项目一 汽车照明电路设计

1、第一章汽车照明电路设计，1.1电路和电路模型1.2电路的基本物理量1.3电源和电能1.4电压源和电流源1.5受控电源1.6公共电路负载元件1.7汽车照明电路设计，本章的学习目的和要求是整个课程的重要理论基础，需要在学习中给予足够的重视。通过本章的学习，要求理解理想电路元件和电路模型的概念；理解电压、电流的概念及其参考方向；深刻理解和掌握参考方向在电路分析中的应用。在实际应用中，电动汽车的照明电路是利用电路元件的基本连接方法来设计的。1.1电路和电路模型，在电力系统中，负载：1.1.1电路，由实际元件组成的电流通路。一种能将其他形式的能量转换成电能并向电路提供电能的装置。能将电能转换成其他形式的

2、能量并在电路中接收电能的设备。中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控制和保护部件统称为中间环节，如电线、开关和各种继电器。电路的功能，在电子技术中，电路可以传输，转换，存储和处理电信号。电路可以传输、分配和转换电能。1.1.2电路模型，在电路分析中，为了便于对实际电气设备的分析和研究，通常需要在一定条件下对实际电路进行建模，即使用抽象的理想电路元件及其组合来近似替代实际设备，从而形成与实际电路相对应的电路模型。电源、负负载、负载、S、中间环节、手电筒的物理电路、手电筒的电路模型和白炽灯的电路模型可以表述如下：实际电路器件种类繁多，电磁特性多样而复杂。例如，在电路图中直接绘制既困难又繁琐，并

3、且不容易定量描述。消耗的电能的电特性可以用电阻元件来表征，产生的磁场的电特性可以用电感元件来表征。因为白炽灯消耗电能的因素远大于产生磁场的因素，所以L可以忽略不计。理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似化，具有独特和精确的电特性，可以定量分析和计算。白炽灯电路中，理想电路元件分为有源和无源两类，电阻元件只具有电能消耗的电气特性，电容元件只具有储存电能的电气特性，理想电压源的输出电压是恒定的，理想电流源的输出电流是恒定的，两端的电压由它和负载决定，无源双端元件，有源双端元件，电感元件只具有储存磁能的电气特性，以及电路模型的特性研究问题，1 2。研究与实际电路相对应的电路模型，实质上是讨论各种实

4、际电路共同遵循的基本规律。1。元件中发生的电磁过程集中在元件中，其次是具有可忽略因素的理想电路元件；在任何时刻，从元件两端流入和流出的电流是恒定的，并且元件的端电压值被确定。集总参数电路元件的特性、测试学习结果、电路的哪些部分组成？每个部分的功能是什么？什么是理想的电路元件？“理想”这个词在实际电路中是什么意思？集总参数元件的特性是什么？电流(强度)单位时间内通过导体横截面的电荷。电流的大小：在稳定的DC条件下，1.2电路的基本物理量，1.2.1电流，电流的单位和换算：安培(A)=库仑(C)/秒(s)，1A=103毫安=106安培=109纳，电流是一个定向的物理量，仅仅指出大小是不够的。(1)

5、分析电路前应选择电压和电流的参考方向，并在图中标出；(2)一旦引用(4)参考方向也称为假定的正方向，所有未来的讨论都将在参考方向下进行，实际方向将由计算结果决定。(3)电阻(或阻抗)通常选择相关的参考方向，独立源通常选择非相关的参考方向。(5)在电路的分析和计算过程中，当出现“正、负”、“加、减”、“同、反”等名词概念时，不能混淆。参考方向，1.2.2电压，a，电势v是相对于参考点的电压。参考点电位为： VB=0；点A处的电势：Va=E-IR0=IR，电压U是反映电场工作功率的物理量，这是产生电流的根本原因。电压的正方向被定义为从“高”电位指向“低”电位。b，U，电压定义为：单位转换：1V=1

