5电气控制电路及其在汽车中的应用

第五章电气控制电路及其在汽车中的应用5.1常用低压电器5.2三相电动机基本控制电路5.3车用低压电器电路5.4汽车传统点火系工作过程1）接触器、继电器和熔断器、点火开关和保险装置等常用低压电器的基本结构和工作原理。2）电动机顺序控制、行程控制、时间控制等基本控制电路。3）一般车用低压电器电路及其分析方法。4）汽车传统点火系的组成和工作过程。本章要点：第五章电气控制电路及其在汽车中的应用一、熔断器符号FU作用：电路的短路保护。5.1常用低压电器常见熔断器外形一般情况下，通过熔体的电流等于或小于额定电流的1．25倍时可以长期不熔断，超过其额定电流的倍数越大，熔体熔断的时间越短。熔断器选择FU(a)熔断器(b)易熔线熔断器和易熔线的图形符号汽车中另熔断装置二、汽车点火开关点火开关主要用来接通和切断点火电路，同时还用以控制起动机、发电机励磁、收放机、空调、刮水器、点烟器、仪表、信号灯、进气预热和其他电器设备电路。1）ON档——可接通仪表和点火系统、暖风装置、刮水器、转向灯等电路。2)ACC档——接通收放机和点烟器电路。3)START档——可接通起动电路，起动发动机后自动回到ON位置。4）LOCK档——为断电且转向器联锁机构锁止位置。5）HEAT档——预热档，柴油车上使用。常用表格表示法来表征5个触点的通断关系汽车灯组合开关三、接触器用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。动画1、3-辅助触头；2-主触头；4-动铁心；5-静铁心；6-线圈；7、8-弹簧利用电磁铁的吸引力而使触点动作由电磁铁和触点组组成。图形符号线圈KM用于主电路流过的大电流(需加灭弧装置)用于控制电路流过的小电流(无需加灭弧装置)KM动合(常开)辅助触点动断(常闭)辅助触点KM注意：属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示动合(常开)主触点KM例如CJ20系列接触器的额定电压有220V、380V、660V、1140V，额定电流有10A、16A、25A、40A、63A等十种等级，辅助触点的额定电流一般规定为5A。例如接触器的线圈额定电压应与控制电路的电压匹配，接触器额定电流一般应大于电动机额定电流。注意接触器的额定电压、额定电流及触点数量。考虑其额定值与电路参数之间的匹配。选用接触器三、继电器继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别在于：接触器的主触点可以通过大电流；继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。继电器的输入信号可以是电压、电流等电量，也可以是热、速度、油压等非电量。继电器的输出信号都是触点动作，使输出量发生预定的变化。1.中间继电器中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控制线路。通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。KA线圈动合触头KA动断触头KA在汽车电路中常用的继电器有：喇叭继电器、起动继电器、闪光(转向)继电器、刮水继电器等。2.热继电器用于电动机的过载保护。外形图形符号~发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件杠杆热继电器工作原理双金属片常闭触头动画3．干簧式继电器由既导磁又导电材料做成的簧片组成的开关元件，玻璃管内充有惰性气体。管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的动合或动断触点。干簧管励磁线圈组成干簧管特点结构当绕在干簧管上的线圈通电后形成磁场使簧片磁化时，簧片接点就会感应出极性相反的N极和S极。由于磁极极性相反而相互吸引，当吸引的磁力超过簧片的抗力时，分开的接点便会吸合；当磁力减小到一定值时，在簧片抗力的作用下接点又恢复到初始状态。