电路基础学习资料.doc

N/VK-35Service TrainingI/VK-35第66/68页版本：07/08 0Grundlagen FahrzeugelektrikTeilnehmerunterlage汽车电气设备基础培训资料Inhalt:目录：Leiterwerkstoffe und Isolierstoffe导体材料和绝缘材料Es gibt Atome, bei denen die Elektronen mit groer Leichtigkeit ihre Umlaufbahn verlassen und elektrischen Strom bewirken und Atome, bei denen das nicht der Fall ist.有的原子，它们的电子非常容易离开运行轨道从而产生电流，有的原子则不是这样。Es gibt weiter Krper, wie z.B. die Metalle (Kupfer, Silber, Eisen usw.), in denen sich die Elektronen ungehemmt bewegen knnen, und Stoffe, die der Elektronenbewegung einen groen Widerstand entgegensetzen (Holz, Kunststoffe, Gummi).更有的物质，例如像金属（铜、银、铁等），在这些物质里电子可以自由的运动，也有些物质，在它们里面的电子运动有着非常大的阻力（木头、塑料、橡胶）。Die Ersteren sind die sogenannten Leiterwerkstoffe, und die Anderen die Nichtleiter oder Isolierstoffe.前者是所谓的导体材料，后者则是非导体或者绝缘材料。Auerdem kennt man Halbleiter, d.h. Elemente, deren elektrische Leitfhigkeit von den Bedingungen des Stromkreises und ihrer chemischen Zusammensetzung abhngen.此外还有半导体，也就是指那些导电率与电路的情况以及它们的化学成分有关的物质。Der Ursprung der Elektrizitt电的产生Verschiedene Vorgnge knnen dazu fhren, dass Elektronen ihr Atom verlassen und Strom entsteht:不同的过程可以导致电子离开原子并产生电流。Spannungserzeugung durch Wrme:通过加热产生电压：Thermoelemente entstehen durch die Verbindung von zwei Metallen mit unterschiedlichem thermoelektrischen Potenzial.通过连接两个带有不同热电势的金属产生热电偶。Sie erzeugen bei Erwrmung Strom.它们在加热的时候产生了电流。Spannungserzeugung durch Kristallverformung:通过改变晶体形状产生电压：Durch die physikalische Verformung eines Quarzkristalls entsteht Strom an den Enden des Kristalls.通过物理的方式改变石英晶体的形状，从而在晶体端点产生电流。Spannungserzeugung durch Licht:通过光产生电压：Durch die Einwirkung von Licht auf bestimmte Siliziumverbindungen lsen sich Elektronen, und es entsteht Strom.光作用在特定的硅化合物上，释放了电子从而产生了电流。Spannungserzeugung durch Induktion:通过感应产生电压：Durch nderung des magnetischen Flusses, der einen Leiter durchsetzt, wird Strom erzeugt; das geschieht z.B. beim Dynamo, Generator, Magnet usw. 通过改变在导体上的磁通量，产生电流，这种情况发生在例如发电机、发电机、磁铁等等上面。Spannungserzeugung durch elektrochemische Vorgnge:通过电化学过程产生电压：Die chemische Reaktion von zwei Verbindungen kann zum Austreten von Elektronen und damit zur Entstehung von Strom fhren.两个化合物的化学反应可以使释放电子，从而产生电流。例如，Ein Beispiel dafr sind die Batterien und Akkumulatoren.例如；了；例如电池和蓄电池。Die Batterie蓄电池经常使用的方法是通过电化学过程产生电流。Die Bleibatterie ist eine Gleichstromquelle, die auf diesem Prinzip beruht.铅蓄电池是基于这个原理的直流电源。Sie besteht aus mehreren hintereinander geschalteten Akkumulatorelementen oder Zellen.它由多个相互连通的蓄电元件或者电池组成。D ie in Form von chemischer Energie gespeicherte Energie kann in elektrische Energie umgewandelt werden.以化学能的形式贮存的能量可以转化成电能。Dieser Prozess findet bei der Entladung statt.这个过程发生在放电的时候。Durch Stromzufhrung kann die elektrochemische Umwandlung wieder rckgngig gemacht werden, so dass die Batterie wieder geladen werden kann.通过充电这个电化学转化过程可以重新逆方向进行，从而使得电池可以重新充电。Die Batterie besteht aus mehreren, in Reihenschaltung miteinander verbundenen Zellen.蓄电池由多个互相串联在一起的电池组成。Eine 12-V-Batterie hat 6 Zellen.