《汽车电路分析》课件.ppt

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1、汽车电工电子技术基础汽车电工电子技术基础制作:姜丹丹第一章第一章 直流电路直流电路1.理解电路的组成和作用。理解电路的组成和作用。2.熟悉电路基本物理量的含义。熟悉电路基本物理量的含义。3.理解电路基本定律，会利用基尔霍夫定律解决复杂电路问题。理解电路基本定律，会利用基尔霍夫定律解决复杂电路问题。学学学学习习要求要求要求要求第一章第一章 直流电路直流电路电路电路就是电流流通的路径。它是由若干电气设备或元件按照一定方式就是电流流通的路径。它是由若干电气设备或元件按照一定方式用导线联结而成的，通常由电源、负载和中间环节三个部分组成。用导线联结而成的，通常由电源、负载和中间环节三个部分组成。1.1

2、1.1 1.1 电路的基本知识电路的基本知识电路的基本知识1.1.1 电路的组成第一章第一章 直流电路直流电路电路从基本功能上分为电力电路和信号电路两类。电路从基本功能上分为电力电路和信号电路两类。电力电路电力电路，其主要作用是电能的传输和转换。如把发电厂电机组产，其主要作用是电能的传输和转换。如把发电厂电机组产生的电能，通过变压器、输电线路送到千家万户的电力系统。生的电能，通过变压器、输电线路送到千家万户的电力系统。信号电路信号电路，其主要作用是信号的传输和处理。如各种物理量的测量，其主要作用是信号的传输和处理。如各种物理量的测量电路、放大电路电路、放大电路，声音、图像或文字处理电路。，声音

3、、图像或文字处理电路。1.1.2 电路的作用1.1 1.1 1.1 电路的基本知识电路的基本知识电路的基本知识第一章第一章 直流电路直流电路1.21.2电路的基本物理量电路的基本物理量电路的基本物理量电流电流是由带电粒子有规则的定向运动而形成的，其大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。交流电流i：大小或方向随时间变化的电流；直流电流I：不随时间变化的电流。单位：安培（A）、毫安（mA）、微安（uA）电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。电流参考方向：就是任意选定一个方向作为电流的方向。电流的参考方向一般用实线箭头表示。第一章第一章 直流电路直流电路电电路路中中a、b两两点点

4、间间的的电电压压：在在数数值值上上等等于于电电场场力力把把单单位位正正电电荷荷从从电电路路中中a点点移移动到动到b点所做的功，用点所做的功，用Uab表示。表示。电压的实际方向电压的实际方向：由高电位端指向低电位端，即指向电位降低的方向。：由高电位端指向低电位端，即指向电位降低的方向。电压的参考方向电压的参考方向：在电路图上所标出的也都是电压的参考方向。：在电路图上所标出的也都是电压的参考方向。电压与电动势 1.21.2电路的基本物理量电路的基本物理量电路的基本物理量第一章第一章 直流电路直流电路电电动动势势是是用用来来表表示示电电源源力力移移动动单单位位正正电电荷荷做做功功本本领领的的物物理理

5、量量。电电源源的的电电动动势势，在在数数值值上上等等于于电电源源力力把把正正电电荷荷从从负负极极（低低电电位位）经经由由电电源源内内部部移移到到电电源的正极（高电位）所做的功。源的正极（高电位）所做的功。电压与电动势 1.21.2电路的基本物理量电路的基本物理量电路的基本物理量第一章第一章 直流电路直流电路单位单位：伏特（：伏特（V）、千伏（）、千伏（kV）、毫伏（）、毫伏（mV）。）。电压与电动势 1.21.2电路的基本物理量电路的基本物理量电路的基本物理量第一章第一章 直流电路直流电路参考点：参考点：电路中任意一点，参考点的电位为零电路中任意一点，参考点的电位为零。电电位位V：电电场场力力

