汽车电工电子基础(第二版)--4.3-电容、电感及滤波电路

广州合赢教学设备有限公司4.3电容、电感及滤波电路项目四:汽车交直流电路广州合赢教学设备有限公司电感电感的作用变压器的定义、作用及变压比电容器电容器的充放电特性12345电容在电路中的作用滤波电路实施项目678广州合赢教学设备有限公司1.电感当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。我们把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，单位是“亨利”(H)，利用此性质制成的元件我们称为电感元件。电感器是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁芯、铁芯上绕制成的一组串联的同轴线匝，它在电路中用字母“L”表示。图4-21所示是常用电感器电路图形符号，图4-22所示是其实物图。图4-21常见电感器电路符号图4-22常见电感器实物图广州合赢教学设备有限公司2.电感的作用电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。我们知道，电生磁、磁生电，两者相辅相成，总是随同发生。当一根导线中拥有恒定电流流过时，总会在导线四周激起恒定的磁场。当我们把这根导线都弯曲成为螺旋线圈时，用中学学过的电磁感应定律，我们就能断定，螺旋线圈中发生了磁场。假如我们将这个螺旋线圈放在某个电流回路中，当这个回路中的直流电变化时，电感中的磁场也应该会发生变化，变化的磁场会带来变化的“新电流”，由电磁感应定律，这个“新电流”一定和原来的直流电方向相反，从而在短时刻内对于直流电的变化构成一定的抵抗力。只是，一旦变化完成，电流稳定后，磁场也不再变化，便不再有任何障碍发生。广州合赢教学设备有限公司3.变压器的定义、作用及变压比变压器是利用电感器的电磁感应原理制成的部件。在电路中用字母“Ｔ”表示，如图4-23所示。图4-23变压器原理图（1）变压器变压器是利用其一次(原)、二次(副)绕组之间圈数(匝数)比的不同来改变电压比或电流比，实现电能或信号的传输与分配。其主要作用是降低交流电压、提升交流电压、信号耦合、变换阻抗、隔离等。（2）变压器的作用广州合赢教学设备有限公司变压器的电压比n与一次、二次绕组的匝数和电压之间的关系如下:（3）电压比升压变压器的电压比n小于1。降压变压器的电压比n大于1。隔离变压器的电压比等于1。汽车发动机点火线圈采用的是升压方式，把低压直流电变成高压电击穿火花塞进行点火。广州合赢教学设备有限公司4.电容器电容器是两个金属电极中间夹一层绝缘材料(介质)构成的元件，它是一种储存电能的元件。电容(或称电容量)是表征电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1V所需的电量，称作电容器的电容。定义式:电容器从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质(就像一只水桶一样，你可以把水装进去，也可以把水放出来)。广州合赢教学设备有限公司电容器电路符号如图4-24所示，用字母C表示。在国际制单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号是F，常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)等，换算关系是:图4-24常见电容器电路符号广州合赢教学设备有限公司电容器的充放电特性：如图4-25所示ꎬ当开关在a位置时，外部电源接入电容器，电荷由电源转移到电容器，电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电，充好电的电容器两端有一定的电压，当开关在b位置时，电容器储存的电荷向电路释放，这个过程称为电容器的放电。充电和放电是逆过程。图4-25电容器充放电电路原理图5.电容器的充放电特性广州合赢教学设备有限公司交流电的特点:交流电不仅方向往复交变，它的大小也在按规律变化。电容器接在交流电源上，电容器连续地充电、放电，电路中就会流过与交流电变化规律一致(相位不同)的充电电流和放电电流。小容量的电容器，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容器往往是作滤波和存储电荷用，而且还有一个特点，一般1μF以上的电容器均为电解电容器，而1μF以下的电容器多为瓷片电容器，当然也有其他的电容器，比如独石电容器、涤纶电容器、小容量的云母电容器等。电解电容器有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极ꎬ作为正(＋)、负(－)极ꎬ与其他电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，而其他电容器则没有极性。