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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。P N P型半导体N型半导体PN结PN结示意图二、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：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R100或R1k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交流U2+交流U1VT直流U（2）单相桥式整流电路：UL=0.9U2交流U2+直流UL（3）三相桥式整流电路：UL=2.34 U2+交流U2直流UL7.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、图形符号稳压管的图形符号阴极阳极VDD、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。-VD发光二极管的符号+三、三极管1.外形和结构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PNPN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：AKGPNPN阳极A阴极K控制极G可控硅结构及电路中的符号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。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（F）与皮法（pF）表示。1F=106F=1012 pF。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60 Hz）、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1.32.1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：单台直接起动电动机熔体额定电流(1.52.5)电动机额定电流。多台直接起动电动机总保护熔体额定电流(1.52.5)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：Q 4、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：SA1 2 3 4 5 6 7 8 UV断UWVWUVWV三相电压测量电路六、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：SA1 2 3 4 5 6 7 8 UV断UWVWUVWV三相电压测量电路七、按钮1、按钮又称按钮开关，是用来接通和断开控制电路的低压开关电器。是电力拖动中一种发送指令的电器。按钮开关的触头的额定电流为5A。所以，操作按钮开关所控制的电路属于小电流电路。2、优点：用按钮和接触器相配合来控制电动机的启动和停止有如下优点:（1）能对电动机实现远距离的自动控制。（2）以小电流控制大电流，操作安全。（3）减轻劳动强度。3、种类：按钮有单极双位开关或双极双位开关，它按动能与用途又分为起动按钮、复位按钮、检查按钮、控制按钮、限位按钮等多种。 4、按钮有动合（常开）和动断（常闭）之分。5、图形符号及代号：(1)常闭的停止按钮(2)常开的启动按钮(3)复合按钮SBb)SBc)SBa)图 按钮八、行程开关1、功用：行程开关又称位置开关或限位开关，是一种小电流的控制电器。