6、把把单单位位正正电电荷荷从从电电路路中中某某点点移移到到参参考考点点所所做做的的功功称称为为该该点点的的电电位位。电路中某点的电位即为该点与参考点之间的电压电路中某点的电位即为该点与参考点之间的电压。电电压压与与电电位位的的关关系系：电电压压是是绝绝对对的的，电电位位是是相相对对的的。参参考考点点选选取取不不同同，电电路路中中各点的电位也不同，但任各点的电位也不同，但任意两点间的电位差（电压）不变意两点间的电位差（电压）不变。1.2.3 电位 1.21.2电路的基本物理量电路的基本物理量电路的基本物理量第一章第一章 直流电路直流电路1.2.3 电位 1.21.2电路的基本物理量电路的基本物理量

7、电路的基本物理量第一章第一章 直流电路直流电路功率：功率：单位时间内消耗的电能称为电功率（简称功率）。单位时间内消耗的电能称为电功率（简称功率）。功率的单位：功率的单位：瓦特，简称瓦（瓦特，简称瓦（W）。）。说明：说明：某一段电路，在某一段电路，在U和和I取关联参考方向时，功率取关联参考方向时，功率P=UI；在；在U和和I取非关联参考取非关联参考方向时，功率方向时，功率P=-UI。当当P0时，表明元件吸收功率；当时，表明元件吸收功率；当P0，该元件为有源元件，否则为无源元件。在工程实际，该元件为有源元件，否则为无源元件。在工程实际中，常用千瓦时中，常用千瓦时(kWh)，俗称，俗称“度度”表示电

8、能的单位。表示电能的单位。1.2.3 功率 1.21.2电路的基本物理量电路的基本物理量电路的基本物理量第一章第一章 直流电路直流电路1.3.1 欧姆定律 欧欧姆姆定定律律：电电路路的的基基本本定定律律之之一一，指指流流过过电电阻阻的的电电流流与与加加在在电电阻阻两两端端的的电电压压成成正正比，与电阻成反比。比，与电阻成反比。U=IR线性器件：线性器件：元件的电压和电流之间的关系满足欧姆定律；元件的电压和电流之间的关系满足欧姆定律；非线性器件：非线性器件：器件的电压和电流之间的关系不满足欧姆定律时。器件的电压和电流之间的关系不满足欧姆定律时。1.31.3电电路的基本定律路的基本定律路的基本定律

9、路的基本定律第一章第一章 直流电路直流电路1.3.2 基尔霍夫定律 1电路中几个专用名词电路中几个专用名词支路：电路中由一个元件或多个元件组成的一条路径，可以流过独立电流时，就称这条路径为一条支路。节点：三条或三条以上支路的联结点称为节点。回路：由若干条支路所组成的闭合路径称为回路。1.31.3电电路的基本定律路的基本定律路的基本定律路的基本定律第一章第一章 直流电路直流电路1.3.2 基尔霍夫定律 2基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律电流定律（电流定律（KCL）在任一时刻，通过电路中任一节点的各支路电流的代数和恒等于零。在任一时刻，通过电路中任一节点的各支路电流的代数和恒等于零。I=0在任一时

10、刻，流入电路中任一节点的各支路电流的代数和等于流出该节点的各支路在任一时刻，流入电路中任一节点的各支路电流的代数和等于流出该节点的各支路电流的代数和。电流的代数和。Ii=Io电流的正负号的规定：电流的正负号的规定：首先选定各支路电流的参考方向。首先选定各支路电流的参考方向。流进节点电流为正，流出节点电流为负。流进节点电流为正，流出节点电流为负。1.31.3电电路的基本定律路的基本定律路的基本定律路的基本定律第一章第一章 直流电路直流电路1.3.2 基尔霍夫定律 3基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律电压定律（电压定律（KVL）在任一时刻，对电路中的任一闭合回路，沿任意绕行方向一周所有支路电压的代数

