空调客车电气基础知识

空调客车电气基础知识第一节电子元件按照物质的导电能力不同，将其可分为导体、绝缘体和半导体。半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的。常见的半导体材料有硅和锗等。有P型半导体（空穴型半导体）和N型半导体（电子型半导体）。可将半导体制成具备多种性能的电子元器件，如二极管、三极管、热敏元件、光敏元件等。一、PN结及其单向导电性1、定义：用特殊工艺把P型和N型半导体结合在一起，在交界面上形成的特殊带电薄层称作PN结。2、单向导电性：在PN结上加正向电压时（电源正极与P区相连，负极与N区相连），PN结导通；在PN结上加反向电压时，PN结截止。这就是PN结的单向导电性。此特性使PN结成为构成各种半导体器件的基础结构。二、二极管1.结构：在PN结两端接上金属引线，然后再封装在管壳内，就制成了半导体二极管，也称晶体二极管。P区引出端叫正极（又称阳极），N区引出端叫负极（又称阴极）。文字符号为：“V”，图形符号中箭头表示PN结正向电流的方向。图形符号为如图所示：PNP型半导体N型半导体PN结PN结示意图V二极管的图形符号2.类型：按材料分类，有硅二极管和锗二极管两类；按PN结的结构特点分类，有点接触型（PN结面积小）和面接触型（PN结面积大）两类；按用途分类，有普通二极管、稳压二极管、光敏二极管、热敏二极管、发光二极管等。3.二极管的特性：具有单向导电性，只允许电流从正极流向负极，而不允许电流从负极流向正极。二极管伏安特性曲线特点：正向导通特性、反向截止特性和反向击穿特性。4.主要参数：最大整流电流IFM、最高反向工作电压URM。5.二极管的简单测试：根据二极管正向电阻小、反向电阻大的特点测量。测量小功率二极管使，一般用万用表R×100Ω或R×1kΩ两档，两表笔分别测试二极管的正反向电阻，若两次测得的电阻值差很大，则表明二极管使正常的，所测电阻小的那次为正向电阻值，与黑表笔（即表内电池正极）相接触的是二极管的正极，红表笔接触的是负极。若两次测得的电阻值都小，表明管子内部已经短路；若两次测得的阻值都很大，则表明管子内部已经短路。6.二极管的应用：利用二极管的单向导电性，将交流电整流成直流电。（1）单相半波整流电路：U=0.45U2（2）单相桥式整流电路：UL=0.9U2交流U2+——直流UL交流U2+—交流U1VT直流U（3）三相桥式整流电路：UL=2.34U27.特殊二极管（1）稳压二极管A、组成：由PN结构成，是一种特殊型式的二极管，内部结构与二极管有所不同，属于面结合型半导体硅二极管。B、特性：在不超过允许通过的最大电流条件下，可以工作在反向击穿状态，而管子两端的电压几乎保持恒定，这就是所谓的稳压。可以用来稳定负载两端的电压。C、图形符号D、工作条件：必须与负载串联；必须承受反向电压；必须串联限流电阻起电压调节作用。（2）发光二极管发光二极管（又称LED）是具有一个PN结的半导体光电器件。它与普通二极管一样具有单向导电性，当有足够的正向电流通过PN结时，便会发光。常被用于交流电源指示。+——交流U2直流UL稳压管的图形符号阴极阳极VD-VD发光二极管的符号+三、三极管1.外形和结构半导体三极管是由三个区和两个PN结构成的半导体器件，简称三极管。三个区分别为发射区、基区、集电区。由发射区、基区、集电区各引出三个极，分别叫发射极、基极和集电极，依次用E，B，C表示。2.分类按结构组成分三极管可分为NPN型和PNP型；按所用材料的不同，分为硅管和锗管；按功率大小可分为为小、中、大功率管；按用途的不同，分为放大管和开关管等。4.三极管的放大作用常用放大电路有多种，其核心元件都是三极管。当三极管的发射结正偏，集电结反偏时，三极管基极电流的微小变化，会引起集电极电流的较大变化，因此，可通过基极电流的大小来控制集电极电流，这就是三极管的电流放大作用。三极管放大的实质是以微小电流控制大电流，放大后的信号的能量是电源提供的，而不是凭空增加的。所以三极管是一种以小控大，以弱控强的器件。常见应用如麦克风、扬声器、蜂鸣器等。