这样起到一个开关的作用。工作原理干簧继电器还可以用永磁体来驱动，反映非电信号，用作限位及行程控制以及非电量检测等。5.2三相电动机的基本控制电路继电—接触器控制基本环节起动运转控制正反转控制顺序控制时间控制主电路控制电路热继电器发热元件接触器主触点接触器线圈接触器辅助触点一、起动、停转控制电路热继电器动断触点刀开关保险丝停止按钮起动按钮合上刀开关起动1.工作过程KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2,KM线圈通电，KM主触点闭合，电动机运转。通电转动自锁松开起动按钮SB2利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁动画通电转动停车按下停止按钮SB1,KM线圈断电KM主触点断开,电动机停转。KM辅助触点断开，取消自锁。去掉KM辅助触点,实现点动控制。停转断电控制电路2.电动机的保护热继电器过载保护保险丝短路保护零压、欠压保护主电路控制电路接触器线圈热继电器动断触点二、正反转控制电路利用两个接触器和三个按钮组成正反转控制电路正转接触器反转接触器将三根电源线中的L1、L2对调即可实现反转闭合刀开关Q→按正转按钮SB2→接触器KM1线圈通电→电动机M正转工作过程：互锁互锁：在正转的控制电路中接入反转接触器的的动断触点，或在反转的控制电路中接入正转接触器的动断触点。KM1主触点闭合→M起动KM1动合触点闭合→触点自锁KM1动断合触点断开→互锁→即使按反转按钮SB3，接触器KM2线圈也不能得电。FR2三、顺序控制电路要求：1、在车床的主轴工作之前，必须先起动油泵电动机M1，使润滑系统有足够的润滑油以后，方能起动主轴电动机M2。2、主轴电动机M2停车后，油泵电动机M1方可停车，以免因润滑油不足而损坏工件或设备。在装有多台电动机的生产机械上，有时必须按一定的顺序起动，方能保证工作安全。闭合刀开关QS→按起动按钮SB2→接触器KM1线圈通电→KM1主触点闭合→M1电动机起动KM1常开辅助触点闭合→自锁→M1长动，为M2电动机起动提供可能。工作过程：运行→按起动按钮SB4→接触器KM2线圈通电→KM2主触点闭合→M2电动机起动KM2动合触点闭合→自锁→M2长动工作过程：停止主轴电动机接触器KM2的动合触点与油泵电动机的停止按钮SB1并联在一起，只有在主轴电动机停止运转，接触器KM2失电，其动合触点断开，此时按下油泵电动机的停止按钮SB1，油泵电动机才能停止运行。确保油泵电动机先起动，主轴电动机后起动；停止时，主轴电动机先停止，油泵电动机后停止的顺序控制。KM2SBKM2SBKM1FR1FR2KM1举例：两条皮带运输机分别由两台笼型异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？起动：通电通电闭合闭合SBKM1FR1例：两条皮带运输机分别由两台笼型异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？KM2SBKM2FR2KM1停止：断电断电断开断开四、时间控制电路时间控制，就是采用时间继电器进行延时控制,以达到需要的不同目的。例如三相笼型异步电动机的Y-△起动，实现电动机起动时的Y联接，经过—定时间，待转速上升到接近额定值时自动进行△联接运行。通电延时的空气式时间继电器延时触点瞬时触点通电延时时间继电器两个延时触头：延时断开的动断触点延时闭合的动合触点还有两个瞬时触头，即通电后瞬时动作。断电延时的空气式时间继电器两个延时触头：延时闭合的动断触点延时断开的动合触点还有两个瞬时触头，即通电后瞬时动作。断电延时时间继电器延时触点瞬时触点笼型电动机Y-△起动控制线路分析通电延时时间继电器KT的两个触点：一个延时断开的动断触点和一个瞬时闭合的动合触点。运行时KM2触点闭合双联复合按钮起动时KM3触点闭合起动按钮SB2是双联复合按钮，一个动合触点，一个动断触点。KM1、KM2、KM3是三个交流接触器。起动时KM3工作，电动机接成Y形。