汽车电工电子技术基础教案~3CB3B

汽车电工电子技术基础本课程是汽车专业的专业课程，共计46学时，定为考试课程。实验5次，10学时,地点在汽车工程学院电子实验室。本科程成绩分期末考试70%、实验10%、平时20%。平时成绩构成：作业成绩，课堂提问成绩，平时测验成绩，考勤情况折合成绩，实验报告成绩，笔记等方面。平时成绩评定：由任课教师，班长，学委和课代表4人核定。参考书：《汽车电工电子技术基础》教程习题。电路及其组成电路及其组成电路是电流的通路，它是为了实现某种功能，由各种电气设备和器件，按一定方式互相连接的电流通路。导线电路及其组成电流参考方向是假定的电流流向。当电流参考方向与实际方向一致时，电流为正值。当电流参考方向与实际方向相反时，电流为负值。如下图2.电流参考方向一、简单电路的解决①一、简单电路的解决②二、复杂电路的解决1、名词解释①、支路：②、节点：③、回路：④、网孔：⑤、参考方向：⑥、绕行方向：2、基尔霍夫定律：KCLΕI=0KVLΕU=0电流的参考方向：假定的，一但定下来就不能动。2、基尔霍夫定律的叙述：KCL列方程遇到电阻看电流，遇到电压看正负。（全流出火全流入定律仍成立）3、支路电流法：以支路电流为未知数b①、先用KCL列N-1独立方程；②、后用KVL对网孔列b-(n-1)独立方程；③、联立求解。•电位定义参考点在电路中选定某一点A为电位参考点，就是规定该点的电位为零电位定义电场力把单位正电荷从电路中某点移动到参考点所做的功，用大写字母V表示。结论1）电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变2）电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关@、复杂电路求解例题：Page11用基尔霍夫定律列方程：I1—I2—I3=0R1I1+R2I2+E2—E1=0-R3I3+R2I2+E2=0三、电位的计算1、电路中某点到参考点之间的电压的代数和称为该点的电位。Va=0点不同电位值不同，可选择参考点。普通电路划成电子画法：电子画法：电位求法例题②＋－UsR0URLIs=Us/R0g0=1/R0g0=1/R0IsUsR0.=＋－g0IRLU＋＋－－IIuS＋－UsR0URLIs=Us/R0g0=1/R0g0=1/R0IsUsR0.=＋－g0IRLU＋＋－－IIuS等效变换＋－UsR0URLIs=Us/R0g0=1/R0g0=1/R0IsUsR0.=＋－g0IRLU＋＋－－IIuS说明：•1）电压源模型与电流源模型互换前后电流的方向保持不变，•即IS和Us方向一致。•1）电压源模型与电流源模型互换前后电流的方向保持不变，•即IS和Us方向一致。即①Is=Us/R,Us=IsR;②并联电阻→串联电阻；③电源的正极→电流的方向；④外电路不能等效；•⑤理想电流源不能等效，与之串联无意可取掉。理想电压源不能等效，与之并联无意可取掉。例题1：作业题1作业题2I'III'III'II333222111+BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_+_原电路I2''R1I1''R2ABU2I3''R3+_U2单独作用+_AU1BI2'R1I1'R2I3'R3U1单独作用叠加原理“恒压源不起作用”或“令其等于0”，即是将此恒压源去掉，代之以导线连接。下面以下图来具体说明支路电流法其方法和步骤（1）由电路的支路数m，确定待求的支路电流数。该电路m=6，则支路电流有i1、i2….i6六个。•（4）将六个独立方程联立求解，得各支路电流•（5）根据电路的要求，求出其他待求量，如支路或元件上的电压、功率等。000653432621iiiiiiiii066332225544331442211RiRiRiuRiRiRiuRiRiRiSS1.叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。2.叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令U=0；暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令Is=0。=+戴维宁定理•任意线性有源二端网络，对外电路来讲都可以用电压源Us和内阻Rs串联组合来代替。•等效电源的电压源Us就是有源二端网络的开路电压Uab;等效电源的内阻Rs等于所有电源均不起作用，即无源二端网络两端间等效电阻。•戴维宁定理求解电路的一般步骤：•①断开待求量的支路，得到一有源二端网络。•②、根据有源二端网络的具体电路，计算出二端网路的开路电压Uab,得到等效电源的源电压。•③将有源二端网络的全部电源除去，（理想电压源短路，理想电流源开路），画出所得无源二端网路，计算其等效电阻，便得到等效电路的内阻Rs。•例题1：戴维宁定理求解：第2章正弦交流电路汽车工程学院交流电基本概念1交流电路的R、L、C特性2正弦交流电路交流电基本概念电的种类大致分为哪三种，日常家庭用电最多是哪一种？(a)直流电(b)交流电(c)脉冲电1、引言直流电量电路中电压的大小和极性、电流的大小和方向都是不随时间变化的，这种恒定的电压电流统称为直流电量CommunalVoice交流电量交流电是指电压与电流大小和方向都随时间做周期性变化的电压或电流。2、正弦交流电在正弦电源激励下，电路中电压和电流均按正弦规律变化，这样的电路称为正弦交流电路。u(i)t正弦交流电压和电流常统称为正弦电量，简称正弦量。定义便于传输；易于变换便于运算；有利于电器设备的运行；正弦交流电的优越性正弦交流电瞬时方向正弦交流电也要规定正方向,表示电压或电流的瞬时方向交流电路进行计算时，首先要规定物理量的参考方向，然后才能用数字表达式来描述。