汽車電工電子技術(shù)模塊一直流電路分析與應(yīng)用CONTENTS目錄01項目一電路基本知識項目二穩(wěn)態(tài)電路分析方法0203項目三直流電機與調(diào)速01項目一電路基本知識知識目標(biāo)認(rèn)識汽車電路的結(jié)構(gòu)組成掌握電路基本物理量及參考方向掌握基爾霍夫定律及其運用技能目標(biāo)會用萬用表測量電路參數(shù)會驗證基爾霍夫定律學(xué)習(xí)任務(wù)一電路組成與模型搭建電路的主要作用：1．實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。2．實現(xiàn)信號的傳遞和處理電路的組成和作用電路是電流的通路，由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)組合而成的。電源是指能將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置，如干電池、蓄電池及發(fā)電機等；負(fù)載是可在電路中接收電能并將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量的裝置，如燈、電機、空調(diào)、影響、雨刮器等；中間環(huán)節(jié)是連接電源和負(fù)載的裝置，如導(dǎo)線、開關(guān)、保險絲、各種繼電器等。學(xué)習(xí)任務(wù)一電路組成與模型搭建模型：由理想元件組成的與實際電器元件相對應(yīng)的電路，并用規(guī)定的符號表示而構(gòu)成的電路，就是實際電路的模型。模型化的目的：用（數(shù)學(xué)）模型的思想，將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，得到一般的分析方法。提示激勵：電源或信號源的電壓(電流)；響應(yīng)：電路某一元件上的電壓或通過元件的電流；電路模型化學(xué)習(xí)任務(wù)一電路組成與模型搭建案例探究邁騰汽車前置蓄電池與發(fā)電機連接圖實物連接圖電氣連接圖電路模型圖學(xué)習(xí)任務(wù)二電路基本物理量測量參考方向：為了方便分析和計算，可以任意選定一個方向作為參考方向，若電流的實際方向與參考方向一致，則電流為正值；若電流的實際方向與參考方向相反，則電流為負(fù)值。電路的基本物理量

學(xué)習(xí)任務(wù)二電路基本物理量測量電路的基本物理量

學(xué)習(xí)任務(wù)二電路基本物理量測量電路的基本物理量電路中兩點間的電壓是不變的，而各點的電位則隨參考點的不同而不同。因此，在研究同一電路系統(tǒng)時，只能選取一個電位參考點。參考方向：與電流類似，分析電路時，也需先任意選定一個方向作為參考方向，若電壓的實際方向與參考方向一致，則電壓為正值；若電壓的實際方向與參考方向相反，則電壓為負(fù)值。關(guān)聯(lián)方向：一般來說，同一段電路上電流和電壓的參考方向彼此獨立無關(guān)，可以各自選定。但為了方便分析，通常將電流和電壓的參考方向選得一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。這時，只需標(biāo)出電流或電壓中一個的參考方向即可。學(xué)習(xí)任務(wù)二電路基本物理量測量電路的基本物理量電動勢電動勢是指電源內(nèi)部的非電場力把單位正電荷由低電位b端移到高電位a端所做的功，用e（E）表示。方向：電動勢的實際方向為由低電位端指向高電位端。因此，電動勢和電壓的實際方向相反，如左圖所示。在開路情況下，電源電動勢與電源兩端的電壓大小相等，方向相反，如右圖所示。學(xué)習(xí)任務(wù)二電路基本物理量測量電路的基本物理量

學(xué)習(xí)任務(wù)二電路基本物理量測量電路的基本物理量功率的性質(zhì)：當(dāng)元件中流過的電流與其兩端電壓在關(guān)聯(lián)參考方向下時，若p＝ui＞0，則說明流經(jīng)元件的電流實際方向與元件兩端電壓的實際方向是一致的，元件吸收功率；若p＝ui＜0，則說明流經(jīng)元件的電流實際方向與元件兩端電壓的實際方向是相反的，元件發(fā)出功率。當(dāng)元件中流過的電流與其兩端電壓在非關(guān)聯(lián)參考方向下時，上述結(jié)論正好相反。學(xué)習(xí)任務(wù)二電路基本物理量測量電路的基本物理量練：如圖所示直流電路中，U1＝2V，U2＝－4V，U3＝3V，I＝2A，求各電路元件吸收或發(fā)出的功率P1、P2、P3，并求整段電路的功率P?！窘狻繉υ?，其電流和電壓為關(guān)聯(lián)參考方向，且P1＝U1I＝2×2＝4（W）＞0，所以，元件1吸收功率4W。

對元件2，其電流和電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向，且P2＝U2I＝－4×2＝－8（W）＜0，所以，元件2吸收功率8W。

