工程机械电控技术基础PPT课件

第二部分电控技术基础,EXIT,TechnicalPresentationKit,工程机械电气设备,电控技术基础简介,电器技术在工程机械上已得到了广泛的运用。这就要求我们服务人员要充分掌握电器技术知识。针对工程机械来说，我们要掌握以下电器知识：1、基本电器元件、电器单元及相关符号；2、了解检测传感器技术；3、了解执行单元的分类及特征；,物质的分类,按导电性能分类,良导体,绝缘体,半导体,物质的结构,自然界所有的物质都是由极其微小的结构微粒组成,科学界称之为元素,物质导电性能的好坏取决于元素的性质,元素的中心为带正电的质子,质子的周围为带负电的电子;元素的电子数各不相同。,普通状态下，正负电荷守恒,容易导电的物质就是很容易产生自由电子的物质,电的认识,水能风能,发电机组发电,用电设备,遵循能量守恒定律,人类对电的充分利用,打雷产生雷电,脱合成纤维的衣服产生的电,静电,静电在自然界中无处不在,电的性质,绢布,橡胶棒,皮毛,玻璃棒,摩擦,+,_,异性相吸,+,_,同性相斥,电的分类,电根据电流的方向分类,直流电,交流电,电流方向不改变,电流方向交替变化,电流总是由正极流向负极。,用频率来衡量电流方向变化次数,若交流电的频率为50赫兹，说明交流电电流方向每秒钟变化50次。,交流电通过二极管整流后可变为直流电。,电压的概念,电源正负极之间电荷相互吸引的强度称之为电压,电压的单位用伏特表示“V”,电压值（U）为所测两点之间的电位差。电位差越大，说明两点之间的电压越大。,电流的概念,电流是指单位时间内流过横截面的电荷的数量。,电流的单位用安培表示“A”,I,t,=,I表示电流；q表示电荷；t表示时间；,q,电路的联接方式,电路,串联电路,并联电路,在测量电路中的电流时，要把电流表串联到电路中，不可并联联接。,在测量电路中的电压时，要把电压表并联到所测电路的两端。,1.1电气图符号标准的发展1964年，我国颁布一整套电气图形符号和文字符号国家标准。1984年后，我国陆续颁布了电气图形符号和文字符号新的国家标准。上世纪90年代以来，电气制图和电气图形符号的国际标准已陆续修订，我国亦跟踪IEC再次修订了新的国家标准。,基本电器元件及相关符号、标准,表1-1电气图形符号和文字符号新标准,电路符号,电线,0.5WB,接地,端子,电灯,开关,触点,蓄电池,熔断器,电源,仪表,V,A,发电机,G,电动机,M,基本电器元件及相关符号、标准,1.2基本电器1、电线2、电阻3、二极管4、三极管5、连接器连接器、开关、蓄电池、继电器、传感器、电磁阀、启动马达、发电机,常用电器符号及规则,电器图形符号,电线,电线一般采用铜芯或铝芯制作，外面在覆盖一些绝缘的乙烯树脂或橡胶材料。,电线有单线和绞合线之分，由于绞合线柔软易弯曲，因此，一般电器线路都采用绞合线。,电线粗细规格：以铜芯的横截面积为基准,电线的颜色区分（1）,在整机电路的配线中，往往有很多同样粗细的电线，很难区分线路的去处。为此，常将线路着色，以区分各种不同的线路。,电线特殊型号：,胶合型线路：防止外来信号干扰；,密封型线路：防止内外信号干扰。,导线,包覆,电线的颜色区分（2）,1、0.5B电线尺寸：0.5(0.56mm2)色别：黑（单色）,2、0.85WB电线尺寸：0.85（0.88mm2）色别：白底黑线,特殊规格电线,1、胶合型：防止外来信号干扰；,2、屏蔽型：防止内外信号干扰。,电线的包覆,电阻的概念,电阻指阻碍自由电子移动的现象,电阻的单位用欧姆表示“”,R,A,=,R表示电阻；表示电阻率；L表示长度；A表示面积。,L,电阻值的大小还受温度变化影响，一般情况下忽略不计。,R,T,电阻的运用,电阻的作用：1、限流2、分压,挖掘机上采用的电阻有：1、ESS冗长电阻器（CN403）2、水温传感器(CN213)热敏电阻3、电位计旋钮（CN104）0-5K4、燃油油位传感器（CN203）885、收音机音量旋钮,在左控制台下方,在座椅的后右方,半导体基础知识,半导体是指导电性能介于导体与绝缘体之间的物质。