三极管电流放大的条件：发射结加正向电压，集电结加方向电压，也就是说三极管放大的条件是发射结正偏，集电结反偏。将集电极与基极电流的比值称为电流放大系数，用β表示。三极管三个极的电流关系：IE=IB+IC5.三极管的三种工作状态（1）放大状态ENPN集电区基区发射区集电结发射结CBBCENPN型三极管EPNP集电区基区发射区集电结发射结CBBCEPNP型三极管放大状态的条件：发射结正偏，集电结反偏。（2）截止状态截止状态的条件：发射结、集电结反偏。（3）饱和状态饱和状态的条件：发射结正偏，集电结正偏。当三极管处于截止状态时，三极管相当于开关的断开状态；当三极管处于饱和状态时，三极管相当于开关的接通状态。只要控制基极电流，即可使三极管处于截止或饱和导通状态，起到电路的开关作用。四、可控硅可控硅具有一般二极管的单向导电性外，还具有良好的控制特性，即可控硅的导通是由控制极控制的。可控硅是P型和N型半导体以P—N—P—N的顺序迭合而成的四层半导体器件。它共有三个极，从外层P型半导体引出的是阳极，从外层N型半导体引出的是阴极，从中间层P型半导体引出的是控制极。可控硅文字符号为V，可控硅的结构和图形符号如图所示：可控硅获得导通必须具备的两个条件：1、阳极电位比阴极电位高，并大于它的起始电压。2、控制极加有合适的触发信号。可控硅一旦触发导通，控制极将失去作用。可控硅截止的条件：1、阳极电位等于或小于阴极电位。2、阳极电流减小至维持电流值以下。PNPN阳极A阴极K控制极GAKG可控硅结构及电路中的符号五、电容器电容器是一种贮存电荷的电器元件。是由绝缘体（电介质）分隔开的两个导体（极板）的组合。容量用C表示，单位是F（法「拉」，简称法），实际应用中常用微法（μF）与皮法（pF）表示。1F=106μF=1012pF。电容器可以并联或串联使用。并联时的等效电容为各个电容之和，总耐压值等于各个相同型号电容器的耐压值之和；串联使用时的等效电容的倒数为各个电容倒数的和，耐压值等于最低额定耐压值电容器的耐压值。电容器在电源对其充放电的时候都要经过一段时间才能基本完成，两端的电压呈指数曲线上升或下降。它两端的电压不能突变。电容器充电至稳定状态，即电容器两端电压等于电源电压时，充电电路中电流等于零。电容器可以通过交流电而不能通过直流电，具有隔直通交的作用。符号：C第二节电气元件电器是所有电工器械的简称。低压电器一般是指在交流50Hz（或60Hz）、额定电压为1000V以下电路的电器，直流额定电压为1500V及以下的电路中，起通断、保护、控制或调解作用的电器。空调客车电气系统所用的电器的种类很多。按照低压电器在电气线路中的地位和作用，通常将其分为低压配电电器和低压控制电器两类。配电电器：1、刀开关2、转换开关3、熔断器4、自动开关控制电器：1、接触器（交流接触器、直流接触器）2、继电器（热继电器、中间继电器、时间继电器、电流继电器、速度继电器、电压继电器）3、主令电器（按钮、行程开关、万能转换开关、微动开关）一、熔断器1）定义：熔断器是一种简单而有效的短路保护电器，它在电路中起限制通过最大电流的作用。当电路发生短路或过载时，能自动的切断电路。低压配电系统中，熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种保护装置。2）功能：广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路保护和过电流保护。3）图形符号及代号：图形符号：代号：FU4）组成:熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管或熔座两个部分及外加填料等组成。5）参数：额定电流和熔断电流。额定电流是指熔丝正常工作时允许通过的最大电流值。熔断电流是指以使熔丝熔断而通过的电流值。一般熔断电流等于额定电流的1.3～2.1倍。6)主要类型：片式、螺旋式、有填料管式熔断器、无填料管式熔断器、。7）选择方法：根据负载性质合理地选择熔体额定电流。（不能超配，也不能低配）(1)照明电路熔体额定电流≥被保护电路上所有照明电器工作电流之和。