在显示区域内，本示波表的可调范围是20mV/格到20V/格之间。若被测信号既有交流成分，又有直流成分，而想显示其交流成分时，可以将信号耦合方式改为交流耦合，相当于在被测信号上串联一个隔直电容。若信号有小部分超出了屏幕范围，则可以调节垂直位移进行上下移动。（3）根据信号的频率范围，选择合适的扫描速度（时基）。（4）此时波形显示可能仍然不太稳定，或者左右滑动。是因为每次扫描的起点与被测信号不同步，此时需要调节触发电平，使扫描在波形的相同电平处开始扫描，注意，触发电平设置只对通道1有效。8.使用小型示波表测试信号9.项目实施1）示波表的使用。2）正弦交流电波形测试。（1）任务布置实训指导书可调锂电池模块示波表三相交流发电机连接导线（2）任务准备

需要准备以下器材。（3）任务步骤

1）示波表的使用步骤图示工作页1读识积木板原理图，互感线圈分一次绕组和二次绕组，通常一次绕组通电，二次绕组感应出电压。2用万用表欧姆档测量一次绕组阻值为_______，若阻值无穷大说明______________。步骤图示工作页1示波表测量三角波：用探头连接好示波表通道1，红色连接头为输入，黑色连接头为接地。打开示波表电源，屏幕应出现两条直线，红线为通道1波形线，蓝色为通道2波形线，左下端有两路波形测试输出，一路方波和一路三角波，先用红色连接头连接三角波输出测试点，选择交流耦合，观察波形。2三角波波形应出现如图所示，若不清晰，进入调节选项分别调节电压幅度、垂直位移和扫描时间（时基），波形占空比和频率同样可以在示波表参数设置里面调节，定格波形选择触发方式为单次。读出定格三角波的周期、频率及电压幅度。幅值：______________________________周期：_______________________________频率：_______________________________（3）任务步骤

1）示波表的使用。步骤图示工作页3按照测试三角波的方法测量方波。4按照测试三角波的方法设置示波表参数。读出定格方波的周期、频率及电压幅度。幅值：_______________________________周期：_______________________________频率：_______________________________步骤图示工作页1用连接导线按照积木连接示意图连接成完整电路，注意连接前先关闭电源开关。2检查无误后接通电源，打开示波表电源，选择耦合方式为交流耦合，进入示波表参数选择模式调整适当参数。3调节三相交流发电机电机转速调节电位器，观察波形。4发电机输出的是_______________，固定一个转速，调节示波表参量，此时波形的幅值为_________，周期为____，频率为____；电动机转速与幅值和频率有何关系?__________________________。

2）正弦交流电波形测试。步骤图示工作页5描绘正弦交流电波形并标注相关参量。