3、汽车电源电路分析

2 2
+j
b
0
A
r
a
+1
b r sin
(2) 三角式
r a b 复数的模 b ψ arctan 复数的辐角 a
e
j
A r cos j r sin r (cos j sin )
cos
j
由欧拉公式:
可得:
e
cos j sin
？
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相量的两种表示形式
Ue j U 相量式: U
U ( cos jsin )
相量图: 把相量表示在复平面的图形
④只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上。 可不画坐标轴，参考相量画在水平方向。 I U ⑤相量的书写方式 、 I 模用最大值表示 ，则用符号： U m m
１.正弦量的表示方法 u
波形图
O
ωt
瞬时值表达式
相量
u Umsin( t )
必须 小写
U U m m
重点
前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。
2.正弦量用旋转有向线段表示 设正弦量: u U msin( t ) y u u0ω
0
u1
x

O
Um
ω t1
ωt
d.第二位数字表示功率（W）： “1”表示≤180W “3”表示≤350w “2”表示≤250W “5”表示≤500W
“7”表示≤750W
“9”表示＞1000W
“8”表示≤1000W
e.后两位数字“11”表示设计顺序号。
所以 JFW1311 表示无刷交流发电机， 14V ， 350W ， 设计序号为11。
当转子旋转时，磁力线和定子绕组之间 产生相对运动，在三相绕组中产生交变 电动势，其频率为：
p n f 60
式中p——磁极对数； n——发电机转速（r／min）。
交流发电机每相绕组中所产生的电动势的有 效值为：
E 4.44KfN (V )
式中，K为绕组系数，f为感应电动势的频率 （Hz），N为每相绕组的匝数， 为每极磁通 （ Wb ）， n 为发电机转速。由于 K 、 p 、 N 对 定型的发电机而言均为定值，故简化为后者。
• 有效值
45 Um 220 e V？
1.已知：
3.已知：
相量
j30 I 4e A
4 2 sin (ω t 30 )A ？
瞬时值
4.已知：
10 60A 2.已知： I
i 10 sin ( ω t 60 )A ？
最大值
100 15V U
3、初相位与相位差
相位： t

i I sin( ω t ) m i
ωt
反映正弦量变化的进程。 O 初相位： 表示正弦量在 t =0时的相位角。
( t ) t 0
: 给出了观察正弦波的起点或参考点。
相位差 ：
两同频率的正弦量之间的初相位之差。
如： u U msin(ω t
+ U A N
–
uA 220 2 sin 314 t V
+ A
U AB N
U C +
–
–
220 0 V U A 220 120V U B
220 120V U C
U B +
–
B C
由KVL定律可知
U U 220 0 V 220 120 V U AB A B 220 V 220 cos (120 ) j sin (120) V U
三、交流发电机型号
JFXXXXX 例如，JFW1311 a.头两个字母“JF”表示交流发电机。 b.后一个字母表示产品大类（无字母为一般 交流发电机； “Z”表示带调节器发电机； “B”表示带真空泵交流发电机；“W”表示 无刷交流发电机）。
c. 第一位数字表示电压等级（“ 1”表示 14V ， “2”表示 28V）
O T
t
* 电网频率：我国 50 Hz ，美国 、日本 60 Hz * 高频炉频率：200 ~ 300 kHz * 中频炉频率：500 ~ 8000 Hz * 无线通信频率： 30 kHz ~ 30GMHz
2、幅值与有效值
幅值：Im、Um、Em
幅值必须大写, 下标加 m。
有效值：与交流热效应相等的直流定义为交流 电的有效值。
交流发电机的构造
目前，汽车用交流发电机主要是 三相同步交流发电机。它包括交 流同步发电机和硅二极管整流器 两部分。
一、交流发电机的结构示意图
二、交流发电机的主要组成部分
1、转子
转子是三相同步 交流发电机的旋 转磁场部分。它 是由转轴、两块 爪形磁极、磁轭、 激磁绕组、滑环 等部件构成。
当转子绕组接通直 流电源时，激磁绕 组中便有激磁电流 流过，从而时绕组 产生六对相互交错 的磁极。
0
T
2 i 2 R dt I RT
交流
直流
则有
I
Im 有效值必 I sin ω t dt 0 须大写 2 U E m 同理： U E m 2 2
1 T
T 2 m 2
1 T