它利用生产设备的某些运动部件的机械位移而碰撞操作头，使其触头产生动作，从而将机械信号转换成电信号，控制接通和断开其他控制电路，以实现机械运动的电气控制要求。通常用于限制机械运动的位置或行程，使运动机械实现自动停止、反向运动、自动往返运动、变速运动等控制要求。如塞拉门的微动开关就属于行程开关。2、结构：行程开关一般是由操作头、触头系统和外壳三部分组成。操作头接受机械机械设备发出的动作指令，并将其传递到触头系统。触头系统将操作头传递的指令或信号变为电信号，输出到有关控制电路，进行控制。3、图形符号及代号：SQ旋转式SQ微动式SQ按钮式八、接触器交流接触器接触器是一种控制电器，是利用电磁吸力及弹簧反作用力配合动作的控制电器，主要用于频繁接通、分断的交、直流主电路。使用接触器可以对主电路进行远距离控制。接触器虽然有较强的接通和分断负荷电流能力，但本身不具备短路保护和过载保护能力，因此，在电动机控制线路中，必须与熔断器、热继电器配合使用。接触器还具有失压保护功能。接触器有交流接触器和直流接触器两类，主触点控制交流用电器的即为交流接触器，主触点控制直流用电器的即为直流接触器，其工作原理和基本结构大致相似。下面以交流接触器为例，介绍其构造及工作原理。交流接触器主要由三个部分组成：电磁系统、触点系统和灭弧装置。灭弧罩可以起到灭弧作用，电弧是气体在强电场作用下产生的放电现象。其中电磁系统接受控制信号，触点系统是执行部件。在接受控制信号后，通过触点的闭合和断开来接通或分断电路。灭弧装置的作用是：主触点在断开电路时，熄灭触点间的电弧。如图所示为接触器的主要结构图，其符号如图（b）所示。电磁系统有“山”字形动、静铁心，铁心由硅钢片叠成，其上套有交流励磁线圈，亦称吸引线圈。当励磁线圈通电后，动（上铁心）、静（下铁心）吸合，带动触点动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。当励磁线圈断电时，电磁铁和触点均恢复到原态。触点系统分主触点和辅助触点两类；触头有常开、常闭之分。接触器的主触点均为常开主触点，用以通断主电路，允许通过较大的电流；辅助触点有常开、常闭触点，为动合触点，辅助触点分动断和动合两种，用来通断控制电路。交流接触器的主要技术参数有：额定电压、额定电流、控制电压等。在选用时，要注意使用环境与参数相匹配。在选用交流接触器时应注意两点：第一，主触头的额定电流应等于或大于电动机的额定电流；第二，所有接触器线圈额定电压必须与线圈所接入的控制回路电压相符。交流接触器的常见故障有：控制线圈烧损、触头系统接触不良或烧损、铁芯松动引起的电磁噪音、机械卡死等。九、变压器1、变压器的用途：改变交流电压而保持交流电频率不变的电气设备。还可以改变电流、变换阻抗及产生脉冲等。2、基本结构：一个闭合的软磁铁芯和两个套在铁芯上相互绝缘的绕组所构成，与交流电源相接的绕组叫做一次侧绕组（原边绕组或初级绕组），与负载相连的绕组叫做二次绕组（副边绕组或次级绕组）。根据需要，二次绕组可以有多个，提供不同的交流电压。负载电源T3、变压原理：利用电磁感应原理，当变压器一次侧接入交流电源时，在一次侧绕组中就有交流电通过，于是在铁芯中交变磁通，称为主磁通。主磁通以铁芯为闭合回路既穿过一次绕组又穿过二次绕组，于是就在二次绕组中感应出交变电动势，如果二次绕组接有负载，就在负载中产生交流电。变压器的一次绕组、二次绕组的电压比等于它们的匝数比。4、变压器的额定值：额定电压：根据变压器的绝缘强度和允许温升而规定的电压值。额定电流：允许温升而规定的电流值。额定容量：指其副边的额定视在功率，反映了变压器传递功率的能力。5、三相变压器：用于变换三相电压，常见接线方式是YY连接，其次是Y连接。6、自耦变压器：自耦变压器的副绕组取的是原绕组的一部分，优点是省材料、效率高、体积小、成本低；缺点是低压电路和高压电路直接有电的联系，使用不够安全。