對元件3，其電流和電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向，且P3＝U3I＝3×2＝6（W）＞0，所以，元件3發(fā)出功率6W。

設(shè)吸收功率為正，發(fā)出功率為負(fù)，則整段電路的功率P為：

P＝4＋6－8＝2（W）

學(xué)習(xí)任務(wù)二電路基本物理量測量電路的基本物理量做：從素材包選擇合適的器材與元器件，根據(jù)如下原理圖，搭建電路，檢查、確認(rèn)、通電。正確運用萬用表測量圖中元件的電流或電壓。參數(shù)（保留小數(shù)點后2位）測量值反向測量值絕對值是否相等電壓（V）電流（mA）思考計算各元件的功率，根據(jù)參考方向的假設(shè)，分析其是發(fā)出功率還是吸收功率。學(xué)習(xí)任務(wù)三電路工作狀態(tài)判定電路的工作狀態(tài)

學(xué)習(xí)任務(wù)三電路工作狀態(tài)判定

電路的工作狀態(tài)學(xué)習(xí)任務(wù)三電路工作狀態(tài)判定

電路的工作狀態(tài)學(xué)習(xí)任務(wù)三電路工作狀態(tài)判定短路短路就是電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線接通構(gòu)成閉合回路。短路時，電源的輸出電流IS稱為短路電流。由于電源內(nèi)阻R0一般都很小，故短路電流IS很大。思考:為了避免短路現(xiàn)象，通常采取什么保護措施？在汽車電路中，這種保護措施一般設(shè)置在什么位置？電路的工作狀態(tài)學(xué)習(xí)任務(wù)四基爾霍夫定律驗證電路的幾個名詞支路電路中的每一分支稱為支路，一條支路中只流過一個電流稱為支路電流。如右圖所示電路中有三條支路：acb、adb和ab。節(jié)點電路中三條及三條以上支路的連接點稱為節(jié)點。如右圖所示電路中有兩個節(jié)點：a和b。學(xué)習(xí)任務(wù)四基爾霍夫定律驗證回路電路中的任一閉合路徑稱為回路。如右圖所示電路中有三個回路：abca、abda和adbca。網(wǎng)孔將電路畫在平面上，內(nèi)部不含有任何支路的回路稱為網(wǎng)孔。如右圖所示電路中有兩個網(wǎng)孔：abca和abda。電路的幾個名詞學(xué)習(xí)任務(wù)四基爾霍夫定律驗證基爾霍夫定律基爾霍夫（1824～1887）出生于柯尼斯堡，在柯尼斯堡大學(xué)讀物理，1847年畢業(yè)后去柏林大學(xué)任教，3年后去布雷斯勞作臨時教授,1854年由化學(xué)家本生推薦任海德堡大學(xué)教授,1875年到柏林大學(xué)作理論物理教授，直到逝世。1845年，僅21歲的基爾霍夫在其發(fā)表的第一篇論文中就提出了適用于復(fù)雜電路計算的兩個定律,即著名的基爾霍夫第一定律和第二定律。基爾霍夫定律本質(zhì)上是歐姆定律的推廣應(yīng)用，也顯現(xiàn)了他不同尋常的毅力以及數(shù)學(xué)思維水平，被人們稱為“電路求解大師”。學(xué)習(xí)任務(wù)四基爾霍夫定律驗證基爾霍夫定律做：實施電路搭建與參數(shù)測量。參數(shù)（保留小數(shù)點后2位）第一次測量值第二次測量值第三次測量值均值驗證結(jié)果電壓（V）電流（mA）電流關(guān)系電壓關(guān)系找規(guī)律：1、電流之間符合什么關(guān)系2、電壓之間符合什么關(guān)系學(xué)習(xí)任務(wù)四基爾霍夫定律驗證基爾霍夫電流定律

學(xué)習(xí)任務(wù)四基爾霍夫定律驗證基爾霍夫電流定律

學(xué)習(xí)任務(wù)四基爾霍夫定律驗證基爾霍夫電壓定律

回路abca：I1R1+I3R3-US1=0回路abda：I3R3-US2+I2R2=0回路adbca：I1R1-I2R2+US2-US1=0學(xué)習(xí)任務(wù)四基爾霍夫定律驗證基爾霍夫電壓定律

學(xué)習(xí)任務(wù)四基爾霍夫定律驗證基爾霍夫電壓定律練：已知US1＝23V，US2＝6V，R1＝10Ω，R2＝8Ω，R3＝5Ω，R4＝R6＝1Ω，R5＝4Ω，R7＝20Ω，試求電流Iab及電壓Ucd。