(2)电动机：①单台直接起动电动机熔体额定电流＝(1.5～2.5)×电动机额定电流。②多台直接起动电动机总保护熔体额定电流＝(1.5～2.5)×各台电动机电流之和。二、空气开关1、空气开关也叫低压断路器，是用手动（或电动）合闸，用锁扣保持合闸位置，由脱扣机构作用于跳闸并具有灭弧装置的低压开关。2、功用：广泛用于500V以下的交、直流装置中，主要功能不是用来通断电路，对电路进行短路、过载、过流保护，要求功能绝对可靠。3、图形符号及代号：图形符号;代号：Q4、空气开关与熔断器的区别：若熔断器的额定电流与空气开关热脱扣器整定电流相同，在短路电流范围内，当电流稍许超过瞬时短路脱扣器的脱扣电流时，空气开关比熔断器的响应来得更快；但在电流较强范围内，熔断器则比空气开关切断得更快。5、空气开关与熔断器配合使用时，一般由熔断器作为后备保护，即选择交接电流为空气开关的额定短路通断能力的80%，当短路电流大于交接电流时，应由熔断器动作。三、自动空气开关1、自动空气开关：也称为低压断路器，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，自动空气开关主要用于低压配电系统中作不频繁操作，它具有过载、短路、失压和欠压保护功能。是低压配电网中一种重要的保护电器。2、结构：自动空气开关在结构上主要由触头和灭弧系统、各种脱扣器和操作机构三部分组成。自动空气开关中，电磁脱扣器用于短路保护，热脱扣器用于过载保护，失压脱扣器用于欠压和失压保护3、性能指标：自动空气开关有极限分段能力、动作时间、保护特性、电气寿命和机械寿命四项特性指标。4、选用原则：1）根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式--确定选用框架式、装置式或限流式等。2）断路器的额定电压应等于或大于被保护线路的额定电压。3）断路器欠压脱扣器额定电压应等于被保护线路的额定电压。4）断路器的额定电流及过流脱扣器的额定电流应大于或等于被保护线路的计算电流。5）断路器的极限分断能力应大于线路的最大短路电流的有效值。6）配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。7）断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。四、漏电保护自动开关漏电保护自动开关是由普通自动开关加零序互感器和漏电脱扣器组成。除能起到一般自动开关的作用外，还能在线路、设备出现漏电，或人身触电时，迅速自动断开电源，以确保人身和设备安全。五、转换开关1、定义：转换开关又称组合开关，与刀开关的操作不同，它是左右旋转的平面操作。组合开关具有多触点、多位置、体积小、性能可靠、操作方便、安装灵活等优点。2、功用：转换开关可作为电路控制开关、测试设备开关、电动机控制开关和主令控制开关，及电焊机用转换开关等。转换开关一般应用于交流50HZ，电压至380V及以下，直流电压220V及以下电路中，转换电气控制线路和电气测量仪表。也可用作手动不频繁接通或分断电路，换接电源或负载。3、图形符号及代号：代号：SA六、万能转换开关1、定义：万能转换开关是一种多档位、多段式、控制多回路的主令电器，当操作手柄转动时，带动开关内部的凸轮转动，从而使触点按规定顺序闭合或断开。2、结构组成：万能转换开关是由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器。它由操作机构、定位装置和触点等三部分组成。触点为双断点桥式结构，动触点设计成自动调整式以保证同短时的同步性。静触点装在触点座内。3、功用：能转换开关主要用于各种控制线路的转换、电压表、电流表的换相测量控制、配电装置线路的转换和遥控等。万能转换开关还可以用于直接控制小容量电动机的起动、调速和换向。4、使用方法：万能转换开关的手柄操作位置是以角度表示的。不同型号的万能转换开关的手柄有不同万能转换开关的触点。5.图形符号及代号：代号：SA12345678UV断UWVWUVWV三相电压测量电路12345678