如实验室常用的自耦变压器的副绕组匝数是可调的。7、电压互感器：是供配电系统中配合测量仪表和继电保护使用的一种特殊变压器。其一次线圈数很多，接高压系统；二次线圈很少，；负载是电压表、功率表及继电保护电压线圈等。8、电流互感器：配合电流表、继电保护电流线圈来反映主电路电流值的一种特殊变压器。其结构特点是一次匝数极少，二次匝数很多。如钳形电流表是由电流互感器和电流表组成的测量仪表。9、电压互感器和电流互感器的作用：（1）将交流电中的高电压、大电流变换成一个安全且为标准化的低电压、小电流。以便连接标准化的测量仪表或继电器，用以测量电压、电流、电功率、电能等电量或作继电保护用。（2）将二次回路与一次回路隔离，保证仪表及人身安全。十、继电器继电器是一种传递信号的电器。它的输入量可以是电压、电流等电量，也可以是热、速度、压力等其它物理量。继电器的输出量则是触点的动作或输出电路参数的变化。由于继电器的触点主要对控制电路实施通、断控制，所以触点系统容量都比较小。因此，继电器结构紧凑，反应灵敏、动作准确迅速。继电器应用很广，按使用范围可分为三类：保护继电器、控制继电器、通信继电器。按输入信号的不同，继电器又可分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器、中间继电器、速度继电器。（一）电磁式电流、电压继电器电磁式继电器的动作原理和接触器类似，依靠电磁铁的吸合和释放来实现对触点的控制。1、电流继电器电流继电器可分为过电流继电器和欠电流继电器两种。它们的吸引线圈为电流线圈，电流线圈匝数少、线径粗、阻抗小，均串联在主电路中。当主电路电流高于容许值时，触点才发生动作的称为过电流继电器。当主电路电流低于规定值时，触点发生动作的继电器，则称为欠电流继电器。过电流继电器常用作频繁、重载起动的电动机的短路和过载保护。如单元式空调机组控制柜中的FA6、FA7，就是串接在两台压缩机主回路中，起过流保护作用的继电器。2、电压继电器电压继电器同样也有过电压和欠电压两种。过电压继电器是当电压超过规定电压上限时触点动作，故常用于交流电路中作过电压保护。欠电压继电器则相反，当电压低于规定电压下限时触点动作。其结构和电流继电器相似，不同之处是它的吸引线圈为电压线圈。电压线圈匝数多、导线细、阻抗大，和负载相并联。如单元式空调机组控制柜中的FOV（过压）、FLV（欠压）。（二）中间继电器1、中间继电器通常用来传递信号和控制多个电路，用以扩大接通控制电路的数目。中间继电器能把一个输入信号（一般为电压线圈的通电或断电）变为多个输出信号。它的结构、动作原理和接触器相似。触点的额定电流一般为5A以下。如单元式空调机组控制柜中的KA3、KA4、KA7均属中间继电器。2、图形符号代号：KAKAKA常闭触点KAKA常开触点KA线圈（三）时间继电器1、时间继电器是从得到输入信号（线圈得电或失电）起，经过一定时间延时后触点才动作的继电器。它利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通或断开。其种类也很多，常见的有电磁式、空气式、电动式和电子式。一般有通电延时动作和断电延时动作之分。如空调控制柜中的KT1、KT2、KT3等，都属于时间继电器。2、图形符号及代号：KT常开触头常闭触头（瞬时动作）断电延时线圈通电延时线圈KT线圈一般符号或失电延时断开常开触头或得电延时闭合常开触头或失电延时闭合常闭触头或得电延时断开常闭触头（四）热继电器1、定义：热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器，用于对电动机或其他用电设备、电气线路进行过载保护。2、组成：主要由热元件、触头、动作机构、复位按钮和整定电流调节装置等组成。