,常用的半导体材料硅(Si)、锗（Ge）均为四价元素。,本征半导体,纯净的晶体结构半导体,掺杂半导体,在本征半导体中，用扩散工艺掺入少量合适的三价或五价元素，其半导体导电性能显著改善.,掺入三价元素，形成P型半导体,掺入五价元素，形成N型半导体,利用掺杂方法将P型半导体和N型半导体制作在一起，构成PN结。,一个PN结加上电极引线与外壳构成半导体二极管,三极管由三个极、三个区和两个PN结构成。从结构上分为两类：1、NPN型2、PNP型,二极管知识,二极管具有单向导电性,二极管的整流作用1、半波整流v0.45V02、全波整流v0.90V0,稳压二极管的应用稳压二极管的工作电压为稳压管的反向击穿电压。它是利用稳压管所起的电流调节作用，通过限流电阻的电压变化来达到稳压的目的。,二极管的其他应用1、发光二极管2、续流二极管3、开关二极管,二极管的故障形式有两种：A、断路B、短路,二极管的用途,1、整流,2、吸收冲击电压,3、防止逆电流，保护控制器,二极管一般符号,电流可从AB,不能反向流动,二极管的检测方法,分体式二极管,使用数字万用表的检测方法：1、将万用表旋钮设置到二极管测量位置；2、把红针连接二极管的正极，黑针连接二极管的负极，确认显示值；3、若显示值无变化：二极管损坏；若显示值变化在400600之间：二极管正常。,三极管,b,N,e,c,b,e,c,A、NPN型,P,N,b,P,e,c,b,e,c,B、PNP型,N,P,具有电流放大作用,我们,三极管的输出特性曲线一般分为三个区（截止区、放大区和饱和区）。三极管在放大电路中应工作在放大区。,三极管放大电路有两个回路：1、基极回路输入回路2、集电极回路输出回路,三极管,金属包装,树脂包装,金属包装,树脂包装,1、三极管的形状,2、三极管的分类,三极管有NPN型及PNP型两类，迄今使用于电磁阀控制的多是NPN型，PNP型几乎没有。,3、三极管的作用,按照用途，分为开关用和增幅用。在开关线路中，随着基极电流断断续续流动，使集电极象开关一样高速地ON-OFF，从而控制电压电流。在增幅线路中，电压在基极和发射极之间形成小的基极电流，并控制大的集电极电流。,4、三极管的运用,三极管的运用在挖掘机上比较多，比如电磁阀和传感器的信号控制等等。,通过B点电压控制C与E之间的通断,当VB0.7V时,电流可从C流向E,否则不能.,连接器,连接器，即CONNECTOR。国内亦称作接插件、插头和插座。一般是指电连接器。即连接两个有源器件的器件,传输电流或信号。,连接器,1、连接器的表示方法：,S,CNXXX,白,连接器的型式，主要从结构上进行区分。,表示连接器的标记，没有其他意义，可以理解为“Connect”的简写。,表示连接器的编号，主要从连接器的用途上进行区分，对故障诊断很有用。,2、连接器型号分类（从结构上）：,接头阴侧,接头阳侧,质量及性能取决于可靠的线束和连接系统.适当的外径.排布.放置.固定(消除导线张力).压制可排尽间隙中空气提高耐温度性和抗氧化性.,开关,是用来接通和断开电路的元件，而且还有主动预防电气火灾的功能。,按用途分：波动开关,波段开关,录放开关,电源开关,预选开关,限位开关,控制开关,转换开关,隔离开关，行程开关，墙壁开关，智能防火开关等,按结构分：滑动开关,钮子开关,拨动开关,按钮开关,按键开关,薄膜开关，智能防火开关，更安全的钢架开关等。,启动开关,1、启动开关接线表,备注：A、B端子始终带电，来自蓄电池；B、BR端子至蓄电池继电器BR端子；C、R1端子至带状加热器继电器；D、C端子至安全继电器S端子；E、ACC端子至泵控制器。,2、各端子情况：A、B端子始终带电；B、机器在启动过程中，直到发电机正常发电为止，蓄电池继电器均由BR端子提供的电流使蓄电池继电器吸合；C、发电机正常发电后，将由发电机L端子提供的电流来维持蓄电池继电器吸合继续工作；D、R1、R2和C端子均为瞬间带电端子；,继电器,继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。