02項目二穩(wěn)態(tài)電路分析方法知識目標(biāo)掌握支路電流法的原理掌握疊加原理的方法及注意事項掌握有源二端網(wǎng)絡(luò)的分析方法技能目標(biāo)會用歐姆定律和基爾霍夫定律基本內(nèi)容進(jìn)行復(fù)雜電路計算會用萬用表對相關(guān)的電路進(jìn)行測量與驗證會運用電路知識驗證疊加原理和戴維南定理學(xué)習(xí)任務(wù)一電源的等效變換電路元件—電壓源一個電源可以用兩種不同的電路模型來表示。一種是用電壓的形式來表示，稱為電壓源；另一種是用電流的形式來表示，稱為電流源。這兩種表示方法是可以進(jìn)行等效變換的，將電路中的電壓源和電流源進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡刃ё儞Q，可以使電路的分析計算得到簡化。為了便于分析與計算，往往將電源與其內(nèi)阻分開，由電動勢E和內(nèi)阻R0串聯(lián)組成的電源電路模型稱為電壓源。如圖所示，當(dāng)R0＝0時，輸出電壓U恒等于電動勢E（或US），其電流I由負(fù)載電阻R及輸出電壓U本身確定。這樣的電壓源稱為理想電壓源或恒壓源，其符號如右所示。學(xué)習(xí)任務(wù)一電源的等效變換電路元件—電流源學(xué)習(xí)任務(wù)一電源的等效變換等效變換學(xué)習(xí)任務(wù)一電源的等效變換等效變換學(xué)習(xí)任務(wù)二支路電流法及驗證支路電流法

支路電流法是分析計算復(fù)雜電路的一種最基本的方法，它是以支路電流為未知量，根據(jù)基爾霍夫電流定律和電壓定律分別對節(jié)點和回路列出所需要的方程，而后聯(lián)立方程，解出支路電流的方法。學(xué)習(xí)任務(wù)二支路電流法及驗證支路電流法做：搭建電路圖，運用支路電流法，計算各支路電流I1、I2和I3。萬用表測量支路電流，驗證計算值與測量值是否吻合。參數(shù)（保留小數(shù)點后2位）第一次測量值第二次測量值理論計算值測量均值驗證結(jié)果電流（mA）學(xué)習(xí)任務(wù)二支路電流法及驗證支路電流法學(xué)習(xí)任務(wù)三疊加原理及驗證疊加原理疊加原理：在有多個電源作用的線性電路中，任一支路中的電流，都可以是由各個電源單獨作用時分別在該支路中產(chǎn)生的電流的代數(shù)和。如下圖所示電路，應(yīng)用疊加定理分析時，可先分解為兩個分電路。以支路電流I1為例。當(dāng)US1單獨作用時，可求得分電流I1′；當(dāng)US2單獨作用時，可求得分電流I1″。則I1＝I1′－I1″

。

學(xué)習(xí)任務(wù)三疊加原理及驗證疊加原理求解步驟：1．把原電路分解為每個電源單獨作用的分電路，標(biāo)定每個電路電流和電壓的參考方向。2．計算每個分電路中相應(yīng)支路的分電流和分電壓。3．將電流和電壓分量進(jìn)行疊加，求出原電路中各支路的電流和電壓。注意事項：1．線性電路中的電流和電壓均可用疊加原理計算，但功率不能用疊加原理來計算。2．電壓源用短路替代，電流源用開路替代，但實際電源的內(nèi)阻必須保留在原處。3．疊加時，應(yīng)注意各分電路電流和電壓的參考方向與原電路是否一致，一致時取正號，不一致時取負(fù)號。學(xué)習(xí)任務(wù)三疊加原理及驗證疊加原理做：選取合適的元器件，搭建電路圖，運用疊加原理分別計算電源單獨作用時各支路電流，運用萬用表正確測量上述參數(shù)，驗證計算值與測量值。參數(shù)第一次測量值第二次測量值第三次測量值均值驗證結(jié)果電壓（V）

電流（mA）

學(xué)習(xí)任務(wù)三疊加原理及驗證疊加原理學(xué)習(xí)任務(wù)四戴維南定理及驗證戴維南

戴維南出生于法國莫城，1876年畢業(yè)于巴黎綜合理工學(xué)院。1882年成為綜合高等學(xué)院的講師。在研究了基爾霍夫電路定律以及歐姆定律后，他發(fā)現(xiàn)了著名的戴維南定理，用于計算更為復(fù)雜電路上的電流。