6、0-3KV=103mV=106uv，电压是一个方向物理量，如电流。(1)实际正方向：定义为从高电位指向低电位。(2)参考正向：任何假设的方向。注意：必须指定电压参考方向，以便正电压或负电压有意义。(1-4)，当写电路方程时，电压和电流的正负值基于电路图中预先假定的参考方向。如果计算结果为正，则表示电压和电流的真实方向与参考方向一致，否则，则相反。注：定义：电势是由电路中的位置决定的一种势能，具有明显的相关性，其水平取决于电路的参考点。从理论上讲，电路参考点的选择是任意的，但在实际应用中，接地常常被用作零电位点。在某些情况下，当设备和仪器的机箱或外壳与接地装置连接时，通常选择与接地装置连接的外壳

7、作为电路参考点；为了便于分析和研究电子技术中的问题，电子设备的公共耦合点常被用作电路参考点。点的电势在数值上等于点和参考点之间的电压。当电路参考点改变时，电势随着参考点而改变，但是它和原始参考点之间的差异不会改变。电势的定义公式是：电压和电势是测量电场工作功率的物理量；电路中两点之间的电压仅取决于两点之间的电位差，这是一个绝对量；潜力是一个相对量，它的水平取决于参考点。电压和电势之间的差，电源和负载之间的差，当u和I没有连接时，假设该组件是电源。为了便于电路的分析，电压和电流的方向应事先在电路图上标出。电路图上的电压和电流方向称为参考方向，原则上可以任意假设。一个组件是电源还是负载应该由组件上

8、电压和电流的实际方向决定：当实际方向相关时，该组件就是负载；当实际方向不相关时，组件就是电源。u，I，假设组件是一个负载。电路如图所示，分别以A点和B点为参考点计算C点和D点的电位以及C点和D点之间的电压。以a为参考点，电压=3 3=9伏，电压=3 2=6伏，UCD=电压=电压=15伏，而以b为参考点，电压=5伏，电压=10伏，UCD=电压=电压=15伏，练习，1.2.3功率和能量，单位时间当电压和电流为非相关参考方向时，使用公式p=ui或P=UI。当计算的功率p0表示双端元件在该时刻吸收(消耗)的实际功率时；当计算功率p0时，它表示双端元件在该时刻实际发射(产生)功率。电流可以使电机转动，电

9、炉发热，电灯发光，这表明电流有做功的能力。电流所做的功称为电功。电流做功伴随着能量的转换，所以电功的大小可以用能量来衡量，即W=UIt，单位为uv；我【一】；在t s时，电功率w只要电器工作，电度表就会转动，显示电流所做的功的大小，即功的大小不仅与电压和电流有关，还取决于耗电量的长短。例1-1对于图1-8所示的电路，已知元件a的电压U=5V，电流I=2a给定b元素的电压U=4V和电流I=2A，试着找出a元素和b元素的功率，并解释是吸收还是发射功率。图1-8，示例1-1，解决方案：在图1-8(a)中，元件上的电压和电流是相关参考方向，显然元件被假设为相关参考方向下的负载，因此元件吸收的功率为、并

10、且元件吸收负功率并实际发射功率，因此元件实际上是电源。在图1-8(b)中，元件上的电压和电流是非相关的参考方向，并且显然该元件被假设为非相关参考方向上的电源，因此该元件发射的功率是正功率，其实际上吸收功率，因此图1-8(b)中的元件实际上是负载。p吸力=u i，p吸力0，表示元件的实际功率为10W。示例U=10V，I=-1A，P吸力=UI=10 (-1)=-10W，练习，1。u，我取相关的参考方向，2。U，取非关联参考方向，P吸=u I，例U=10V，I=-1A，P吸=u i，1.4电压源和电流源，能独立向外提供电能的电源成为独立源(电压源和电流源)；那些不能向外界供电的被称为依赖源(受控源)

11、。3.伏安特性：平行于电流轴的直线。端电压是一个确定的值，也就是说，美国是恒定的。I由电源和外部电路决定。2。基本特征：电路符号，1.4.1电压源，能够独立向外部电路提供恒定电压的双端元件。1。定义和符号：开路，4。理想电压源开路和短路：短路，理想电压源不允许短路！5。理想电压源的功率计算：在相关参考方向上，功率因数=用户输入功率因数=用户输入功率因数，在非相关参考方向上，功率因数=用户输入功率因数=用户输入功率因数，1.4.2电流源，2。基本特征：3。伏安特性：1。定义和符号：一种能够独立向外部电路提供恒定电流的双端设备。电源供应的电流是恒定的，电源两端的电压由电源和外部电路决定。平行于电压