一个12伏的蓄电池有6个电池。In den Zellen befinden sich die positiven und negativen Bleiplattenblcke, in denen die Elektronen gespeichert werden.在电池里有储存电子的正极铅板块和负极铅板块。Bei einer vollgeladenen Batterie hat jede Zelle eine Spannung von 2,2 Volt.在完全充好电的蓄电池里每个电池的电压是2.2伏。Eine Batterie mit 12 Volt Nennspannung hat also, wenn sie geladen ist, eine effektive Spannung von 13,2 Volt.额定电压为12伏的蓄电池在它满载时的有效电压是13.2伏。Der Elektrolyt ist eine Mischung aus destilliertem Wasser und Schwefelsure.电解液是由蒸馏水和硫酸混合而成的。Die Bleiplatten in den Zellen sind in die Elektrolytflssigkeit getaucht.电池中铅板浸没在电解液里。Der Elektrolyt ist die Substanz, welche die chemische Reaktion beim Lade- und Entladevorgang bewirkt.电解液是在充电和放电过程中引起化学反应的物质。Die Elektrolytdichte ndert sich in Abhngigkeit von der Ladung.电解液的密度随着充电而改变。Durch Messung der Elektrolytdichte kann der Batteriezustand bestimmt werden.通过测量电解液密度可以确定蓄电池的状态。Merkmale der Batterie蓄电池的特性Batterieprfgert VAS 5097 A:蓄电池检测仪 VAS 5097 A：Die Kapazitt einer Batterie, d.h. die Energiemenge (in Amperestunden), welche die Batterie speichern kann, ist von der Plattenflche oder -zahl abhngig.蓄电池的容量，也就是指蓄电池可以储存的电能（以安培小时计），是和板的表面积或者数量相关的。Die Nennspannung ergibt sich aus der Anzahl in Reihe geschalteter Zellen.额定电压则是由串连在一起的电池的数量决定的。Eine Fahrzeugbatterie wird durch folgende Kennwerte definiert:汽车蓄电池是由以下的特性参数来定义的：Nennspannung, Kapazitt und Startstromstrke.额定电压、容量和起动电流强度。Diese Kennzeichnung ist normalerweise in folgender Form auf der Batterie angegeben:特征标记通常以下列形式在蓄电池上标出：12 V - 40 Ah - 200 A12 V - 40 Ah - 200 ANennspannung:额定电压：6 oder 12 Volt.6伏或者12伏。Fr hhere Spannungen werden mehrere Batterien in Reihe geschaltet (z.B. zwei 12-V-Batterien fr eine Nennspannung von 24 V).为了得到更高的电压必须将多个的蓄电池串联在一起（例如，两个12伏的蓄电池串连得到24伏的额定电压）。Die Kapazitt einer Batterie wird in Amperestunden (Ah) angegeben.蓄电池的容量以安培小时（Ah）为单位。Man versteht darunter die Strommenge, die in einer Stunde entnommen werden kann.它是指在一个小时中可以获得的电流量。Zum Beispiel kann eine Batterie mit 40 Ah in 1 Stunde 40 Ampere oder 1 Ampere whrend 40 Stunden liefern.例如一个40Ah的蓄电池在一个小时中可以提供40安培或者在40个小时中可以提供1安培的电流。Unter der Startstromstrke versteht man den Hchststrom, den eine Batterie momentan zur Bettigung des Anlassers liefern kann, ohne dass die Spannung unter 10,5 Volt sinkt.起动电流强度是指在不使电压低于10.5伏的情况下，蓄电池在发动起动机的瞬间可以提供的最高电流。Zusammenschaltung von Batterien蓄电池的互相连接Batterien knnen auf zwei Arten zusammengeschaltet werden, wobei unterschiedliche Nennspannungen und Kapazitten erreicht werden:蓄电池可以通过两种方式互相连接从而达到不同的额定电压和容量：Reihenschaltung:串连：Der Pluspol der einen Batterie wird mit dem Minuspol der nchsten verbunden.一个蓄电池的正极和下一个蓄电池的负极相连。Dabei erhlt man eine Nennspannung, die der Summe der Spannungen der zusammengeschalteten Batterien entspricht, whrend die Kapazitt die Einzelkapazitt einer Batterie ist.从而得到与参与连接的蓄电池电压总和相等的额定电压，而容量则和单个蓄电池的容量一样。Parallelschaltung:并联：Es werden jeweils alle Pluspole und alle Minuspole miteinander verbunden.将所有的正极连在一起，并且将所有的负极连在一起。