11、在任一时刻，对电路中的任一闭合回路，沿任意绕行方向一周所有支路电压的代数和等于零。和等于零。U=0电压的正负号的规定：电压的正负号的规定：首先任意规定回路的绕行方向。首先任意规定回路的绕行方向。标明各支路电压的参考方向。标明各支路电压的参考方向。凡支路凡支路电压参考方向电压参考方向与回路绕行方向一致者，此电压前面取与回路绕行方向一致者，此电压前面取“+”号；反之，此号；反之，此电压前取电压前取“-”号。号。1.31.3电电路的基本定律路的基本定律路的基本定律路的基本定律第一章第一章 直流电路直流电路1.4支路电流法支路电流法支路电流法：支路电流法：支路电流法：支路电流法：以支路电流为未知量、应

12、用基尔霍夫以支路电流为未知量、应用基尔霍夫以支路电流为未知量、应用基尔霍夫以支路电流为未知量、应用基尔霍夫 定律（定律（定律（定律（KCLKCL、KVLKVL）列方程组求解。）列方程组求解。）列方程组求解。）列方程组求解。对上图电路对上图电路对上图电路对上图电路支路数：支路数：支路数：支路数：b b=3 =3 结点数：结点数：结点数：结点数：n n=2=2b ba a+-E E2 2R R2 2+-R R3 3R R1 1E E1 1I I1 1I I3 3I I2 2回路数回路数回路数回路数 =3 =3 单孔回路（网孔）单孔回路（网孔）单孔回路（网孔）单孔回路（网孔）=2=2若用支路电流法求

13、各支路电流应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程第一章第一章 直流电路直流电路1.1.在图中标出各支路电流的参考方向在图中标出各支路电流的参考方向在图中标出各支路电流的参考方向在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路循行方向。，对选定的回路标出回路循行方向。，对选定的回路标出回路循行方向。，对选定的回路标出回路循行方向。2.2.应用应用应用应用 KCL KCL 对结点列出对结点列出对结点列出对结点列出 (n n1)1)个独立的结点电流方程。个独立的结点电流方程。个独立的结点电流方程。个独

14、立的结点电流方程。3.3.应用应用应用应用 KVL KVL 对回路列出对回路列出对回路列出对回路列出 b b(n n1)1)个独立的回路电压方程（个独立的回路电压方程（个独立的回路电压方程（个独立的回路电压方程（通常可取通常可取通常可取通常可取网孔网孔网孔网孔列出列出列出列出）4.4.联立求解联立求解联立求解联立求解 b b 个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。b ba a+-E E2 2R R2 2+-R R3 3R R1 1E E1 1I I1 1I I3 3I I2 2对结点对结点对结点对结点 a a：例例例例1 1：I I1

15、1+I I2 2 I I3 3=0=0对网孔对网孔对网孔对网孔1 1：对网孔对网孔对网孔对网孔2 2：I I1 1 R R1 1+I I3 3 R R3 3=E E1 1I I2 2 R R2 2+I I3 3 R R3 3=E E2 2支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤:1.4支路电流法支路电流法第一章第一章 直流电路直流电路内容：对内容：对外电路外电路来说，任何一个线性来说，任何一个线性有源有源二端（两个端子）网络，均可以用一个二端（两个端子）网络，均可以用一个理想电压源理想电压源E E和一个电阻元件和一个电阻元件R0R0串联的有源支路来等效代

16、替，其电压源串联的有源支路来等效代替，其电压源E E等于等于线性有源二端网络的线性有源二端网络的开路电压开路电压U Uabab，（即将负载断开后，（即将负载断开后a a、b b两端的电压），两端的电压），电阻元件的阻值电阻元件的阻值R R0 0等于线性有源二端网络等于线性有源二端网络除源除源后两个外引端子间的等效电阻后两个外引端子间的等效电阻R Rabab。适用范围适用范围：只求解复杂电路中的某一条支路电流或电压时。只求解复杂电路中的某一条支路电流或电压时。1.5 戴维南定理戴维南定理示例电路图戴维南定理示例电路图第一章第一章 直流电路直流电路有源二端网络有源二端网络：二端网络中二端网络中含有