3、原理：使用热继电器对电动机进行过载保护时，将发热元件（敏感元件）与电动机的定子绕组串联，将热继电器的常闭触头（执行元件）串联在交流接触器的电磁线圈的控制电路中，由于热元件的双金属片膨胀系数不同，当电动机过载时间较长，双金属片受热温度升高到一定程度时，双金属片弯曲程度增加，通过机械联动机构将常闭触点断开，切断控制回路，使得控制电动机的接触器断电，则电动机脱离电源从而起到过载保护作用。热继电器动作以后，经过一段时间冷却，即可按下复位按钮使继电器复位。4、整定电流：整定电流是热继电器长期不动作的最大电流，超过此值就要动作。其大小可通过旋转整定电流钮来实现。整定电流一般为电动机额定电流的0.951.05倍5、图形符号及代号：FRFR发热元件FR执行元件（五）继电器与接触器的区别：1、继电器的触点容量较小，没有主辅触头之分；接触器的触点容量较大，有主辅触头之分。2、继电器主要用于传递、放大信号。应用在小功率、小电流电路；而接触器是一种用来控制电动机、电热设备和其他大功率系统的电源主电路开关装置。3、继电器可以对各种电量以及压力、温度等非电量作出反应、动作；而接触器大多数只在一定电压下才动作。第三节 电气原理图一、电气原理图基本知识用图形符号、文字符号、项目代号等表示电路各个电气元件之间的关系和工作原理的图称为电气原理图。电气原理图一般由主电路,电源电路,控制电路,保护,配电电路,信号等几部分组成。主电路：强电流通过的部分，由电机及与它相连接的电器元件组成。 辅助电路：控制电路、照明电路、信号电路及保护电路。通过的电流较小。二、电气原理图绘图原则A.原理图一般分电源电路、主电路、控制电路、信号电路及照明电路绘制。 B.原理图中，各电器触头的位置都按电路未通电未受外力作用时的常态位置画出，分析原理时，应从触头的常态位置出发。 C.原理图中，各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一国标符号画出。 D.原理图中，各电器元件不按它们的实际位置画在一起，而是按其线路中所起作用分画在不同电路中，但它们的动作却是相互关联的，必须标以相同的文字符号。 E.原理图中，对有直接电联系的交叉导线连接点，要用小黑点表示，无直接电联系的交叉导线连接点则不画小黑圆点。F.电源电路画成水平线，主电路垂直于电源电路画出，放在图的左侧；控制和信号电路垂直地画在两条电源线之间，顺序放在主电路的右侧。G、分析电气原理图时，先看主电路，再看控制电路。三、自锁依靠接触器自身辅助触头而使其线圈保持通电的现象称为自锁。通常把接触器的常开辅助触头并接在指令电器电路的两端，达到接触器自锁的目的。例如发电车冷却风扇的高低速手动启动电路。四、互锁利用两个接触器的常闭辅助触头互相串接在对方线圈电路中，以实现互相控制的方法称为互锁。例如空调客车强凤与弱风互锁；电源转换路供电与路供电互锁。五、联锁控制在接触器控制装置中，按某种顺序或变化参量的启停控制方式称为“联锁控制”。例如在空调电气控制中，通风机、冷凝风机、压缩机的启动为正联锁控制。制冷时压缩机与电加热器为反联锁控制。一、电路的基本概念1、电路 有电流通过的路径称为电路。电路一般由三部分组成：电源、负载和中间环节。 电源：将其他形式能量转换成电能的装置，如发电机、蓄电池等。负载：用电设备统称为负载。它是将电能转换成其他形式能量的装置，如日光灯、电动机等。中间环节：是指连接电源和负载的部分。2、电路的基本物理量（1）电流：电荷的定向移动形成电流。正电荷移动的方向规定为电流的实际方向。如果电流的大小和方向均不随时间变化而变化，这种电流称为恒定电流，简称直流。直流电流用大写字母I表示，电流的单位为安培，用符号“A”表示。 （2）电压与电动势：电动势是衡量电源力对电荷做功能力的物理量，电动势的方向规定为从低电位点指向高电位点。