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1、汽车电路检修基础汽车电路检修基础刘美灵刘美灵 主编主编电子工业出版社电子工业出版社全国高等职业教育汽车类规划教材全国高等职业教育汽车类规划教材第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路32.1 单相交流电路单相交流电路2.2 三相交流电路三相交流电路2.3 技能训练技能训练本章小结本章小结主要内容主要内容主要内容主要内容汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路4理解正弦交流电三要素的概念，掌握正弦量的相量表示方法。理解正弦交流电三要素的概念，掌握正弦量的相量表示方法。掌握单一参数正弦交流电路电
2、压与电流的关系及功率计算，了解电阻、电掌握单一参数正弦交流电路电压与电流的关系及功率计算，了解电阻、电感和电容元件在交流电路和直流电路中的不同特性。感和电容元件在交流电路和直流电路中的不同特性。掌握串联交流电路性质的判断方法，并会用相量图分析串联交流电路。掌握串联交流电路性质的判断方法，并会用相量图分析串联交流电路。了解感性负载提高功率因数的方法。了解感性负载提高功率因数的方法。了解三相电源的工作原理，掌握三相电源星形联接的特点。了解三相电源的工作原理，掌握三相电源星形联接的特点。 学习目标学习目标学习目标学习目标会用万用表的交流电压挡测量线电压、相电压的数值，能解决三相对称负会用万用表的交流
3、电压挡测量线电压、相电压的数值，能解决三相对称负载的星形、三角形联接问题，并会分析计算简单的三相电路。载的星形、三角形联接问题，并会分析计算简单的三相电路。汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路52.1 2.1 单相交流电路单相交流电路2.1.1 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念1正弦交流电的产生正弦交流电的产生图图2.2 2.2 交流发电机的结构示意图交流发电机的结构示意图电动势电动势e e随时间按正弦规律变化随时间按正弦规律变化。汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路62正弦交流电的参考方向正弦交流电的参考方向 正
4、弦交流电的方向只有正半周方向和负半正弦交流电的方向只有正半周方向和负半周方向两种，习惯上把正半周的方向作为其周方向两种，习惯上把正半周的方向作为其参考方向。参考方向。汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路73正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素最大值、角频率和初相位为正弦量的三要素。最大值、角频率和初相位为正弦量的三要素。 汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路8平常所说的交流电流、电压和电动势的大小，交流测量仪表的平常所说的交流电流、电压和电动势的大小，交流测量仪表的读数以及各种交流电气设备的铭牌所标注的额定值，均是指有读数
5、以及各种交流电气设备的铭牌所标注的额定值，均是指有效值。效值。 （1）瞬时值、最大值和有效值）瞬时值、最大值和有效值汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路9（2）周期、频率和角频率）周期、频率和角频率周期：周期：正弦量变化一周所用的正弦量变化一周所用的时间。时间。频率：频率：每秒钟内变化的周期数。每秒钟内变化的周期数。角频率：角频率：正弦量在每秒钟内变正弦量在每秒钟内变化的电角度。化的电角度。汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路10 车速越高，输出轴转速也越高，感应电压频率也越高，车速越高，输出轴转速也越高，感应电压频率也越
6、高，电控单元根据该电压的频率就可以计算出汽车行驶的速度。电控单元根据该电压的频率就可以计算出汽车行驶的速度。汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路11（3）相位、初相和相位差）相位、初相和相位差相位：相位：正弦交流电随时间变化正弦交流电随时间变化的电角度。的电角度。初相位：初相位：t t = 0 = 0 时的相位。时的相位。汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路12（3）相位、初相和相位差）相位、初相和相位差相位差：相位差：同频率正弦量之间的相位差等于它们的初相之差。同频率正弦量之间的相位差等于它们的初相之差。汽车电路检修基础
7、汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路13汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路14汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路154正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法正正弦弦量量的的表表示示方方法法波形图波形图三角函数表达式三角函数表达式相量法相量法汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路164正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法令相量长度等于正弦量的最大值，相量初始位置与横轴正向的令相量长度等于正弦量的最大值，相量初始位置与横轴正向的夹角等于初相角，同时令相量的旋转速度等于正弦
