电气控制电路及其在汽车中的应用资料.ppt

*,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,SB,2,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,SB,2,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,SB,1,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。,KM2,SB,KM2,SB,KM1,FR,1,FR,2,KM1,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,:M,1,起动后,M,2,才能起动；,停车时,:,M,2,停车后,M,1,才能停车。应如何实现控制？,起动：,通电,通电,闭合,闭合,SB,KM1,FR,1,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,:,M,1,起动后,M,2,才能起动；,停车时,:,M,2,停车后,M,1,才能停车。应如何实现控制？,KM2,SB,KM2,FR,2,KM1,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,KM,2,触点闭合,双联复合按钮,起动时,KM,3,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,12 V,电源，柴油机多采用,24 V,。,汽车运行中的电压，一般,12V,系统为,14 V,，,24 V,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,28V30V,）。,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、电池、按钮等组成。,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,2,、电动门窗,电路原理,1,）,直接搭铁式,电机的一端直接搭铁，电机内部有两组励磁线圈。通过接通不同的线圈，使电机的转向不同，实现车窗的上升和下降动作，其控制电路见右图。,2,、电动门窗,2,）,控制搭铁式,电动车窗的电机采用永磁电机，结构简单，而开关和控制线路复杂一些，在实际当中应用较广泛。其基本控制电路见右图所示。下面以此电路为例进行分析。,车窗上升、下降对应电动机正反转。对永磁电动机而言，改变电动机转向的方法，就是改变电枢电流的方向。,2,、电动门窗,(1),驾驶员主控开关控制左后车窗上升,。,（,2,）,驾驶员主控开关控制右前车窗下降,。,车窗上升、下降时电流方向不同,工作原理分析,2,、电动门窗,(3),独立,操作开关控制左后车窗下降,工作原理分析,练习：,独立,操作开关控制,右后窗,下降,2,、电动门窗,3,电压转换开关,12V/24V,的电压转换开关,可以实现起动时两只,12V,电池串联为,24V,，非起动时两只,12V,电池并联的功能。,电路作用,1-,点火开关,2-,起动机按钮,3-,铁心,4-,线圈,5-,推杆,6-,小接触盘,7-,大接触盘,8-,触点,9-,夹布胶木圈,10-,触头,11-,吸拉线圈,12-,保位线圈,13-,保险丝,I,、,-“,蓄电池”,QD04,型起动机控制电路,触头,8,、,10,为动断触点。非起动状态下，两触头闭合，此时蓄电池,I,正极经接线柱,(+D1),动断触点,10,接线柱（,+D2,）与蓄电池,II,正极。蓄电池,II,负极经接线柱（,-D2,）动断触点,8,保险丝,13,搭铁。蓄电池,I,负极直接搭铁。所以蓄电池,I,与蓄电池,II,并联。,（,1,）非起动状态，蓄电池,I,与蓄电池,II,并联。,起动时接通点火开关,1,，按下按钮,2,，两蓄电池同时向线圈,4,供电。,(2,）起动状态，蓄电池,I,与蓄电池,II,顺向串联。,发动机起动后，松开按钮,1,，线圈,4,的电路被切断，蓄电池恢复并联方式，起动机停止转动。,蓄电池连接路径：蓄电池,II,的负极经接线柱,(-D2),大接触盘接线柱,(+D1),与蓄电池,I,的正极相接，串联后向起动机供电。该控制电路为：蓄电池,II,的正极经起动接线柱（,+D2,）保险丝转换开关接柱（,+D2,）小接触盘,6,接线柱（,J,）起动机接线柱 吸拉线圈,11,励磁绕组电枢绕组（回蓄电池,I,的负极）。