电压是指电路中任意两点间的电位差，电压的方向规定为从高电位点指向低电位点。直流电压用大写字母U表示，电动势用大写字母E表示，电压、电动势的单位为伏特，用符号“V”表示。二、正弦交流电大小和方向均随时间作周期性变化且平均值为零的电动势、电压和电流统称为交流电。交流电的变化规律可以多种多样，但最普遍、应用最广泛的是作正弦变化的交流电。有交流电作用的电路，称为交流电路。正弦交流电路可分为单相和三相两种。三相交流电 目前电能的生产、输送和分配，一般都采用对称三相制。三相交流电就是由三个频率相同、幅值相等、相位互差120电角的正弦电动势所组成的电源系统。三相交流电与单相交流电相比较有以下的优点： （l）在同等情况下，采用三相制输电能大大节省输电线的金属消耗； （2）三相异步电动机和单相电动机相比较，具有性能良好、工作可靠、结构简单、价格便宜等优点，从而获得广泛的应用。 （3）三相发电机与同容量的单相发电机相比较，一般具有体积小、材料省、价格低等优点。三相交流电是由三相发电机产生的。三相发电机主要由转子和定子所组成。定子由定子铁心和三相绕组组成，定子铁心是用内 圆表面冲有槽的硅钢片（a）星形连接(b) 三角形接法叠成。在槽内放置三组 图12三相电源的两种接法匝数相等、互相独立的对称绕组称为三相绕组。绕组的起端（或末端）在空间彼此相隔120。转子铁心上绕有励磁绕组，通上直流电后便会产生磁场。发电机转子在柴油机的带动下匀速旋转，定子各相绕组依次切割磁力线，在三相绕组上便产生了频率相同、幅值相等相位差互为120的三相正弦交流电。三相电源的连接有星形连接和三角形连接两种连接方式，如图12所示。图12（a）为绕组的星形连接。将三相绕组的3个末端，连接成一点，用N表示，称为电源的中点或零点。从中点引出的线称为中线。从三相绕组线的起端U1、V1、W1引出的3根线称为端线，或称相线，俗称火线。任意1根端线（火线）与中线间的电压称为相电压，任意两根端线（火线）间的电压称为线电压。三相电源作星形连接时，根据需要可以引出三条火线和一条中线供电。这种供电方式，称为三相四线制。三相四制供电，它可以向负载提供两种电压，即相电压和线电压。目前发电车上的发电机就是采用这种供电方式。三相电源也可以作三角形连结，如图12（b）所示。即将每相绕组的起端和另一相绕组的末端依次相连，构成闭合回路，在3个连接点上引出3条端线，构成三相三线制供电系统。在星形接法与三角形接法中，线、相电压与电流的关系如下：星形接法：三角形接法：查找电气故障的常用方法查找电气故障，最主要的是理论联系实际，根据具体故障作具体分析。但必须掌握基本的查找方法。常用的电气设备故障的查找方法有以下几种：检测法，经验法，还有状态分析法，推理法，单元分割法以及图形对照法等。其中检测法比较准确，但查找过程复杂，常用于疑难故障的准确查找；而经验法比较简单便捷，常用于简单故障的查找。而状态分析法,推理法,单元分割法以及图形对照法等是经验法和检测法的基础和辅助方法.21 经验法常用的经验法比较多。可以归纳如下：a)弹压活动部件法：主要用于活动部件，如接触器的衔铁、各类按钮、各类开关,厕所开闭器等。在弹压这类活动部件时,可以适当喷一定量的电气复合剂(或电气精密清洗剂),这样可以清除触点及弹簧等各部位的灰尘尘垢,并可以起到一定的润滑作用.通过反复弹压活动部件，使活动部件动作灵活，同时也使一些接触不良的触头得到摩擦，达到接触导通的目的,也可以使一些生锈的弹簧的弹力得到恢复。例如，对于长期没有起用的控制系统，在启用前。应采用弹压活动部件法全部动作一次，以消除动作卡滞与触头氧化现象，对于因环境条件污物较多或潮气较大而造成的故障，也应使用这一方法。但必须注意。弹压活动部件法可用于故障范围的确定，而不常用于故障的排除，因为仅采用这一种方法，故障的排除常常是不彻底的，要彻底排除故障还需要采用另外的措施；b)电路敲击法：电路敲击法基本同弹压活动部件法，二者的区别主要是前者是在断电的过程中进行的，而后者主要是带电检查。