汽车电工电子课件：汽车交流发电机电路及波形认知

汽车电工电子基础

汽车交流发电机电路及波形认知任务导入学习任务知识准备边学边做考核与评价12345知识拓展6交流电随时间变化的形式是多种多样的，不同变化形式的交流电，其应用范围和产生的效果也不同，其中正弦波交流电应用最为广泛。而汽车使用的是三相交流发电机，在汽车电控、点火系统中等都需要检测交流信号。本任务主要通过实例讲解，理论与实操相结合，对波形特性、测量、应用进行学习。

任务导入汽车交流发电机电路及波形认知１.理解正弦交流电的特点及波形原理；２.了解交流发电机结构；３.掌握示波器测量波形方法。任务点１正弦交流电波形特点及其测量汽车交流发电机电路及波形认知学习任务所谓正弦交流电，是指大小和方向都随时间变化的电流、电压和电动势。通常我们使用的交流电主要是按正弦规律变化的交流电，称为正弦交流电，如图3-10所示。图3-10正弦交流电波形图

一、正弦交流电知识准备1.频率与周期及角频率正弦量变化一次所需的时间称为周期(T)。每秒内变化的次数称为频率(f)。它的单位是赫兹(Hz)。频率是周期的倒数，即f=1/T。我国和大多数国家都采用50Hz作为电压标频率，有些国家(如美国、日本等)采用60Hz。这种频率在工业上应用广泛，习惯上也称为工频。通常的交流电动机和照明设都采用这种频率。正弦量变化的快慢除用周期和频率表示外，还可用角频率来表示。因为一周期内经历2πrad，所在角频率为:

ω＝2πT=2πf它的单位是弧度/秒(rad/s)。二、正弦交流电的三要素知识准备２.幅值与有效值正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值，用小写字母来表示，如i、u及e分别表示电流、电压及电动势的瞬时值。瞬时值中最大的值，称为幅值或最大值，用带下标ｍ的大写字母来表示，如Im、Um及Em分别表示电流、电压及电动势的幅值。它的解析表达式为:i=

Imsin(ωt)正弦电流、电压和电动势的大小往往不是用它们的幅值，而是用有效值来计量的。有效值是通过电流的热效应来应来规定的，无论交流还是直流，只要它们在相等的时间内通过同一电阻并且两者产生的热效应相等，那么这个周期性变化的电流i的有效值在数值上等于这个电流。二、正弦交流电的三要素知识准备注意:有效值都用大写字母表示，和表示直流的字母一样。一般所讲的正弦电压或电流的大小，例如交流电压380V或220V，都是指它的有效值。一般交流电流表和电压表的刻度也是根据有效值来确定的。二、正弦交流电的三要素知识准备三、初相位及相位正弦量是随时间而周期性变化的，正弦量所取的计时起点不同，正弦量的初始值就不同，到达幅值或某一特定值所需的时间也就不同。其波形如图3-11所示。正弦量可用下式表示为:ｉ(t)＝Imsin(ωt＋

θ２)上式中的角度ωt

＋

θi称为正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量变化的进程。当相位角随时间连续变化时，正弦量的瞬时值随之连续变化，当t

=0时的相位角称为初相位角或初相位。知识准备图3-11

初相位不等于零的正弦波形三、初相位及相位知识准备注意:在一个正弦交流电路中，电压u和电流i的频率是相同的，但初相位不一定相同。进一步:两个同频率正弦量的相位角之差或初相位角之差，称为相位角差或相位差。当两个同频率正弦量的计时起点改变时，它们的相位和初相位不同，所以它们的变化步调是不一致的，即不是同时到达正的幅值或零值，一般称为相位超前或者滞后。四、三相交流电的产生、三相交流发电机的结构１.三相交流电的产生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。知识准备四、三相交流电的产生、三相交流发电机的结构２.三相交流发电机的结构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3-12ａ)所示。

图3-12b)是一相绕组结构示意图。图3-12ｃ)为每相绕组电路模型。

这样三相绕组的法线方向也互成120°方向(线圈绕组的法线与输出电流正方向成右螺旋关系)如图3-12ａ)中所示。发电机转子铁芯上绕有励磁线圈或是永磁铁(励磁就是向发电机转子提供转子电源的装置)，可产生磁通，这就形成一个可转动的磁极S-N，其磁通经定子铁芯闭合。转子由原动机驱动，按顺时针方向以ω角速度匀速旋转。可产生相位相差120°的交流电压，如图3-13所示。知识准备图3-12三相交流发电机原理四、三相交流电的产生、三相交流发电机的结构知识准备图3-13三相对称电动势四、三相交流电的产生、三相交流发电机的结构知识准备四、三相交流电的产生、三相交流发电机的结构知识准备３.三相交流电的特点三相对称电压，即幅值相等、频率相同、相位上彼此相差120°的正弦电压源按一定的方式连接，这组电源称对称三相电源。４.三相交流电路负载的连接方式(１)负载的Y形连接。Y形连接组成三相四线制或三相三线制的供电体系(图3-15)。图3-15负载的Y形连接四、三相交流电的产生、三相交流发电机的结构知识准备说明:①当Z1=Z2=Z3=Z电源也对称，线路损耗相等则称其为对称三相电路。②中性线的作用:当负载的一相断开或短路故障是不影响其他两相。③此时，电路线电流等于相电流。(２)负载的三角形(Δ)连接(图3-16)。图3-16负载的三角形(Δ)连接四、三相交流电的产生、三相交流发电机的结构知识准备１.通过以上学习，具备了一定的理论知识，下面将进行实训。首先，准备实训需要使用的积木板、器材，见表3-4。边学边做汽车交流发电机电路及波形认知２.实训步骤:正弦交流电波形检测(表３-５)。边学边做汽车交流发电机电路及波形认知边学边做汽车交流发电机电路及波形认知２.实训步骤:正弦交流电波形检测(表3-5)。续上表１.了解三角波形与方波形的应用；２.掌握三角波及方波的波形图；３.利用示波器测量三角波形与方波形。任务点２三角波形、方波形的认知及测量汽车交流发电机电路及波形认知学习任务一、三角波形三角波形也称锯齿波，是指主要用在CRT作显示器件的扫描电路中的波形，如示波器、显像管、显示器等。

三角波的特点是电压渐渐增大突然降到零，正好适合用于扫描电路中，图3-17所示为三角波形。图3-17三角波形图知识准备二、方波形方波形是一种非正弦曲线的波形，通常会于电子和讯号处理出现。理想方波只有“高”和“低”两个值，电流的波形为矩形的电流即为方波电流，不论时间轴上下是不是对称的，只要是矩形就可称为方波ꎬ必要时，可加“对称”“不对称”加以说明。

图3-18所示为方波形。图3-18方波形图知识准备三、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，如图3-19所示。图3-19其他常见的波形知识准备１.通过以上学习，具备了一定的理论知识，下面将进行实训。首先，准备实训需要使

用的积木板、器材，见表3-6。边学边做汽车交流发电机电路及波形认知２.实训步骤:三角波、方波的检测(表3-7）。边学边做汽车交流发电机电路及波形认知２.实训步骤:三角波、方波的检测(表3-7）。边学边做汽车交流发电机电路及波形认知续上表(１)每小组对应一套电子积木板、一张实训工作台；(２)检查实训任务:真实、完整、有效；(３)按各实例知识