8、量的角频率。夹角等于初相角，同时令相量的旋转速度等于正弦量的角频率。 汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路17汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路18旋转相量法只适用于同频率的正弦交流电的加减。旋转相量法只适用于同频率的正弦交流电的加减。合成正弦量的最大值应等于各正弦量最大值的相量和。合成正弦量的最大值应等于各正弦量最大值的相量和。只需画出起始时各相量的位置就可以进行计算。只需画出起始时各相量的位置就可以进行计算。旋转相量旋转相量的加减运算的加减运算汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路1
9、9相量的长度表示正弦交流电的有效值。相量的长度表示正弦交流电的有效值。相量与水平方向的夹角仍表示正弦交流电的初相，沿逆相量与水平方向的夹角仍表示正弦交流电的初相，沿逆时针转动的角度为正，反之为负。时针转动的角度为正，反之为负。在仅仅为了表示几个正弦交流电的相位关系时，既可以在仅仅为了表示几个正弦交流电的相位关系时，既可以选横轴的正方向为参考方向，也可任意选一个相量作参选横轴的正方向为参考方向，也可任意选一个相量作参考相量，并取消直角坐标轴。考相量，并取消直角坐标轴。有效值相量有效值相量的加减运算的加减运算根据有效值相量图，求得合成相量的大小和初相位后，根据有效值相量图，求得合成相量的大小和初相
10、位后，就可以写出对应的正弦交流电的瞬时值表达式。就可以写出对应的正弦交流电的瞬时值表达式。汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路20汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路212.1.2 单一参数的正弦交流电路单一参数的正弦交流电路1纯电阻电路纯电阻电路（1）电压与电流的关系）电压与电流的关系电压和电流的频率相同电压和电流的频率相同。电压和电流的的初相位相同电压和电流的的初相位相同，相位差为相位差为0。电流与电压的数值之间符合欧姆定律。电流与电压的数值之间符合欧姆定律。汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路
11、正弦交流电路22（a）纯电阻电路）纯电阻电路 （b）R上的电压、电流相量图上的电压、电流相量图 （c）R上上u、i、p的变化曲线的变化曲线纯纯电电阻阻电电路路图图2.12 2.12 纯电阻电路电压、电流和功率纯电阻电路电压、电流和功率汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路231纯电阻电路纯电阻电路（2）电阻的功率）电阻的功率电阻是耗能元件。电阻是耗能元件。有功功率：有功功率：交流电的功率规定为一个周期内瞬时功率的平交流电的功率规定为一个周期内瞬时功率的平均值均值。一般交流电器上所标的功率，通常指的是有功功率。一般交流电器上所标的功率，通常指的是有功功率。汽车电
12、路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路242纯电感电路纯电感电路（1）电压与电流的关系）电压与电流的关系电压与电流同频率。电压与电流同频率。电压与电流的数值关系为：电压与电流的数值关系为：电压超前电流电压超前电流90。电感具有电感具有“通直阻交通直阻交”的作用。的作用。 汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路25（a）纯电感电路）纯电感电路 （b）L上的电压、电流相量图上的电压、电流相量图 （c）L上上u、i、p的变化曲线的变化曲线纯纯电电感感电电路路图图2.13 2.13 纯电纯电感感电路电压、电流和功率电路电压、电流和功率汽车电
13、路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路262纯电感电路纯电感电路（2）电感的功率）电感的功率电感是储能元件。电感是储能元件。无功功率：无功功率：交换功率的最大值交换功率的最大值。有功有功功率为零功率为零。汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路27汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路283纯电容电路纯电容电路（1）电压与电流的关系）电压与电流的关系电电流流超前电超前电压压90。电容具有电容具有“隔直通交隔直通交”的作用。的作用。 电压与电流同频率。电压与电流同频率。电压与电流的数值关系为：电压与电流
14、的数值关系为：汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路29（a）纯电容电路）纯电容电路 （b）C上的电压、电流相量图上的电压、电流相量图 （c）C上上u、i、p的变化曲线的变化曲线纯纯电电容容电电路路图图2.15 2.15 纯电纯电容容电路电压、电流和功率电路电压、电流和功率汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路303纯电容电路纯电容电路（2）电容的功率）电容的功率电容是储能元件。电容是储能元件。无功功率：无功功率：交换功率的最大值交换功率的最大值。有功有功功率为零功率为零。汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交
15、流电路正弦交流电路31汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路322.1.3 RLC串联交流电路串联交流电路汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路331电压与电流的关系电压与电流的关系（1）频率关系）频率关系电流与电压的频率相同。电流与电压的频率相同。（2）相位关系）相位关系汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路34 若若XLXC ,则则 0,表表示示电电压压u超超前前电电流流i一一个个 角角，此时电感的作用大于电容的作用。，此时电感的作用大于电容的作用。感性电路感性电路 若若XL0,表表示示电