电路敲击法可用一只小的橡皮锤，轻轻的敲击工作中的元件。如果电路故障突然排除，或者故障突然出现，都说明被敲击元件附近或该元件本身存在接触不良现象。对于正常电气设备，一般能经住一定幅度的冲击，即使工作没有异常现象，如果在一定程度的敲击下，发生了异常现象，也说明该电路存在故障隐患，应及时查找并排除；c)非接触测温法：温度异常时，元件性能常发生改变，同时，元件温度异常也反映了元件本身的工作情况，如过荷、内部短路,电流过大或接触不良等。因此可以用测温法判断电路的工作情况；这个方法在客车的实际应用及段修过程中常常用到,例如,客车在运用中时,随时处干颠颇振动状态下,并且随时都在带载工作,这样很容易造成接线松动,使导线接触电增加,使导线或元件温度升高,这时乘务员在巡检过程中就要用点温计对主要端子进行温度测量,以确定有无故障先兆.另外,在客车段修过程中也常常用到,特别是在发电车的拖动实验中,必须要对发电机出线温度,大闸出线及进线温度,冷却风机接线端,汇流牌,接触器,空气开关等各处温度进行点温检测.这样可以避免很多损坏性故障的产生.d)元件替换法：对于值得怀疑的元件，可采用替换的方法进行验证。如果故障依旧，说明故障点怀疑不准，可能该元件没有问题。但如果故障排除，则说明与该元件相关的电路部分存在故障或该元件本身有故障.这种方法比较适用于软性故障和判断不准确的时候.在实际中较为常用.e)对比法：如果电路中有两个或两个以上的相同部分时，可以对两部分的工作情况作一对比。因为两部分同时发生相同故障的可能性较小，因此通过比较，可以方便的测出各种情况下的参数差异，通过合理分析，可以方便地确定故障范围和故障情况。这种方法可以大量的使用在发电车上,因为发电车上有三台相同的发电机组,三台机组的大部份电路和工作原理都趋于相同,例如,DC24V柴油机操纵系统,柴油机启动系统,各种报警传感系统,柴油机冷却系统,废排控制系统,电压调节控制系统,以及三相电压,三相电流,电机输出频率,功率,功率因数等仪表显示电路等.当这些电路中的某一环节出现故障时,都可以采用这种对比的方法进行对比,再加上其他一些排除故障的方法,就可以较快较易的找到故障点并排除.使用这一方法时应特别注意，两电路部分工作状况必须完全相同时才能互相参照，否则不能比较，至少是不能完全比较；f)交换法：当有两台或两台以上的电气控制系统时，可把系统分为几个部分，将各系统的部件进行交换。当交换到某一部分时，电路恢复正常工作，而将故障换到其他设备上时，其他设备出现了相同的故障，说明故障就在这部分；当只有一台设备时，而控制电路内部又存在相同元件时，可以将相同元件调换位置。检查对应元件的功能是否得到恢复，故障是否又转到另外的部分。如果故障转到另外的部分，则说明调换元件存在故障；如果故障没有变化，则说明故障与调换元件无关。通过调换元件，可以不借用其他仪器来检查其他元件的好坏，因此可在条件不具备时使用；g)短接法：对于应该导通而又未导通的可疑部分，可将其短接以验证其它部分是否正常。其它部分正常，则故障在被短接的范围内。例如,空调机组在运行过程中制冷或采暖跳故障时,这时可以短接机组的高低压保护线路(制冷时)或高温保护电路(采暖时),来判断故障在机组上还是在控制柜内,这样就缩小了故障范围.又例如,在液位显示电路中,如果遇到车上水箱(或油箱)有水(或有油)而液位显示为零或不符时,也可以用短接法短接液位显示仪的各根正线对公共线,看液位仪是否显示,如果有显示则可以迅速判断为传感器坏或断线,如果无显示则说明显示仪坏.要注意的是，这种方法不能越过降压元器件进行短接或交直流混短或不同电压混短，否则会产生短路故障或电路动作紊乱。22 检测法检测法是指采用仪器仪表作为辅助工具对电气线路故障进行判断的检修方法。