學(xué)習(xí)任務(wù)四戴維南定理及驗證戴維南定理戴維南定理：任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，都可用一個電壓源和電阻串聯(lián)的電路模型來等效代替。電路中任何一個具有兩個出線端與外電路相連接的網(wǎng)絡(luò)都稱為二端網(wǎng)絡(luò)，含有電源的稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)。學(xué)習(xí)任務(wù)四戴維南定理及驗證戴維南定理03項目二直流電機及控制知識目標(biāo)掌握電位的本質(zhì)掌握直流電機的工作過程掌握直流電機的調(diào)速與制動方法技能目標(biāo)會用運用電位概念進(jìn)行電路檢測會用萬用表對相關(guān)的電路進(jìn)行測量與驗證會對車用直流電機進(jìn)行檢測；學(xué)習(xí)任務(wù)一電位測量

電位：把單位正電荷在某點所具有的能量，稱為該點的電位。電路中某點電位的高低是相對于參考點而言的，參考點不同，則各點電位的大小也不同。但參考點一經(jīng)選定，則電路中各點的電位就是該點到參考點的電壓。參考點的電位通常設(shè)為零，在實際電路中常以機殼或大地為參考點。零電位的符號為“⊥”，電位高于零電位為正值，

電位低于零電位為負(fù)值。

進(jìn)行某點的電位計算可以從電路中這一點到參考點任取一條路徑，計算沿途電壓升高與降低的代數(shù)和。電位學(xué)習(xí)任務(wù)一電位測量

做：

按照圖示電路搭建電路，分別以a、d點為參考點，測量其它各點的電位以及各點之間的電壓。電位參考點a點理論

測量

d點理論

測量

學(xué)習(xí)任務(wù)一電位測量電位學(xué)習(xí)任務(wù)二直流電機原理與拆裝

直流電動機是將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能的電動機。

直流電動機的基本結(jié)構(gòu)是由定子、轉(zhuǎn)子和結(jié)構(gòu)件（端蓋、軸承等）三大部分所組成的，其中：

定子：基座，主磁極，換向極，電刷裝置等；

轉(zhuǎn)子（電樞）：電樞鐵心，電樞繞組，換向器，轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等。直流電機組成學(xué)習(xí)任務(wù)二直流電機原理與拆裝

分類

按勵磁方式：是指對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。

1、他勵直流電機由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機。勵磁繞組與電樞繞組無連接關(guān)系，永磁直流電機也可看作他勵直流電機。2、并勵直流電機并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)。勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。其轉(zhuǎn)速基本恒定，一般用于轉(zhuǎn)速變化較小的負(fù)載。直流電機分類學(xué)習(xí)任務(wù)二直流電機原理與拆裝

分類

按勵磁方式：是指對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。

3、串勵直流電機串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源。這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流。其啟動和過載能力大，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化明顯。4、復(fù)勵直流電機復(fù)勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組。以并勵為主的復(fù)勵電動機具有較大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速變化不大，多用于機床等，以串勵為主的復(fù)勵電動機具有接近串勵電動機特性。直流電機分類學(xué)習(xí)任務(wù)二直流電機原理與拆裝

分類

按有無電刷：有刷、無刷1、無刷直流電動機：無刷直流電動機是將普通直流電動機的定子與轉(zhuǎn)子進(jìn)行了互換。其轉(zhuǎn)子為永久磁鐵產(chǎn)生氣隙磁通，定子為電樞，由多相繞組組成。在結(jié)構(gòu)上，它與永磁同步電動機類似。2、有刷直流電動機：有刷電動機的2個刷是通過絕緣座固定在電動機后蓋上直接將電源的正負(fù)極引入到轉(zhuǎn)子的換相器上。電動機轉(zhuǎn)動時電刷與換相器不斷的發(fā)生摩擦產(chǎn)生大量的阻力與熱量。所以有刷電機的效率低下?lián)p耗非常大。但是它同樣具有制造簡單，成本低廉的優(yōu)點。直流電機分類學(xué)習(xí)任務(wù)二直流電機原理與拆裝

工作原理在導(dǎo)體ab中，電流由a流向b；在導(dǎo)體cd中，電流由c流向d；導(dǎo)體ab和cd均處于磁場當(dāng)中。根據(jù)左手定則，每根有效導(dǎo)體受到電磁力的作用。這一對電磁力形成一個電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的方向為逆時針方向，使得整個電樞逆時針方向旋轉(zhuǎn)。

直流電機原理學(xué)習(xí)任務(wù)二直流電機原理與拆裝

工作原理

當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)180°時，導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，ab轉(zhuǎn)到S極上，在換向器的作用下，使cd中的電流方向變?yōu)橛蒬流向c，而ab中的電流由b流向a，用左手定則可判別，電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍是逆時針方向。