实际方向和假设方向一致实际方向和假设方向相反tiiuR用小写字母表示交流瞬时值iRu+_-_itu+_正半周负半周iRu+_表示方法1、用波形表示itu+_2、用三角函数表示musin()uUωtiiImsin()ωt角频率它在数值上等于单位时间内正弦函数辐角的增长值，称为角频率fT223、交流电三要素*无线通信频率：30kHz~30GMHz*电网频率：我国50Hz，美国、日本60Hz*高频炉频率：200~300kHZ*中频炉频率：500~8000Hz初相位）（t：正弦波的相位角或相位。：t=0时的相位，称为初相位或初相角。)sin()(sin0ummtUttUu(-π，π+)总结)sin()(sin0ummtUttUu由上述可知，角频率(或频率)、幅值、初相位是确定一个正弦量的三个要素。电路中所谓求某一个正弦电量，也就是求出它的三要素而在正弦交流电路中，由于各正弦量的频率是相同的，往往只要求得幅值和初相位就可以了。4、交流电幅值、瞬时值与有效值最大值用Im、Um、Em表示)sin()(sin0ummtUttUu瞬时值对应某一时刻的值用u、i、e表示有效值：反映正弦量做功效果的物理量用U、I、E表示若正弦交流电流i通过一个电阻R,在一个周期内产生的热量与某一直流电流I在相同时间内产生的热量相等的话，则I定义为i的有效值。有效值定义dtRiT20RTI2则有TtiTI02d1TttωIT1022mdsin2mI同理：2mUU2mEE注意：1、在交流电路中，一般所讲电压或电流的大小都是指有效值。2、交流电压、电流表测量数据为有效值3、交流设备铭牌标注的电压、电流均为有效值电器~220V最高耐压=300V若购得一台耐压为300V的电器，是否可用于220V的线路上?该电器最高耐压低于电源电压的最大值，所以不能用！2有效值U=220V最大值Um=220V=311V电源电压例1：5、相位差两同频率的正弦量之间的初相位之差。相位差：)sin(1mψtωUu)()(21tt21ψψ电压超前电流)sin(2mψtωIi电压滞后电流0=00电压与电流同相uiuiωtO例3：分别写出图中各电流i1、i2的初相位,并说明i1与i2的相位关系(a)()i232i1i22t340i2322ti1i2b?2表明i1于i290°。解(a)由图知,432i(b)由图知，?1?1表明i1于。o0o90滞后超前o0?243,u2的初相为,)90sin(2220,)120sin(222021VtuVtuo1120o29021o2100150o表明u1滞后于u2150°。例4：已知=120°-(-90°)=210°解：u1的初相为u1和u2的相位差为:表示为将试分析二者的相位关系。5、正弦量的相量表示法复数1）表示方法A.代数形式为：A=a+jb22barabarctan0bar+j+1AcosrasinrbC.指数形式：B.三角函数形式：jreA)sin(cossincosjrjrrA0bar+j+1Aψψψsinjcosej由欧拉公式:D.极坐标形式：rA2）复数四则运算)()(212121bbjaaAA加减：乘除：21212211212121221121AArrrrArrrrA正弦量的相量表示所谓正弦量的向量表示就是用一个复数表示正弦量，用复数的模表示正弦量的大小，用复数的辐角表示正弦量的初相位，这种用来表示正弦量的复数称为正弦量的相量。正弦电压最大值相量形式为有效值相量形式为)sin(umtUuujmmeUUujUeU相量的模=正弦量的有效值相量辐角=正弦量的初相角相量的模=正弦量的最大值相量辐角=正弦量的初相角相量图相量图：相量是一个复数，它在复平面上的图形称为相量图。正弦电流例：A)45314sin(251tiA)30314sin(232ti其有效值相量分别为：AeIj4515AeIj3023其相量图：453075j12I1I01U202U45解:(1)相量式(2)相量图例:将u1、u2用相量表示V)45(sin21102tωuV)20(sin22201tωu+1+jV202201UV451102U【思考题】指出下列各式的错误，并改正。30A10i）（1）（2V)60sin(220tU）（3A1030jeI）（4A)45sin(210tI①相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。)(sinmψtωIi？=②只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不能用相量表示。③只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上。ψIeIψmjm注意：⑤相量的书写方式模用最大值表示，则用符号：mmIU、④相量的两种表示形式相量图:把相量表示在复平面的图形实际应用中，模多采用有效值，符号：IU、可不画坐标轴)jsincos(ejψψUψUUUψ相量式:交流电路的R、L、C特性1、单一参数电路元件的交流电路纯电阻电路RiRuRRuRuRiRi0ωt+_电压与电流的关系在关联参考方向下，任意瞬时在电阻R两端施加电压为V)sin(2uRRtUu)sin(2)sin(2iRuRRRtIRtURui通过电阻R的电流为iuRUIRmRmRUIRRRRIIRURRURiuRiRuRRuRuRiRi0ωt+_因此，电压与电流的瞬时值、有效值、最大值、相量形式之间均符合欧姆定律。IUj10波形图相量图【例】把一个120Ω的电阻接到频率为50Hz,电压有效值为12V的正弦电源上，求通过电阻的电流有效值是多少?如果电压值不变，电源频率改为5000Hz，这时的电流又是多少?解：电阻电流的有效值为mA100A1.012012RUI由于电阻元件电阻的大小与频率无关,所以频率改变后，电流仍为100mA。功率（1）瞬时功率交流电路中