运行时KM2工作，电动机接成△形。Y-△起动控制线路工作过程分析合上电源开关，按下起动按钮SB2，Y形起动，KT开始延时。电动机Y起动KT延时断开的动断触点断开，KM1线圈失电KM2线圈通电，KM3线圈失电，定子绕组变成△形联结，为△运行做准备。由于KM3动断辅助触点的重新闭合，KM1线圈又得电．其主触点重新闭合。电动机便在△形联结下运行。通电通电通电不通电断电Y起动结束通电断电△形运行笼型电动机Y-△起动控制线路特点在接触器KM1断电的情况下进行Y-△换接，这样可以避免当KM3的动合触点尚未断开时，KM2已吸合而造成电源短路；同时接触器KM3的动合触点在无电下断开，不发生电弧，可延长使用寿命。5.3汽车低压电路分析一、汽车电路概述1.汽车电路特点1）低压2）直流额定电压6V、12V、24V，汽油机普遍采用12V电源，柴油机多采用24V。汽车运行中的电压，一般12V系统为14V，24V系统的为28V。蓄电池、交流发电机+整流电路（发电机与蓄电池并联，蓄电池负极必须搭铁。蓄电池正极经电流表（或直接）接法电机正极，蓄电池静止电动势常在11.5V～13.5V，发电机输出电压常限定在13.8V～15V之间（24V电系28V~30V）。发电机工作时正常电压比蓄电池电压高0.3～3.5V，这主要是为了克服线路压降，使蓄电池充电时既能充足，又不至于过度充电。）蓄电池正极线直接与各用电设备连接，蓄电池负极线直接搭在车架金属机件上，用电设备的负极线也就近搭在车架金属机件上，利用发动机和汽车底盘（粱架）的金属体作公共通道。这种负极线与车体相连接的方式就称为搭铁，也称为接地或接铁。负极搭铁具有对电子器件干扰少，对车架及车身电化学腐蚀小，联接牢固的优点，现在绝大多数汽车是负极搭铁。这些搭铁线形式与普通导线有所不同，一般是扁平的铜质或铝质编织线，电流承载量大。3）负极搭铁4）单线并联电源到用电设备只用一根导线连接，而用金属机件作为另一根公共回路线的连接方式称为单线制。绝大部分用电设备都是并联在电源上。故当一条支路发生故障时，并不影响其他支路设备的正常工作。举例：常用照明系统电路低压直流负极搭铁单线并联（1）认真读几遍图注，熟悉电气图形符号、电路标记符号。（2）牢记汽车电路特点：直流低压、负极搭铁、单线并联制。（3）读图的第一步将局部电路从全车电路中分离出来（4）牢记回路原则。电路读图的目的是找出正确回路，确定回路中的导线、插座、保险、继电器及各种元件，从而分析故障点。（5）继电器电路要分别分析继电器线圈与触点所在回路。2．识读汽车电路图的一般要领装用单只喇叭时，喇叭电流通常是直接由按钮控制的。汽车上装有两个喇叭时，由于消耗的电流过大，如果直接用喇叭按钮操纵，按钮容易烧坏，为此采用了喇叭继电器。1、喇叭继电器电路喇叭电池喇叭继电器按钮二、汽车电路分析喇叭继电器电路由继电器和喇叭６、电池４、按钮３等组成。电路组成喇叭继电器电路常开触点闭合利用继电器的常开触点、电喇叭、蓄电池等构成喇叭的驱动电路。当按下喇叭按钮，继电器线圈得点，继电器常开触点闭合，蓄电池电压加至喇叭。就是利用铁心线圈的小电流控制继电器的常开触点流经的大电流，从而保护喇叭开关。工作原理线圈得电喇叭响喇叭继电器的作用二、汽车电路分析动画2、电动门窗•电动车窗可使驾驶员或乘客利用开关升降车窗玻璃，操作简便、安全。所有车窗系统都装有两套控制开关，一套装在仪表板上，为总开关，它由驾驶员控制每个车窗升降。另一套分别装在每个车窗中部，为分开关，可由乘客进行操纵。电动车窗主要由车窗升降器、电动机、继电器、开关等组成。其中使用的电动机有永磁电动机和串励电动机，电动机必须双向运转，可以实现车窗的上升和下降运动。不同车型所采用的电动车窗的电机及其控制电路各不相同。电机可分成直接搭铁式和控制搭铁式两种。组成控制1-支架安装位置；2-电动机安装位置；3-固定架；4-联轴缓冲器；5-电动机；6-卷丝筒；7-盖板；8-调整弹簧；9-绳索结构；10-玻璃安装位置；11-滑动支架；12-弹簧套筒；13-安装缓冲器；14-铭牌位置；15-均压孔；16-支架结构。钢丝滚筒式电动车窗升降器