Die Nennspannung ist dann die Spannung einer Batterie und die Kapazitt die Summe der Kapazitten aller Batterien.额定电压是一个蓄电池的电压，容量则是所有蓄电池容量的总和。In der Praxis ist eine dauerhafte Parallelschaltung von 2 Batterien nicht mglich.在实际运用中两个蓄电池长期稳定的并联是不可能的。Reale Batterien haben immer geringfgig unterschiedliche Ausgangsspannungen.真实的蓄电池总是有稍微不同的输出电压。Werden 2 Batterien parallel geschaltet, so fliet ein Ausgleichsstrom in die Batterie mit der niedrigeren Spannung.如果两个蓄电池并联，那么就会有平衡电流流入电压较低的蓄电池。Dieser Vorgang kann dabei bis zur vollstndigen Entladung beider Batterien gehen.这个过程可能持续到两个电池完全放完电。Abhilfe schafft hier ein Trennrelais, dass die Batterien nur whrend des Ladens miteinander verbindet.断路继电器在这里可以解决这个问题，它使蓄电池只在充电时互相连接。Die elektrischen Gren电的变量Nach diesen Ausfhrungen knnen die drei grundlegenden elektrischen Gren definiert werden:根据这些说明可以定义三个基本的电的变量。Spannung, Stromstrke und Widerstand.电压、电流强度和电阻。Die elektrische Spannung (U)电压（U）Als elektrische Spannung wird die potentielle Kraft (Attraktion) bezeichnet, die zwischen zwei Punkten vorhanden ist, die eine unterschiedliche Anzahl an Elektronen aufweisen.电压是指在两点之间存在的电势力（引力），这两点有不同的电子数。An den Polen einer Batterie liegt eine elektrische Spannung vor.蓄电池的两极间存在电压。Die Maeinheit der elektrischen Spannung ist das Volt (V).电压的单位是伏特（V）。Der elektrische Strom (I)电流强度（I）Die Elektronenmenge oder die Intensitt, mit der die Elektronen pro Zeiteinheit durch einen Leiterquerschnitt flieen, wenn an den Leiterenden eine Spannung vorliegt, wird elektrischer Strom genannt.当导体两端有电压时，单位时间内在导体横截面上通过的电子流量或者强度叫做电流强度。Die Maeinheit der elektrischen Stromstrke ist das Ampere (A).电流强度的单位是安培（A）。Der elektrische Widerstand (R)电阻（R）Die durch einen Leiter flieenden Elektronen stoen auf einen gewissen Widerstand, der von der Lnge, dem Querschnitt und dem Werkstoff des Leiters abhngt.通过导体的电子会遇到一定的阻力，这个阻力和导体的长度、横截面和材料有关。Je grer der Querschnitt und je kleiner die Lnge, desto besser fliet der Strom.横截面越大，长度越短，则电流通过得越顺畅（电流强度越大）。Die Maeinheit des elektrischen Widerstands ist das Ohm (W).电阻的度量单位是欧姆（W）。Die elektrische Spannung电压Gleichspannung直流电压Der elektrische Stromkreis kann mit einem Wasser-Stromkreis verglichen werden.电流循环与水流循环相类似。Er ist der Weg, auf dem der Strom (das Wasser) von einem Spannungsgenerator (der Quelle) zu einem Verbraucher oder einer Last fliet.它是指电流（水）从电压产生器（源头）流到用电器或者负载里所经过得路径。Last ist alles, was Energie verbraucht, um arbeiten zu knnen:负载是指所有为了能进行工作而消耗能量的物体。Die Last des Stromkreises kann eine Glhlampe oder ein Motor usw. sein (Im Beispiel der Abb. ist die Sge, die eine Leistung erbringt, die Last).电路中的负载可以是白炽灯泡或者发动机等等（在图中的例子中提供服务的电锯就是负载）。Gleichspannung (DC = Direct Current) wird von Generatoren erzeugt, die den Strom immer in einer Richtung liefern.直流电压（DC = Direct Current（直流电）是由总是提供单一方向电流的发电机产生的。Das ist der Fall beim Dynamo, bei der Photozelle, bei der Batterie usw. Im Fahrzeug wird Gleichspannung verwendet, weil sie in der Batterie gespeichert werden kann und so bei Bedarf zur Verfgung steht.在发电机、光电池、蓄电池上都是这种情况。