汽车电工电子基础

11，现在人们的生活能离开电吗？今日的世界已是电的世界，我们几乎没有一天可以离得开电。前言：课程简介图0-1生活中的电22，与电有关的科学历史事件电的发明和应用是伴随着第二次工业革命而开始的，随着电力的广泛应用，人类社会由蒸汽时代进入电气时代；在电力的使用中，发电机和电动机是相互关联的两个重要组成部分。发电机是将机械能转化为电能；电动机则是将电能转化成机械能。1831年，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，提出了发电机的理论基础。法拉第是近代电磁学的奠基人，他的发现为电的应用开拓了广阔的道路。1866年，德国工程师西门子制成了发电机。1870年，比利时人格拉姆发明了电动机，电力开始被用来带动机器，成为补充和取代蒸汽动力的新能源。直流电机有成本高、易出事故等缺点。19世纪80年代末90年代初，人们创制出三相异步发电机，这种比较经济、可靠的三相交流电迅速得到推广，电力工业的发展进入新的阶段。电力照亮了城市和农村，为工厂和矿山提供了方便灵活的强大动力，成为生产、交通运输、通讯等全面转向工业化的决定因素。图0-2电动机/发电机33，什么是电工电子技术？电工电子技术研究电工技术和电子技术的理论和应用的技术基础课程。电工技术和电子技术的发展十分迅速，应用非常广泛，现代一切新的科学技术无不与电有着密切的关系。4，电工电子技术的典型应用领域能源技术：电能产生---电能变换---电能储存---电能传输---电能使用图0-3能源技术4电力驱动技术：一百多年来，电力驱动技术的发展推动着人类社会的全面变革，极大提高了社会生产率。图0-3电力驱动技术5通信技术：现代文明的重要标志之一。它主要的目的是，将信号以电或者电磁波形式，从发射源传送到接受装置。传送过程中利用信号处理技术避免信号的失真，常见的信号处理手段如滤波、编码、解码等。图0-4信息机通信技术6电子技术：电子技术是对电子信号进行处理的技术，它包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括Analog(模拟)电子技术和Digital(数字)电子技术；电力电子技术使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。自动化技术：通过测量、处理、执行，使系统运行于稳、准、快的工作状态。图0-5集成电路图0-6自动化设备控制电柜75，汽车电工电子技术提高了汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐性;一些高档轿车上，电子产品占到整车成本的50%以上，已经深入到汽车所有的系统。按照对汽车行驶性能作用的影响划分，可以把汽车电子产品归纳为两类：一类是汽车电子控制装置，它和车上机械系统进行配合使用，即所谓“机电结合”的汽车电子装置；包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等；另一类是车载汽车电子装置，车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统（行车电脑）、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。8学习单元一直流电路课题一电路及基本物理量知识目标：了解电路的组成，掌握电流、电位，电压和电动势的概念；掌握电位和电压的关系。能力目标：学会计算负载消耗的电能和实际功率；能够区别电压和电位的概念；知道电流、电压、电动势的正负号与参考方向的关系。9一，电路的组成实现电能的传输、分配与转换实现信号的传递与处理放大器扬声器话筒1，电路的作用电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线t1：热端t2：冷端mVt1t2热电偶)()(21tftfEt102.电路的组成部分电源:提供电能的装置负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线11直流电源直流电源:提供能源信号处理：放大、调谐、检波等负载信号源:提供信息2.电路的组成部分放大器扬声器话筒激励：电源或信号源的电压或电流，推动电路工作;响应:由激励所产生的电压和电流;12二，电路模型为了便于用数学方法分析电路，将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。实际电路实际器件（电阻器、电容器、电感线圈、晶体管、集成电路等）电路模型抽象近似理想电路元件（电阻元件、电容元件、电感元件、电源、理想运放等）器件建模：1.保留主要电磁特性2.一个器件可由多个元件模型表示电路的建模过程13三，电路中的几个基本物理量1，电流，变动电流，交变电流2，电压，电位差3，电位，零点电位4，电动势，只存在于电源内部5，电能和电功率141，电流电路中带点粒子在电源作用下有规则地定向移动而形成电流。图1-2电流方向152，电压电压是衡量电场力作功本领大小的物理量。电路中某两点间的电压，就是该两点间的电位差，所以电压又称电位差。3，电位在同一电路中，当选定不同的参考点时，同一点的电位是不同的，那么，参考点应该如何确定呢？原则上可以任意选定，但在研究实际电场时，通常选搭铁点为参考点，必须注意，在研究同一问题时，参考点一经确定，各点电位也就确定了。参考点也就不可更改了。16四，电压和电流的参考方向物理中对基本物理量规定的方向1.电路基本物理量的实际方向物理量实际方向电流I正电荷运动的方向电动势E(电位升高的方向)电压U(电位降低的方向)高电位低电位单位kA、A、mA、μA低电位高电位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV注意：它们是标量，规定方向是为了便于电路的计算。17(2)参考方向的表示方法电流：Uab双下标电压：(1)参考方向IE+_在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。一种分析方法。Iab双下标2.