由于仪器仪表种类很多，且有日新月异之势，故检测法发展很快，准确率大大提高，手段也日益增多。但比较常用和实用的工具仍为兆欧表,万用表及钳形电流表。其检测的方法一般有电阻法,电流法,电压法.a)电阻法：电阻测量的原理是：利用电阻表或万用表电阻档在被测线路两端加一电源后，被测线路流过的电流与其电阻成反比。这样在测量回路中串接一电流表，就可以直接在电流表的刻度盘上标出电阻的大小。利用电阻表或电阻档进行测量，主要判断线路的通断。例如测量熔断器管座两端，如果阻值小于05欧，就认为正常；如果阻值为数欧，则认为接触不良；如果阻值超过10kQ，则认为断线不通；要注意的是,在进行线路或元件通断测量时,不能带电作业,应先切断电源,并对电容电路进行充分放电后方可测量,必要时应挂禁止供电牌.b)电流法：电路正常工作时的电流大小，反映了电路的工作状态。要测量电流,可以在电路中串接电流表，也可以用钳形电流表进行测量.在电路中串接电流表的方法测量出来的数据比较准确,但比较麻烦,安全性也较低,一般在低电压小电流的情况下采用.用钳形表进行测量的方法最大的优点就是安全方便快捷,因为它不改动原来电路,利用互感原理进行测量,避免了触碰带电部分的危险性.但是该方法测量出来的数据误差相对较大.一般在电压相对较高,电流较大的情况下使用.电流法与其他方法相比较的优点就是能确定用电设备的工作状态,例如压缩机通风机废排风机电茶炉等三相用电设备在使用过程中,会发生某项绝缘不良或断路,造成转速偏低或煮水偏慢的故障,这时由于设备在运行状态下,最好的方法就是用电流法对设备的各项电流进行测量对比,来对用电设备的工作状态进行分析测评.c)电压法：电路在工作时，不同点之间的电压是不同的。测量时，一般先测电源电压，然后测支路电压。如果两点之间的电压不为0，则可以肯定两点之间不是完全导通的(接触不良或有一定的阻值)。接触器线圈两端电压为电源电压而接触器不动作，则线圈回路肯定不通。这种方法在实际中和别的方法配合使用，可以提高排除故障的效率。23 状态分析法任何电气设备都处在一定的状态下工作，对状态可以简单的划分为：工作状态和不工作状态，或运行状态和停止状态。查找电气故障应根据设备的不同状态进行分析，这就要求对设备的工作状态做更详细、更具体的划分。状态划分的越细，对查找电气故障越有利。对于一种设备或一种装置，其中的部件和零件可能处于不同的运行状态，查找其中的电气故障必须将各种运行状态区别清楚。2. 4 推理法推理法是根据电气设备出现的故障现象，由表及里，寻根溯源，层层分析和推理的方法。推理法又可以分为顺推理法和逆推理法。顺推理法一般是根据故障设备，从电源，控制设备及电路，一一分析和查找的方法。逆推理法则采用相反的程序推理，即由故障设备倒推至控制设备及电路，电源等，从而确定故障的方法。这两种方法都是常用的方法。在某些情况下，逆推理法要快捷一些。因为逆推理时，只要找到了故障部位，就不必再往下查找了。25 单元分割法一个复杂的电气装置通常是由若干功能相对独立的单元构成。查找电气故障时，可以将这些单元分割开来。然后根据故障现象，将故障范围限制在其中一个单元或几个单元。这种方法被称为单元分割法。这个方法在查找列车绝缘或漏电故障时经常用到。26 图形对照法查找电气设备和装置的电气故障，常常需要将实物和图进行对照。然而，电气图形种类繁多，最常见的有电气原理图,电器元件布置图等,因此,在查找故障时应先详细了解设备实物及图纸,现在铁路客车上的电气装置和图纸都比较规范了,电气箱内的每一个元件都有明显的标识,并且一般都附有原理图和位置图,这样当电气出现故障时,可以迅速了解设备实物及图纸,并迅速的使图纸和实物对上号,使之缩短查找故障的时间,从而可以准确快速的找出故障点.上面介绍了在查找电气故障时的一些基本方法,在实际中,各人有各人的思路,各人有各人的方法,但是都离不开这些基本方法.