在汽车里用的是直流电压，因为它可以在蓄电池里储存并在需要时提供使用。Die Gleichspannung ndert ihren Wert nicht in Abhngigkeit von der Zeit:直流电压不随时间而改变它的值。Auf dem Bildschirm eines Oszilloskopes erscheint sie als waagerechte Linie bezogen auf 0 Volt (Masselinie).在示波器的屏幕上它显示为一条和0伏线（水准线）平行的线。Der Abstand zwischen Spannungslinie und Masselinie zeigt die Gre (Amplitude) der Spannung an.电压线和水准线间的间距表示电压的大小（振幅）。Der Strom fliet wie das Wasser durch Kanle oder Leitungen.电流和水一样流过管路或者导线。Durch die Leitungen flieen die Elektronen zu den Verbrauchern.电子通过导线流到用电器里。Im Wasserstromkreis entsteht durch den durch die Quelle geschaffenen Hhenunterschied ein Druck (Spannung beim elektrischen Stromkreis); dadurch wird ein Flssigkeitsstrom (Stromstrke) bewegt.在水流循环中，由源头产生的不同高度会产生压力（电流循环中的电压），从而使液体流（电流强度）运动起来。Lnge und Querschnitt des Kanals bremsen den Flssigkeitsstrom (der elektrische Widerstand, durch den der Elektronenstrom beeinflusst wird).管道的长度和横截面限制了液体流（电子流受到电阻的影响）。Entsprechend hngt im elektrischen Stromkreis der durch einen Leiter flieende Strom von der an die Leiterenden angelegten Spannung und vom Widerstand des Leiterwerkstoffes ab.相应的在电流循环里，通过导体的电流与在导体两端的电压和导体材料的电阻有关。Je kleiner der Widerstand, desto besser fliet der Strom.电阻越小，则电流通过得越顺畅（电流强度越大）。Wechselspannung交流电压Wechselspannung (AC = Alternating Current) kann nicht in Batterien gespeichert werden.交流电压（AC = Alternating Current（交流电）不可以在蓄电池里储存。Sie lsst sich jedoch durch die Generatoren sehr viel einfacher und billiger erzeugen.但是可以通过发电机更方便、更便宜地生成交流电。Die Wechselspannung ndert periodisch die Polaritt.交流电压周期性的改变极性。Die Pole sind abwechselnd Plus und Minus.电极交替为正极和负极。Die Wellenform wird durch den Generator bestimmt.波形则是由发电机决定的。Es gibt jedoch immer eine 0-Volt-Linie, welche die Welle in zwei symmetrische Spitzen teilt.但是总是有一条0伏特的线，它把波分为对称的两个尖峰。Die Merkmale der Wechselspannung sind die Frequenz (Perioden pro Sekunde) und die Spannung von Spitze zu Spitze.交流电压的特征属性是频率（每秒的周期数）和峰峰值电压。不过，Es wird jedoch der Effektivwert der Spannung (RMS-Spannung) verwendet.使用的是电压的有效值（RMS-电压）。Definition der Wellenformen波形的定义Merkmale der Sinuswellen:正弦波的特征：Der Wechselstrom ist dadurch gekennzeichnet, dass er periodisch die Gre und Form ndert und verschiedene Kurvenformen hat.交流电有以下特征，它周期性的改变大小和形状并且有不同的波形。Gleichstrom ndert die Gre.直流电改变大小。Beide knnen sehr schnell oder sehr langsam flieen.这两种电流都可以非常快或者非常慢的流通。Es gibt eine Reihe von Begriffen, die fr beide Stromarten in gleicher Weise gelten und mit denen jede Wellenform - also auch Mischformen - definiert werden kann.存在一系列对两种电流都同样有效的概念，用这些概念可以定义各种波形也包括混合波形。Wellen:波：Der Oberbegriff fr ein Signal, das sich zeitlich wiederholt, ist die Welle (hnlich wie die Schall- oder Funkwellen).时间性重复的信号的总概念是波（与声波或者无线电波相似）。Periode:周期：Die Periode oder Schwingung ist der Teil der Welle, der sich wiederholt.周期或者振动是重复的波的一部分。Die Wellenform ist die grafische Darstellung eines Signals, bei der die Zeit in der Waagerechten und die Spannung in der Senkrechten dargestellt ist.波形是一个信号的图象表示，在波的图象中水平方向表示时间，垂直方向表示电压。