图4-26所示为几种常见的电容器.6.电容在电路中的作用广州合赢教学设备有限公司图4-26所示为几种常见的电容器。图4-26常见的电容器广州合赢教学设备有限公司滤波电路常用于稳定整流电压，滤去电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路，如图4-27所示。7.滤波电路图4-27滤波电路广州合赢教学设备有限公司8.项目实施1）电容器的测量。2）电容器充放电特性实训。3）电感线圈特性实训。4）振荡电路特性实训。（1）任务布置广州合赢教学设备有限公司（2）任务准备实训指导书万用表可调锂电池模块组合电容发电机实训版板大容量电解电容板电容充放电实训板连接导线需要准备以下器材。广州合赢教学设备有限公司基本震荡电路板电压表、电流表积木板基本LC谐振电路板广州合赢教学设备有限公司步骤图示工作页1大电解电容器的测量:使用万用表电阻挡测量电容，大电解电容器由于容量大，充电过程很长，所以测量阻值变化时间____________,短路电容器重新测量，结果________，此现象说明2电解电容器的测量：使用万用表电阻挡测量，小电解电容器由于容量比较小，充电过程比较长，所以测量阻值变化时间_______，短路电容器重新测量，结果________，此现象说明______________1）电容器的测量。（3）任务步骤广州合赢教学设备有限公司步骤图示工作页3无极性电容器的测量：使用万用表电阻挡测量电容，无极性电容器由于容量很小，充电过程很短，所以测量阻值变化时间________，短路电容器重新测量，结果________，此现象说明________广州合赢教学设备有限公司步骤图示工作页1识读电路原理图，当开关拨向下端时电容器处于充电状态，调节电位器可以改变充电电流；当开关拨向上端时电容器处于放电状态，电流流经LED2用连接导线按照积木连接示意图连接成完整电路，注意连接前先关闭电源开关。2）电容器充放电特性实训。广州合赢教学设备有限公司步骤图示工作页3检查无误后接通电源，先把开关拨向下端，此时电容器处于__________状态，电容器两端电压的变化情况:________电流表的变化情况______；调节电位器，观察测量仪表的变化情况。此现象说明电容器充电过程是把电荷转移到电容器，充电快慢与充电电流有关，且电容器两端的电压不能突变。4把开关拨向上端，此时电容器处于________状态，LED的亮度变化______电压表的变化_____；电流表的变化_______，此现象说明电容器放电过程是原先电容器存储的电荷转移到外部，被负载所消耗，消耗的速度与负载的功率有关。如果把开关往复往左右拨，会出现什么现象。广州合赢教学设备有限公司步骤图示工作页1识读电路原理图，电感线圈和灯泡是____________连接。按照示意图连接好积木电路，在开关闭合的一瞬间，灯泡会________，说明电感线圈对电流有阻碍作用，阻碍过程是________。3）电感线圈特性实训。广州合赢教学设备有限公司步骤图示工作页2识读电路原理图，电感线圈和灯泡是____________连接。连接好示意图所示电路，通电之后当开关断开的一瞬间，灯泡会_______，同样说明电感线圈对电流有阻碍作用,这种过程是________；同时也说明电感线圈是一种储能元件。广州合赢教学设备有限公司步骤图示工作页1识读基本LC谐振电路特点，当开关拨向左端时，电阻器和电容器_________连接，接通电源后，电容器_________；当开关拨向右端时，电容器和电感器_________连接，产生高频振荡。知识链接：LC振荡电路，是指用电感器L、电容器C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号。LC振荡电路运用了电容器与电感器的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大、最小值，也就有了振荡。不过这只是理想情况，实际上所有电子元件都会有损耗，能量在电容器与电感器之间互相转化的过程中要么被损耗，要么泄漏出外部，能量会不断减小，直至能量耗尽。4）振荡电路特性实训。广州合赢教学设备有限公司步骤图示工作页2接入电源与示波表，调节示波表参数。接通电源后，开关先拨向左端，向电容器充电，然后开关拨向右端，观察波形。注意：由于振荡时间较短，波形持续时间很短。3识读基本振荡电路原理：利用继电器线圈与电容器组成串联谐振，通过开关接入电容器改变电容从而改变振荡频率。广州合赢教学设备有限公司步骤图示工作页4接通电源，先断开接入电容器，继电器线圈与自身触点产生振荡，振荡频率较慢，依次接入电容器，振荡频率明显变快。广州合赢教学设备有限公司检查项目结果或数据检查项目结果或数据检查项目结果或数据连线是否规范是否认真观察实训现象是否单独完成工作页是否出现异常现象测量数据是否准确是否严格执行6S管理（4）检查控制广州合赢教学设备有限公司