12、轴的直线。开路，4。理想电流源开路和短路：短路，理想电流源内阻无限，理想电流源不允许开路！光电管、稳流三极管一般可视为实际电流源。5。理想电流源的功率计算：在相关参考方向上，P _ FA=智能开关单元P _吸力=智能开关单元，在非相关参考方向上，P _ FA=智能开关单元P _吸力=智能开关单元，理想电压源和理想电流源串联和并联，1。理想电压源串联，US=USk，注意参考方向，US=US1 U S2，串联，并联，3。理想电流源的串联和并联：IS=ISk，注意参考方向，IS=IS1 IS2 IS3，只有电流相同的理想电流源才能串联，每个恒流源的端电压由自身和外部电路决定。串联、并联，例1-2图1

13、-13所示的电路，IS=1A，试着分析电路中每个元件的功率。图1-13示例1-2图解决方案，流过电压源的电流由与之相连的电流源决定，IS=1A。电压源的电压和电流是相关的参考方向，它们的功率为P=UI=101=10W，大于0，因此电压源吸收的功率为10W。P=UI=301=30W，小于0，电流源吸收的功率为30W，即发出30W的功率。因此，整个电路的总功率为零。电流源的端电压由其连接的电压源决定。电流源的电压和电流处于非相关参考方向，其功率为，电阻的功率为P=UI=201=20W，大于0，即电阻吸收20W的功率。1.5受控电源，1。定义，2。电路图符号，电压或电流受控源和独立源的区别：独立电源

14、的电动势或电流由非电能提供，其大小和方向与电路中的电压和电流无关；受控源的电动势或电流由电路中的某个电压或电流控制，它不能独立存在，其大小和方向由控制量决定。受控源的分类，包含受控源的电路分析，要点1。受控源电路可以通过两个电源等效交换的方法来简化。然而，在简化时，应注意不要简化质控量化。否则，会有一个受控源电路没有控制量，这将使电路无法解决。受控源电路分析要点2。如果在双端网络中除受控源外没有独立源，则双端网络的开路电压必须为0。因为，只有在独立电源产生和控制后，受控电源才能显示电源特性。当计算含有受控源的电路的等效电阻时，必须首先去除双端网络中的所有独立源(恒压源的短路处理和恒流源的开路处

15、理)，并且应保留受控源。可控源电路的等效电阻可用“加压电流搜索法”求解。示例1-3找出等效电阻Rab、和图1-15、图1-3。以上说明受控源和电阻的双端电路可以等效为一个电阻，该电阻的值是双端电路的端口电压与端口电流的比值。可控源、独立源和电阻的双端电路是电压源和电阻串联组合或电流源和电阻并联组合的双端电路。写出端子A和端子B的伏安关系为U=8I 5I=13I，因此Rab=U/I=13，1.6普通电路负载元件，电路元件是电路最基本的单元，根据外部端子的数量可分为双端元件和多端元件。能量特性可分为有源元件和无源元件。上述电压源和电流源是有源元件，它们在电路中的功能是发电。电路中负载元件的功能是消

16、耗功率，所以它们被称为无源元件。本节将介绍常见的负载元件：电阻、电容和电感。1.6.1电阻元件是从实际电阻中抽象出来的理想模型，在一定条件下可以等效为双端线性电阻元件。各种常见的电阻元件都是耗能元件，它们具有将电能转换成热能的功能。电阻消耗的功率可以通过功率公式计算出来：例1-4试着找出图1-18所示电路的未知量，R=10。在图1-18(a)中，电压和电流是相关的参考方向，所以在图1-18(b)中，电压和电流是不相关的参考方向，所以：图1-18，图1-4，1.6.2电容元件，1电容元件电容元件也是一种具有存储电能功能的基本电子元件。常用的电容单位有微法(f)和集肤法(pF)，它们的转换关系是1F=106F=1012pF，q=Cu，(1-14)，2伏安关系的电容元件如果电容两端的电压和电流取相