17、含有电源电源无源二端网络无源二端网络：二端网络中二端网络中没有没有电源电源ABAB注意：戴维南定理中的戴维南定理中的“等效代替等效代替”，是指对，是指对端口以外的端口以外的部分部分“等效等效”，即，即对相同外接负载对相同外接负载而言，而言，端口电压和流端口电压和流出端口的电流出端口的电流在在等效前后保持不变等效前后保持不变。1.5 戴维南定理第一章第一章 直流电路直流电路R1R3+_R2R4R5UI5R5I5R1R3+_R2R4U等效电路有源二端网络例例已知：R1=20、R2=30 R3=30、R4=20 U=10V求：当 R5=16 时，I5=?1.5 戴维南定理第一章第一章 直流电路直流电

18、路先求等效电源先求等效电源U US S及及R R0 0I520+_AB30302010V16U UOCOC20+_A A+_30302010VB BC CD D1.5 戴维南定理第一章第一章 直流电路直流电路再求输入电阻再求输入电阻R RABAB 恒压源被短接后，恒压源被短接后，C C、D D成为一点，电阻成为一点，电阻R R1 1和和 R R2 2 、R R3 3 和和 R R4 4 分别并联后相串联。分别并联后相串联。即：即：R0=RAB=20/3030/20 =12+12=24 得原电路的戴维南等效电路得原电路的戴维南等效电路C CR R0 020A A303020B BD DA2V24

19、+_16I5B由全电路欧姆定律可得：1.5 戴维南定理课堂例题学习单元二电路的分析与计算学习单元二电路的分析与计算第一章第一章 直流电路直流电路1.6.1 蓄电池的结构1.61.6车车用直流用直流用直流用直流电电源源源源蓄蓄蓄蓄电电池池池池车用蓄电池是一种直流可逆电池，工作时可以把电能转变为化学能储存起来，也可以把化学能转变为电能释放出来。第一章第一章 直流电路直流电路1.6.1 蓄电池的结构1.蓄电池的主要用途蓄电池的主要用途在起动发动机期间，它为起动系统、点火系统、电子燃油喷射系统和汽车的其在起动发动机期间，它为起动系统、点火系统、电子燃油喷射系统和汽车的其它电气设备供电；它电气设备供电；

20、当发动机停止运转或低怠速运转的时候，由它给汽车用电设备供电；当发动机停止运转或低怠速运转的时候，由它给汽车用电设备供电；当出现用电需求超过发电机供电能力时，蓄电池也参加供电；当出现用电需求超过发电机供电能力时，蓄电池也参加供电；蓄电池起到了整车电气系统的电压稳定器的作用，能够缓和电气系统中的冲击蓄电池起到了整车电气系统的电压稳定器的作用，能够缓和电气系统中的冲击电压，保护汽车上的电子设备；电压，保护汽车上的电子设备；在发电机正常工作时，蓄电池将发电机发出多余的电能存储起来在发电机正常工作时，蓄电池将发电机发出多余的电能存储起来充电。充电。1.61.6车车用直流用直流用直流用直流电电源源源源蓄蓄

21、蓄蓄电电池池池池第一章第一章 直流电路直流电路1.6.1 蓄电池的结构2.蓄电池的结构蓄电池的结构汽车蓄电池由单个的单格电池组成。单格电池由正极板、负极板、隔板、电解液、汽车蓄电池由单个的单格电池组成。单格电池由正极板、负极板、隔板、电解液、电池盖板、加液孔塞和电池外壳组成。电池盖板、加液孔塞和电池外壳组成。极板极板：蓄电池极板由栅架和活性物质组成，活性物质填充在铅锑合金的栅架上。：蓄电池极板由栅架和活性物质组成，活性物质填充在铅锑合金的栅架上。极板是蓄电池的核心部分，它分正极板和负极板。极板是蓄电池的核心部分，它分正极板和负极板。隔板隔板：为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池内部正负极板应尽可