电路基本物理量的参考方向aRb箭标abRI正负极性+–abUU+_18实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。(3)实际方向与参考方向的关系注意：在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。若I=5A，则电流从a流向b；例：若I=–5A，则电流从b流向a。abRIabRU+–若U=5V，则电压的实际方向从a指向b；若U=–5V，则电压的实际方向从b指向a。19五，汽车电路的特点1，低压直流电源2，单线制（负极搭铁）图1-1汽车单线制20课题二电路的工作状态及电器设备的额定值知识目标：了解电路的三种工作状态，掌握电路在三种工作状态下的特征；了解电器设备的额定值。能力目标：学会区分电路所处的不同状态，掌握不同工作状态下的电压、电流及功率的计算方法。21开关闭合,接通电源与负载RREI0负载端电压（1）特征:1，负载状态IR0REUI①电流的大小由负载决定②在电源有内阻时，IUU=E–IR0当R0R时，则UE，表明当负载变化时，电源的端电压变化不大，即带负载能力强。221，负载状态P=PE–P负载取用功率电源产生功率内阻消耗功率③电源输出的功率由负载决定。负载大小的概念:负载增加指负载取用的电流和功率增加(电压一定)。IR0REUI23（2）电源与负载的判别根据U、I的实际方向判别电源：U、I实际方向相反，即电流从U“+”端流出，（发出功率）；负载：U、I实际方向相同，即电流从U“+”端流入，（吸收功率）。RU+_IIE+_U+_24例1：已知：方框代表电源或负载，U=220V，I=-1A试问：哪些方框是电源，哪些是负载？UI+-(a)UI+-(b)UI-+(c)UI-+(d)解：(a)电流从“+”流出，故为电源；(b)电流从“+”流入，故为负载；(c)电流从“+”流入，故为负载；(d)电流从“+”流出，故为电源。25电源外部端子被短接2，短路状态特征:0SREII电源端电压负载功率电源产生的能量全被内阻消耗掉短路电流（很大）U=0PE=P=I²R0P=01.短路处的电压等于零；U=02.短路处的电流I视电路情况而定。电路中某处短路时的特征:I+–U有源电路IR0REU026特征:开关断开3，空载状态I=0电源端电压(开路电压)负载功率U=U0=EP=01.开路处的电流等于零；I=02.开路处的电压U视电路情况而定。电路中某处断开时的特征:I+–U有源电路IRoREU027二，电气设备的额定值额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值三，电气设备的三种运行状态欠载（轻载）：IIN，PPN(不经济)过载（超载）：IIN，PPN(设备易损坏)额定工作状态：I=IN，P=PN(经济合理安全可靠)①额定值反映电气设备的使用安全性；②额定值表示电气设备的使用能力。例：灯泡：UN=220V，PN=60W电阻：RN=100，PN=1W28课题三常用的电路元件知识目标：了解固定电阻、电感、电容的命名方法，并掌握其标识方法。能力目标：能够对电阻、电感进行正确地识别与测量；能够对电容进行正确地识别与测量。29一，电阻元件1，定义：导体对电流阻碍作用的大小，是导体本身的一种性质。302，影响电阻大小因素：材料、长度、横截面积、温度等通常，银、铜、铝做导线，电木和橡胶做绝缘体。人体电阻的一般值是1000－2000欧。出汗时，人体的电阻值较小；干燥时，人体的电阻值较大。导线、开关、电流表－－电阻很小，可以看做没有电阻，R=0Ω。电压表－－电阻很大，可以看做断路，R=∞Ω。313，电阻分类：固定电阻器（R）：一经制成阻值不再改变。可变电阻器(RH)：在一定范围可调，使用时固定在某一值上。电位器(RP)：在一定范围内连续可调。32固定电阻器（R）：贴片电阻插件组排贴片组排一般电阻33可变电阻器(RH)：34电位器(RP)354，固定电阻的命名方法：365，固定电阻的标识：直标法色标法文字符号法直标法：将电阻的阻值和误差直接用数字和字母按一定的规律印在电阻上。色标法：在电阻上涂上不同的色环来表示电阻的标称值及误差。文字符号法376，电位器电位器电阻值随旋转角度变化规律：（1）X型：直线型；分压、调节电路（2）Z型：指数型；音量调节（3）D型：对数型；黑白度、对比度387，电阻测量（1）欧姆表原理E：干电池电动势r：干电池内阻G：电流表R:可变电阻红黑表笔之间为被测电阻，对给定的欧姆表I与被测电阻Rx有一一对应关系，故可以通过I的读数得到Rx值。（2）测量时要断开电路上的电源和被测电阻的一端。39二，电感元件1，电感定义：电流通过线圈时，线圈中形成的感应磁场会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。这种电流与线圈的相互作用关系称其为电的感抗，也就是电感。2，特点：储能/通直流，阻交流40回忆：电路板上的电感，您是否注意到过？413，电感器的分类（1）固定电感器、可变电感器（2）空心电感器、铁心电感器、磁芯电感器（3）自感线圈、互感线圈4，电感器命名（1）大多数电感器要根据要求自己设计、制作（2）命名由四部分组成5，固定电感器标识（1）直标法（2）色环标注法426，电感器的检查和测试（1）外观和绝缘的检查（2）测量其电阻，判断其是否短路、断路等43分频器：模拟分频器是音箱内的一种电路装置，用以将输入的模拟音频信号分离成高音、中音、低音等不同部分，然后分别送入相应的高、中、低音喇叭单元中重放。之所以这样做，是因为任何单一的喇叭都不可能完美的将声音的各个频段完整的重放出来。44低频扼流线圈：低频扼流圈用于电源和音频滤波。它通常有很大的电感，可达几个亨到几十亨，因而对于交变电流具有很大的阻抗。特点:利用自感系数大、电阻小的电感，其对低频交流电阻碍大，对高频交流电的阻大。想一想：高频扼流线圈的特点有哪些？45选频放大器：对某一段频率或单一频率的信号具有突出的放大作用，而对其他频率的信号具有较强抑制作用的放大器。应用举例：某高保真拾音器源于进口IC，多次滤波选频放大电路设计，具有噪声小、音色纯正的特点…46二，电容元件1，电容定义：一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