这些基本方法在实际应用中,往往是几种方法搭配使用,如果只使用某一种方法的话,很难对故障进行确认.所以,查找故障是一项很灵活的工作,虽有一定的规律和原则,但不是一尘不变的.综上所述，我们可以根据电气设备的故障现象的具体情况，组织出适合自己的一套方法,分析查找出故障原因所在，准确的排除故障，使电气设备能够正常的工作,从而保证铁路客车的安全运行第四节 安全用电知识一、保护接地和保护接零1、工作接地：为了保证电气设备能安全工作，必须把电力系统（电网上）某一点（通常是中性点）直接或经电阻、电抗、消弧线圈接地，称为工作接地、或称为电源接地。（电力系统运行所需的接地，称为工作接地）2、保护接地：把电气设备的金属外壳、框架等用接地装置与大地可靠连接。称为保护接地。3、保护接零：在低压电网中，将电气设备的金属外壳用导线直接接在零线上，称为保护接零。4、重复接地：在保护接零系统中，一旦零线断开，不但不能起到触电保护作用，而且在三相负载不平衡时，还会引起各相电压不相等；有的低于220V，使负载不能正常工作；有的高于220V，会将这一相所接的电器烧毁。为此，在三相四线制保护接零供电系统中，采取了多点重复接地措施，即选取在零线上一点或多点处与接地装置连接。5、采用保护接零的常用电器，需要注意以下几点：（1）零线上不允许装设开关和保险丝；（2）在同一低压配电系统中，保护接零与保护接地不能混用；（3）接装单相三孔插座，接法：面对插座。左边接工作零线N，右边接相线L，上边是保护零线且必须单独接在零线干线上，绝不允许在插座内将保护零线E与工作零线N短接；6、保护接地电阻一般应不大于4，最大不得大于10。7、漏电保护器漏电保护器（漏电保护开关）是一种电气安全装置。将漏电保护器安装在低压电路中，当发生漏电和触电时，且达到保护器所限定的动作电流值时，就立即在限定的时间内动作自动断开电源进行保护。漏电保护器主要由三部分组成：检测元件、中间放大环节、操作执行机构。检测元件。由零序互感器组成，检测漏电电流，并发出信号。放大环节。将微弱的漏电信号放大，按装置不同（放大部件可采用机械装置或电子装置），构成电磁式保护器相电子式保护器。执行机构。收到信号后，主开关由闭合位置转换到断开位置，从而切断电源，是被保护电路脱离电网的跳闸部件漏电保护器的工作原理：当电气设备发生漏电时，出现两种异常现象：一是，三相电流的平衡遭到破坏，出现零序电流；二是，正常时不带电的金属外壳出现对地电压（正常时，金属外壳与大地均为零电位）。将漏电保护器安装在线路中，一次线圈与电网的线路相连接，二次线圈与漏电保护器中的脱扣器连接。 当用电设备正常运行时，线路中电流呈平衡状态，互感器中电流矢量之和为零（电流是有方向的矢量，如按流出的方向为“”，返回方向为“”，在互感器中往返的电流大小相等，方向相反，正负相互抵销）。由于一次线圈中没有剩余电流，所以不会感应二次线圈，漏电保护器的开关装置处于闭合状态运行。当设备外壳发生漏电并有人触及时，则在故障点产生分流，此漏电电流经人体大地工作接地，返回变压器中性点（并未经电流互感器），致使互感器申流入、流出的电流出现了不平衡（电流矢量之和不为零），一次线圈申产生剩余电流。因此，便会感应二次线圈，当这个电流值达到该漏电保护器限定的动作电流值时，自动开关脱扣，切断电源。安全用电包括人身安全和设备安全两部分。人身安全是指防止人身接触带电物体受到电击或电弧灼伤而导致生命危险;设备安全是指防止用电事故所引起的设备损坏和起火或爆炸等危险。(1)、触电对人体的危害1.1触电事故外部电流流经人体，造成人体器官组织损伤乃至死亡，称为触电。触电分为电击和电伤两类。电击是指电流通过人体内部，影响呼吸、心脏和神经系统，造成人体内部组织损伤乃至死亡的触电事故。电伤是指电流通过人体表面或人体与带电体之间产生电弧，造成肢体表面灼伤的触电事