22、能的靠近，：为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池内部正负极板应尽可能的靠近，但为了避免彼此接触造成短路，正负极板之间要用隔板隔开。但为了避免彼此接触造成短路，正负极板之间要用隔板隔开。电解液：电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质，由化学用纯硫酸和蒸电解液：电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质，由化学用纯硫酸和蒸馏水按一定的比例配制而成。馏水按一定的比例配制而成。外壳外壳：蓄电池的极板组、隔板、电解液装在外壳中，外壳应耐酸、耐热、耐震：蓄电池的极板组、隔板、电解液装在外壳中，外壳应耐酸、耐热、耐震动冲击。动冲击。1.61.6车车用直流用直流用直流用直流电电源源源源蓄蓄蓄蓄电电池池池池第一章

23、第一章 直流电路直流电路1.6.1 蓄电池的使用与维护1.蓄电池的正确使用蓄电池的正确使用不要连续使用起动机。不要连续使用起动机。安装和搬运蓄电池时，应轻搬轻放，不可敲打或在地上拖拽。蓄电池在汽车上安装和搬运蓄电池时，应轻搬轻放，不可敲打或在地上拖拽。蓄电池在汽车上应固定牢靠、以防行车时振动和移位。应固定牢靠、以防行车时振动和移位。冬季使用的注意事项冬季使用的注意事项冬季使用蓄电池时应特别注意保持其处于充足电状态。冬季使用蓄电池时应特别注意保持其处于充足电状态。冬季补加蒸馏水，应在充电前进行。冬季补加蒸馏水，应在充电前进行。冬季在起动冷态发动机前，应进行预热，以减少起动阻力矩。冬季在起动冷态发

24、动机前，应进行预热，以减少起动阻力矩。冬季适当调高调节器的调节电压，但仍需避免过量充电。冬季适当调高调节器的调节电压，但仍需避免过量充电。要经常检查蓄电池的电解液和蓄电池的放电情况。要经常检查蓄电池的电解液和蓄电池的放电情况。1.61.6车车用直流用直流用直流用直流电电源源源源蓄蓄蓄蓄电电池池池池第一章第一章 直流电路直流电路1.6.2 蓄电池的使用与维护2.蓄电池的维护蓄电池的维护 经常清除蓄电池表面的灰尘污物。经常清除蓄电池表面的灰尘污物。经常疏通加液孔盖上的通气孔。经常疏通加液孔盖上的通气孔。检查各单格内电解液的液面高度。检查各单格内电解液的液面高度。检测蓄电池存放电程度。检测蓄电池存放

25、电程度。根据当时的季节，及时调整电解液密度。根据当时的季节，及时调整电解液密度。放完电的蓄电池在放完电的蓄电池在24h内应及时充电。内应及时充电。停驶车辆的蓄电池，每两个月应进行一次补充充电。停驶车辆的蓄电池，每两个月应进行一次补充充电。拆卸蓄电池电缆时，应先拆下蓄电池负极，再拆下蓄电池正极；安装蓄电池电拆卸蓄电池电缆时，应先拆下蓄电池负极，再拆下蓄电池正极；安装蓄电池电缆时，应先安装蓄电池正极，再安装蓄电池负极，以免拆卸过程中造成蓄电池断缆时，应先安装蓄电池正极，再安装蓄电池负极，以免拆卸过程中造成蓄电池断路。路。1.61.6车车用直流用直流用直流用直流电电源源源源蓄蓄蓄蓄电电池池池池第一章第一章 直流电路直流电路1.电路。电路。2.基本物理量。基本物理量。电流。电流。电压。电压。电动势。电动势。电位。电位。功率。功率。3.参考方向参考方向4.基本定律。基本定律。KCL。KVL。5.汽车蓄电池的使用与维护。汽车蓄电池的使用与维护。项项目小目小目小目小结结ThankYou!