T
均方根值
0
i 2dt
注意： 交流电压、电流表测量数据为有效值 交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值
第二章 汽车电源电路分析
任务一 交流发电机
概述
交流发电机的构造
交流发电机的工作原理
概
述
一、交流发电机的作用
1 发电机分为交流发电机和直流发电机。 2 交流发电机的功能： a.发电 b. 整流 c.调节电压
二、交流发电机的优点
单机功率大，体积小，质量轻，节约铜材 低速充电性能好 结构简单、故障少、寿命长、维修方便 调节器的结构简单 很少产生干扰电波
、 实际应用中，模多采用有效值，符号： U I
如：已知 u 220sin(ω t 45)V 220 j45 j45 U 220 e V e V 则 m 或U 2
正误判断
u 220 sin(ω t 45)V
220 U 45 V？ 2 j45
2、定子
定子又称电枢，是三相同步交流发电机 产生三相交流电的部件。 定子由铁芯和三相绕组组成。
定子绕组的绕线原则
a. 为使三相电动势大小相等，每相绕组的线 圈个数和每个线圈的节距与匝数都必须完 全相等。
b.为使三相电动势在相位上互差120度，三相 绕组的起端 A 、 B 、 C （或末端 X 、 Y 、 Z ） 在定子槽内的排列，必须相隔120度电角度 （两个槽的宽度相等）。
e 2
j
e j e j , sin 2j
Are (4) 极坐标式 A r
(3) 指数式
j
A a jb r cos j r sin re r
相量: 表示正弦量的复数称相量 设正弦量: u Umsin( ω t ) 相量表示:
3、端盖
端盖分前端盖（驱动端盖）和后端盖（整 流端盖），其作用是支承转子，安装和封 闭内部构件。 它们由非导磁材料铝合金制成，漏磁少， 质量轻，散热性能好。 端盖的中心有球轴承，外围有通风孔和组 装螺孔。
a.前端盖的外侧为驱动发电机旋转的皮带轮， 所以又称驱动端盖。 b.后端盖内装有电刷和刷架。电刷有两个，用 于引入激磁电流。一个电刷引出线接到发电 机后端盖上的磁场接线柱（标记为“F”或 “磁场”）上；另一个接铁电刷的引线，用 螺钉固定在后端盖上（标记为“一”或“搭 铁Байду номын сангаас）。
AB
220 ( 1 0.5 j 0.866 )V
220 1.73 30V
U C
-U B
U AB U A
380 30 V 所以uAB 380 2 sin ( ω t 30 )V
(2) 相量图
30
U B
三 单一参数的交流电路
（一）电阻元件的交流电路 1. 电压与电流的关系 根据欧姆定律: u Ri
c.电刷都是利用压簧与转子上两个滑环良好接 触。
4、风扇
发电机的后端盖上有进风口，前端盖上 有出风口，当皮带轮与风扇一起旋转时， 使空气高速流经电机内部进行强力通风 冷却。
5、整流器
a.其作用是将三相交流电变为直流向外输出。
b.它由一块元件板和六只硅二极管组成。
5.1 元件板（又称散热板）
元件板用铝合金制成月牙形，与后端盖 用尼龙或其他绝缘材料制成的垫片隔开， 并用螺栓通至后端盖外部（作为发电机 的火线接线柱）。 元件板上压装三个硅整流二极正管。
j
Ue U
j
U
相量的模=正弦量的有效值 相量辐角=正弦量的初相角
电压的有效值相量
或：
U e U U m m m
j
相量的模=正弦量的最大值
相量辐角=正弦量的初相角
注意:
电压的幅值相量
①相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。
j i I msin(ω t ) = I me I m
交流发电机的工 作原理
一、交流发电 机的发电原理
a. 交流发电机通电后产 生的旋转磁场，其磁 力线切割定子线圈， 从而在线圈内产生交 变电动势。 b. 它产生交流电的基本 原理，仍然是电磁感 应原理。
二、三相交流发电机的工作原理
实际使用的交 流发电机是三 相同步交流发 电机，即是指 转子的转速与 旋转磁场的转 速相同（同步 转速）的三相 交流发电机。
任务二 汽车电源电路
正弦量的三要素 正弦量的相量表示法 单一参数的交流电路 电阻、电感与电容元件串联的交流电路