,保位线圈,12,搭铁（回蓄电池,I,负极）,起动机的主电路接通，产生电磁转矩，起动发动机。,4,闪光器电路,闪光器电路是控制转向信号灯闪烁的装置。转向灯每车至少配置,4,个，即前后左右各一个。,闪光器按结构和工作原理可分为,:,热丝式,电容式,翼片式,电子式。,电容式闪光器工作频率稳定；,翼片式闪光器结构简单，体积小；,电子式闪光器可在电路中增加少量元件，对闪光灯灯泡损坏情况作出监视信号。,(1,）电容式闪光器电路,1,触点,2,弹簧片,3,串联线圈,4,并联线圈,5,灭弧电阻,6,铁心,7,电解电容器,8,转向灯开关,9,左转向信号灯及指示灯,10,右转向信号灯及指示灯,11,电源开关,SG112,型,电容式闪光器电路,主要由电容器和继电器组成，其中继电器又包含绕在继电器铁心上的串联线圈、并联线圈、触点、装有弹簧片的衔铁以及导电的机架组成。,电容器是约有,1500F,的大容量电解电容器。,电路组成,灭弧电阻与触点并联，通过减小触点断开时的火花，延长其使用寿命。,电容式闪光器电路中电容器,7,不断地充放电过程，使并联线圈,4,产生的电磁力与串联线圈,3,的电磁力时而相互加强，时而相互抵消，通过控制触点,1,的断开、闭合从而实现了对转向灯有规律闪烁的控制。,工作原理,1,触点,2,弹簧片,3,串联线圈,4,并联线圈,5,灭弧电阻,6,铁心,7,电解电容器,8,转向灯开关,9,左转向信号灯及指示灯,10,右转向信号灯及指示灯,11,电源开关,SG112,型,电容式闪光器电路,1,）,开始接通转向灯开关，转向灯不亮,2,）,两个线圈产生的电磁吸力相互加强，电容器充电，右转向灯较暗,触点断开后，形成新的闭合回路，右转向灯点亮。电容器处于充电状态。两个线圈顺向串联，产生同一方向的电磁吸力。同时由于电容器、串联线圈和并联线圈等元件串联，电流数值较小，右转向灯较暗。,工作过程,电流流经串联线圈产生电磁力吸引衔铁向下动作，闭合的触点立即断开，致使右转向灯回路通电的瞬间又断开，右转向灯不亮。,3,）,电容器放电，两个线圈产生的电磁吸力相互抵消，右转向灯变亮,随着电容器两端充电电压的不断提高，电流数值不断减小，当电磁吸力变小而不足以吸引衔铁时，触点,1,又重新闭合。在蓄电池通过串联线圈和触点为右转向灯供电的同时，电容器放电。,此时并联线圈电流改变了方向，产生的电磁吸力与串联线圈的方向相反，削弱了原有的电磁吸力，使吸力不足以吸引衔铁，触点闭合，此时右转向灯变亮。,4,）电容器继续放电，右转向灯熄灭,随着电容器继续放电，放电电流变小，并联线圈电磁吸力变小，总的电磁吸力变大。当总吸力足以吸引衔铁，触点断开，通电回路断开，右转向灯熄灭。,之后电容器又进入新一轮的充放电过程，并联线圈不断改变其电流方向的周期性变化，如此反复，转向信号灯按一定的频率不断地闪烁，达到控制目的。,在汽车的汽油发动机中，汽缸内的可燃混合气体是由高压电火花点燃的，保证按时产生电火花的全部设备就是发动机的点火系统。,5.4,汽车的传统点火系工作过程,一、传统点火系统的组成,电源,(,蓄电池和发电机,),点火开关,点火线圈,电容器,断电器,配电器,火花塞,阻尼电阻等,接通或断开点火系一次电路。,就是一个变压器,将点火线圈产生的高压电分配到各缸的火花塞。,电源,为蓄电池和发电机，供给点火系所需电能，一般电压为,12V,。,点火开关,作用是接通或断开点火系一次电路。,点火线圈,它就是一个变压器，它有两个绕组，导线较粗的一次侧绕组和导线较细的二次侧绕组。,分电器,它包括配电器和断电器，作用是接通和切断低压电路，使点火线圈及时产生高压电，按发动机各气缸的点火顺序送至火花塞。,电容器,与断路器触点并联，用来减小断路器触点断开时的火花，延长触点的使用寿命，提高点火线圈的高电压。,火花塞,由中心电极和侧电极组成，安装在发动机的燃烧室中，用来将点火线圈产生的高压电引入燃烧室，点燃燃烧室内的可燃混合气。,传统点火系统的组成,二、传统点火系统的工作原理,传统点火系是基于电磁感应原理进行工作。,它把蓄电池或发电机的,12V,低压电转变为,15kV-20kV,的高压电，同时按一定规律送入各缸火花塞，经过火花塞电极间火花放电点燃混合气。,传统点火系统的工作过程,1,、断电器触点闭合，一次侧绕组电流按指数规律增长。,2,、断电器触点打开，二次侧绕组产生高电压,(15-20kV,）。,3,、,火花放电,。,动 画,图,5-26,有无电容时一次侧电流,1-,触点闭合,2-,触点断开（无电容）,3-,触点断开（有电容）,电容器,作用,:,1,）避免,断电器触点,间的火花,烧蚀,；,2,）提高二次绕组感应电动势。,