Periodendauer:周期持续时间：Die Periodendauer oder Schwingungsdauer ist die Zeit, in der eine einzelne periodische Schwingung abluft.周期持续时间或者振动持续时间是指单个振动周期的时间。Frequenz:频率：Die Frequenz wird definiert als die Zahl der Schwingungen oder Periodenzahl pro Sekunde.频率定义为每秒的振动数或者周期数。Die Einheit der Frequenz ist das Hertz (Hz).频率的单位是赫兹（Hz）。Ein Hertz entspricht einer Schwingung pro Sekunde (1/s).一赫兹就是每秒振动一次（1/s）。Es besteht eine Beziehung zwischen der Schwingungsdauer und der Frequenz:在振动持续时间和频率之间存在一定的关系。Die Frequenz (f) ist der Kehrwert der Schwingungsdauer oder Periode(T).频率（f）是振动持续时间或者周期（T）的倒数。Es gilt folgender Ausdruck:有以下表达式：f = 1/T ; T = 1/ff = 1/T ; T = 1/fffFrequenz in Hertz (Hz)频率的单位是赫兹（Hz）TTPeriode in Sekunden周期 单位是秒Amplitude:振幅：Die Amplitude eines Signals ist der maximale Spannungswert (Scheitelwert), d.h. die Hhe“ oder der Abstand des Wellemaximums zur Null-Volt-Linie.信号的振幅是最大电压值（峰值），也就是指波的最大值到0伏特线的“高度”或者距离。Hufige Wellenformen常见的波形Es gibt verschiedene Wellenformen.有各种不同的波形。Die Definition bezieht sich auf die Form oder das Merkmal einer einzelnen Welle:定义针对单个波的形状和特征。Sinuswelle正弦波Sgezahnwelle锯齿形波Rechteckswelle方波Impuls脉冲波Gedmpfte Sinuswelle递减正弦波Dreieckswelle三角波Stufenwelle梯形波Komplexe Wellenform复杂波形Beispiele fr Wellenformen波形举例Die Sinuswelle ist die Wellenform der Spannung des Haushaltsstromnetzes mit einer Spannung von 220 V und einer Frequenz von 50 Hz.正弦波是家用电网电压的波形，它的电压是220 V，频率是50 Hz。Die Rechteckswelle ist die Wellenform der Spannung des Hallgebers.方波是霍耳传感器电压的波形。Eine stufenfrmige Welle entsteht, wenn der bergang von einem elektrischen Zustand zu einem anderen erkannt wird, z.B. beim Einschalten eines Elements.在从通电状态转到另外状态的时候，例如接通一个元件，会产生梯形波。Ein Impuls wird erzeugt, wenn die momentane Ansteuerung eines Elements erkannt wird, z.B. das Blinken einer Lampe.在触发元件的瞬间，例如灯闪烁时，会产生脉冲波。Komplexe Wellenformen sind Kombinationen aus verschiedenen Wellenformen (Rechteckswelle, gedmpfte Sinuswelle usw.), z.B. die Zndwellen.复杂波形是由不同波形（方波、递减正弦波等等）组成的，例如（汽车）点火波。Die Impulse 脉冲Bisher haben wir zwei Stromarten behandelt:到现在为止我们讲述了两种电流：Gleichstrom und Wechselstrom:直流电和交流电：Wenn man beide Stromarten vereint entsteht eine dritte Stromart“, welche die Merkmale der beiden brigen Stromarten miteinander verbindet.如果把两种电流联合起来，则产生“第三种电流”，它把上述两种电流的特征互相结合起来了。Es entsteht der pulsierende Gleichstrom oder Mischstrom:产生了脉冲式的直流电或者混合电流：die Impulse.脉冲。Die elektronischen Steuergerte zur Regelung von bestimmten Stellgliedern arbeiten, indem sie Steuerimpulse erzeugen, die auf das Stellglied einwirken.控制特定作动器的电子控制单元通过生成作用于作动器的控制脉冲的方式工作。Ein Beispiel sind Magnetventile, bei denen die ffnung und Schlieung genau gesteuert werden muss.一个例子就是电磁阀，它的打开和关闭都必须被精确控制。Die Steuerung kann auf zwei Weisen erfolgen:可以用两种方式来进行控制：Durch Abgabe von Gleichstromimpulsen und nderung der Abgabefrequenz oder durch nderung der Impulsbreite bei konstanter Frequenz.通过发出直流电脉冲并且改变输送频率或者在恒定频率的情况下改变脉冲宽度。In beiden Fllen wird der Steuerstrom fr das Stellglied geregelt.在这两种情况下作动器的控制电流都是被控制管理的。Pulsweitenm