16、电压压u 滞滞后后电电流流 i一一个个 角，此时电容的作用大于电感的作用。角，此时电容的作用大于电感的作用。 若若XL=XC,则则 =0,表表示示电电压压u与与电电流流i同同相相位位,为为串串联谐振。联谐振。容性电路容性电路阻性电路阻性电路汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路35（3）大小关系）大小关系汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路362RLC串联电路的功率串联电路的功率（1）视在功率）视在功率（2）有功功率）有功功率（3）无功功率）无功功率汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路37
17、2RLC串联电路的功率串联电路的功率（4）功率因数）功率因数当电源提供的视在功率一定时，功率因数越大，说明用电器的当电源提供的视在功率一定时，功率因数越大，说明用电器的有功功率越大，电源的功率利用率就越高。有功功率越大，电源的功率利用率就越高。 汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路38汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路392.1.4 功率因数的提高功率因数的提高提高功率因数的方法很多，通常采用在电感性负载两端并联电提高功率因数的方法很多，通常采用在电感性负载两端并联电容器的方法。容器的方法。 汽车电路检修基础汽车电路检修
18、基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路40减小输电线路的功率损失减小输电线路的功率损失。能充分利用电源设备的容量能充分利用电源设备的容量。提高功率因素提高功率因素的意义：的意义：汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路412.2 2.2 三相交流电路三相交流电路2.2.1 三相交流电的产生三相交流电的产生结构结构 定子定子转子转子三相三相 U U相相V V相相W W相相汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路422.2.1 三相交流电的产生三相交流电的产生2.2.2 三相对称电动势的表示三相对称电动势的表示三相对称电动势：三
19、个电动势的最大值相等、频率相同，而初三相对称电动势：三个电动势的最大值相等、频率相同，而初相依次互差相依次互差120。 1三角函数式三角函数式汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路432.2.2 三相对称电动势的表示三相对称电动势的表示2波形图和相量图波形图和相量图三相电动势最大值出现的次序称为相序。三相电动势最大值出现的次序称为相序。汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路442.2.3 三相绕组的联接三相绕组的联接三相绕组通常采用星形接法三相绕组通常采用星形接法。中性线中性线或零线或零线相线或端线相线或端线或或火线火线汽车电
20、路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路451电源相电压电源相电压各相绕组的首端与末端之间的电压，叫做电源相电压各相绕组的首端与末端之间的电压，叫做电源相电压。3个相电压在数值上与各相绕组的电动势相等，各相电压之间个相电压在数值上与各相绕组的电动势相等，各相电压之间在相位上也互差在相位上也互差120电角度，因此电角度，因此3个相电压也是对称的。个相电压也是对称的。 汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路462电源线电压电源线电压相线与相线之间的电压，叫做电源线电压相线与相线之间的电压，叫做电源线电压。线电压总是超前与之相对应的相电压线
21、电压总是超前与之相对应的相电压30。3个线电压也是对称个线电压也是对称的。的。 汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路472.2.4 三相负载的联接三相负载的联接1三相负载的星形联接三相负载的星形联接分类分类 三相对称负载三相对称负载三相不对称负载三相不对称负载线电流线电流中线电流中线电流相电流相电流汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路48各相负载所承受的电压为电源相电压。各相负载所承受的电压为电源相电压。 线电流等于负载的相电流。线电流等于负载的相电流。 中线电流有效值相量为三个相电流有效值相量之和。中线电流有效值相量为三
22、个相电流有效值相量之和。 特点特点：汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路49汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路50汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路51在三相不对称负载作星形联接时，在中线上不允许接熔断器和在三相不对称负载作星形联接时，在中线上不允许接熔断器和开关，以确保中线不断，构成三相四线制。开关，以确保中线不断，构成三相四线制。 汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路52相电流是对称的。相电流是对称的。 中线电流等于中线电流等于0，可省去中线。
