《汽车电工电子技术》课件-2.1正弦交流电的认识与分析

汽车电工电子技术

正弦交流电的认识与分析主讲：某某某时间：202X.X目

录01项目情境02学习目标03知识构建04任务实施05小结CAR-REPORTPART0101项目情境项目情境一辆纯电SUV在快充站补电后，仪表盘显示“驱动系统限功率”。技师读取数据发现：400V直流高压电池一切正常，但逆变器输送给永磁同步电机的却是120Hz、幅值280V的正弦交流电——一旦波形畸变，电机效率骤降、车辆乏力。为什么直流电池必须变成交流才能驱动电机？今天我们就从这块直流变交流的逆变波形出发，认识正弦交流电的三要素，掌握它在新能源汽车电驱系统中的关键作用。CAR-REPORTPART0202学习目标学习目标素质目标

理解高效逆变可减少能耗，提升续航与环保效益。

记录波形参数，养成“数据说话”的严谨作风。知识目标能力目标

能使用示波器或万用表捕捉并读取正弦波的最大值、有效值、频率、周期和初相角。

能根据给定波形或表达式，计算ω、f、T及相位差，判断逆变输出是否正常。

掌握正弦交流电定义及其三要素：最大值、角频率、初相角。

理解有效值与最大值的换算关系，周期、频率、角频率的互算公式。CAR-REPORTPART0303知识构建知识构建——交流电路的基础知识交流电路：大小和方向随时间作周期性变化，且在一个周期内平均值为零的电压或电流。知识构建——交流电路的基础知识正弦交流电：大小和方向随时间按正弦规律变化的电压、电流和电动势统称为正弦交流电。

知识构建——交流电路的基础知识正弦交流电的优越性：①便于产生、传输、使用；②易于利用变压器进行不同电压变换和远距离传输变换；③有利于电器设备的运行，交流电机比直流电机结构简单、造价低、运行可靠、维护方便。知识构建——正弦交流电的三要素

i=Iｍsin(ωt+

)正弦电流i用三角函数表示为其波形如图：

ti

mI

T从表达式可以看出,当Im、ω、

确定后,正弦量就被唯一地确定了,所以这三个量：最大值、角频率、初相角是正弦量的三要素。知识构建——正弦交流电的三要素1.交流电的瞬时值、最大值、有效值瞬时值是指正弦交流电某一时刻的值，用小写字母表示，如i，u，e

分别表示电流、电压、电动势的瞬时值。瞬时值：知识构建——正弦交流电的三要素1.交流电的瞬时值、最大值、有效值最大值又称振幅、幅值或峰值，它是指正弦交流电在一个周期内所达到的最大瞬时值，用大写字母加下标m表示，如Em，Um

，Im

分别表示电动势、电压和电流的最大值。如图所示，

Um为电压最大值。知识构建——正弦交流电的三要素1.交流电的瞬时值、最大值、有效值有效值是根据交流电的热效应来规定的。我们将交流电与直流电分别通过相同的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，则把这一直流电的数值称为这个交流电的有效值，用大写字母E，U，I分别表示电动势、电压和电流的有效值。生活中所说的220V交流电指的就是交流电的有效值。像冰箱、电视等电器铭牌上面所标的额定电流、额定电压均为交流电的有效值。知识构建——正弦交流电的三要素2.

交流电的周期、频率、角频率周期T

：

正弦量变化一次所需要的时间称为周期，单位是秒(s）。知识构建——正弦交流电的三要素2.

交流电的周期、频率、角频率频率f：1秒钟正弦量变化的次数称为频率。单位是赫兹（HZ)。

显然：*电网频率：我国50Hz，美国、日本60Hz。*收音机中频段频率：530~1600kHz。*移动通信频率：900~1800MHz。*无线通信频率：高达300GHz。知识构建——正弦交流电的三要素2.

交流电的周期、频率、角频率角频率ω：角频率是指单位时间内正弦交流电变化的角度。工程上常用弧度来表示角度，所以角频率的单位是rad/s（弧度每秒），用字母ω表示。角频率、频率与周期之间的换算关系为知识构建——正弦交流电的三要素3.相位角、初相角与相位差相位角简称相位，是用来表征正弦交流电变化的物理量。在某一时刻，正弦交流电的瞬时值不仅由时间t确定，还由相位

确定。相位决定了正弦交流电的变化趋势，是正弦交流电随时间变化的核心部分。iωtiO

＞0

＜0正弦零点初始值uu

正弦零点

知识构建——正弦交流电的三要素3.相位角、初相角与相位差初相位简称初相，是指在

t=0时的相位，用字母

表示，它反映了交流电起始时刻的状态。不同的正弦交流电，计时起点不同，它的初相也就不同，一般规定初相的变化范围为-Π到Π。初相是决定初始值和到达某特定值时间长短的物理量。iωtiO

＞0

＜0正弦零点

初始值uu

正弦零点

知识构建——正弦交流电的三要素3.相位角、初相角与相位差相位差是指两个同频率正弦交流电的相位之差，，单位是弧度（rad）或度（°）。如果交流电的频率相同，相位差就等于初相之差，即相位差是恒定的，与计时起点无关，不随时间而改变，表明了两个交流电在时间上超前或滞后的关系，即相位关系。知识构建——正弦交流电的三要素3.相位角、初相角与相位差若两正弦量的相位差

，则称两者同相，如图（a）所示。若两正弦量到达某一确定状态（如零值或最大值）的先后次序不同，则称先到达者为超前，后到达者为滞后。如图（b）所示，因

，所以称u超前i，或i滞后u。若两正弦量的相位差，则称两者正交，如图（c）所示。若两正弦量的相位差，则称两者反相，如图（d）所示。（a）

（b）（c）

（d）CAR-REPORTPART0404任务实施任务实施任务实施1.幅值：调节垂直灵敏度，用光标取波峰到波谷，得Vpp，再除√2得出有效值；2.频率—调时