23、，可省去中线。 各相负载所承受的电压仍为电源相电压。各相负载所承受的电压仍为电源相电压。 三相三线制特点三相三线制特点：汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路532三相负载的三角形联接三相负载的三角形联接汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路54各相负载所承受的电压为电源线电压。各相负载所承受的电压为电源线电压。 相电流对称相电流对称。 线电流对称线电流对称。 三相对称负载三角形联接特点三相对称负载三角形联接特点：汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路55负载采用何种连接方式取决于负载额定电压
24、与电源线电压的关负载采用何种连接方式取决于负载额定电压与电源线电压的关系。系。 线电流总是滞后与之对应的相电流线电流总是滞后与之对应的相电流30。 线电流与相电流的关系线电流与相电流的关系：汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路562.2.5 三相交流电路的功率三相交流电路的功率对于三相对称负载：对于三相对称负载：汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路57汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路582.3 2.3 技能训练技能训练2.3.1 R、L、C 元件频率特性的测定元件频率特性的测定2.3
25、.2 日光灯电路及功率因数的提高日光灯电路及功率因数的提高2.3.3 三相交流电路电压、电流的测量三相交流电路电压、电流的测量汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路59本章小结本章小结本章小结本章小结2随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电，最随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电，最大值、角频率、初相是正弦交流电的三要素。大值、角频率、初相是正弦交流电的三要素。3 1最大值是有效值的最大值是有效值的 倍。交流测量仪表的读数以及各倍。交流测量仪表的读数以及各种交流电气设备的铭牌所标注的额定值，均是指有效种交流电气设备的铭牌所标注的额定值，均是指有效值。
26、值。角频率、周期和频率都是表示正弦量变化快慢的物理角频率、周期和频率都是表示正弦量变化快慢的物理量。量。3 3汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路60 4 初相位反映了正弦交流电起始时刻的状态。初相位反映了正弦交流电起始时刻的状态。5正弦交流电的常用表示方法有波形图、三角函数表达正弦交流电的常用表示方法有波形图、三角函数表达式和相量法。为了便于分析计算正弦电路，电路中常式和相量法。为了便于分析计算正弦电路，电路中常用相量来表示正弦交流电。用相量来表示正弦交流电。交流负载的电压有效值与电流有效值之间满足欧姆定交流负载的电压有效值与电流有效值之间满足欧姆定律关系
27、，即：律关系，即： 。对于纯电阻电路，。对于纯电阻电路， ；对于纯；对于纯电感电路，电感电路， ；对于纯电容电路，；对于纯电容电路， ；对于串；对于串联交流电路，联交流电路， 。3 6汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路617纯电阻电路中，电压和电流相位相同；纯电感电路中，电纯电阻电路中，电压和电流相位相同；纯电感电路中，电压超前电流压超前电流90；纯电容电路中，电流超前电压；纯电容电路中，电流超前电压90。 串联串联交流电路中，当交流电路中，当 时，电路呈电感性；当时，电路呈电感性；当 时，电时，电路呈电容性；当路呈电容性；当 时，电路呈电阻性。时，电路呈
28、电阻性。电阻是耗能元件，其有功功率电阻是耗能元件，其有功功率 ；电感和电容是；电感和电容是储能元件，其有功功率均为储能元件，其有功功率均为0。 串联交流电路的有功串联交流电路的有功功率功率 ；无功功率；无功功率 ；视在功率；视在功率 。功率因数是有功功率与视在功率的比值，其越大，则电。功率因数是有功功率与视在功率的比值，其越大，则电源的容量中转换成有功功率的部分越大，电源的利用率越源的容量中转换成有功功率的部分越大，电源的利用率越高。高。3 8汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路62三相交流电路由三个最大值相等、频率相同，而初相依三相交流电路由三个最大值相等
29、、频率相同，而初相依次互差次互差120的三相对称电动势向负载供电。三相交流发的三相对称电动势向负载供电。三相交流发电机的三相绕组通常采用星形接法，对外供电有三相三电机的三相绕组通常采用星形接法，对外供电有三相三线制和三相四线制。三相四线制可以输出线电压和相电线制和三相四线制。三相四线制可以输出线电压和相电压两种电压，并且线电压是相电压的压两种电压，并且线电压是相电压的 倍。倍。3 9汽车电路检修基础汽车电路检修基础第第2 2章章 正弦交流电路正弦交流电路6310三相负载作星形联接时，各相负载所承受的电压为对应的三相负载作星形联接时，各相负载所承受的电压为对应的电源相电压，线电流等于相电流。三相对称负载作三角形电源相电压，线电流等于相电流。三相对称负载作三角形联接时，各相负载承受电压等于对应的电源线电压，线电联接时，各相负载承受电压等于对应的电源线电压，线电流等于相电流的流等于相电流的 倍，相位上滞后对应的相电流倍，相位上滞后对应的相电流30。11三相交流电路的功率为各相负载功率之和。当负载对称时，三相交流电路的功率为各相负载功率之和。当负载对称时，无论三相负载是星形联接还是三角形联接，负载功率均可无论三相负载是星形联接还是三角形联接，负载功率均可以按照下式计算，即：以按照下式计算，即： 、 、 。