,继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热，又称激励量）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。,当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电气量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。,蓄电池继电器（1）,1、结构简图,备注：A、B端子始终带电；B、只有BR端子带电，通过E端子接地形成回路，才能使M端子与B端子吸合；C、充电时，电流方向由M至B；D、二极管对线圈起保护作用。,蓄电池继电器（2）,2、外型图及位置,安全继电器,1、继电器型安全继电器,E,S,R,C,B,L3,L,K,J,I,H,R1,R2,L2,L1,自蓄电池继电器M端子,至启动马达C端子,自发电机L端子,自启动开关C端子,A、继电器准备状态：,元件说明：1、H、I、J、K为常开触点；2、J、L为常闭触点；3、R1为小电阻；4、R2为保护电阻；5、C1为缓冲电容；6、L1为继电器工作励磁线圈；7、L2为继电器安全断开励磁线圈；8、L3为缓冲保护线圈。,C1,E,S,R,C,B,L3,L,K,J,I,H,R1,R2,L2,L1,自蓄电池继电器M端子,至启动马达C端子,自发电机L端子,自启动开关C端子,B、继电器工作状态：,C1,当启动开关转到ON位置时，蓄电池继电器工作，B端子与M端子吸合，M端子带电，然后安全继电器B端子带电；当启动开关转到启动位置时，启动开关C端子带电，然后安全继电器S端子带电，通过L1线圈，L触点，E端子接地，形成回路，电磁线圈L1产生电磁力，使H和I触点接通，然后C端子带电，启动电机工作，发动机启动。,E,S,R,C,B,L3,L,K,J,I,H,R1,R2,L2,L1,自蓄电池继电器M端子,至启动马达C端子,自发电机L端子,自启动开关C端子,C1,C、继电器安全保护状态：,当发动机启动后，发电机发电，L端子带电，然后R端子带电，经过线圈L2、电阻R2及E端子接地，形成回路；同时线圈L2产生磁场力，使触点L断开，启动回路取消，从而保护启动电机。当发动机启动失败后，由于启动马达在旋转，此时启动马达类似于发电机，使C端子带电，然后通过线圈L3，触点J，端子E接地，形成回路，L3产生磁场力，使触点L断开，启动回路取消，从而保护启动电机。,2、半导体型安全继电器,R,Q1,D4,D2,Z,C1,C,R4,R3,R2,Q2,D3,C,B,E,A,S,A、继电器准备状态：,元件说明：1、L为励磁线圈；2、A为常开开关；3、Q1、Q2为三极管；4、R2、R3为保护电阻；5、R4为分压电阻；6、D2、D3、D4为保护二极管；7、Z为稳压二极管；8、C、C1为缓冲保护电容。,L,B、继电器工作状态：,当启动开关转到ON位置时，蓄电池继电器工作，B端子与M端子吸合，M端子带电，然后安全继电器B端子带电；当启动开关转到启动位置时，启动开关C端子带电，然后安全继电器S端子带电，,R,Q1,D4,D2,Z,C1,C,R4,R3,R2,Q2,D3,C,B,E,A,S,L,通过电阻R4，到达三极管Q2的基极，使三极管Q2导通，经E端子接地，形成回路；然后，另一路由线圈L，经三极管Q2的集电极，到达三极管Q2的发射极，至E端子接地，形成回路；同时，线圈L产生电磁力，使A触点接通，然后C端子带电，启动电机工作。,R,Q1,D4,D2,Z,C1,C,R4,R3,R2,Q2,D3,C,B,E,A,S,L,C、继电器安全保护状态：,当发动机启动后，发电机发电，L端子带电，然后R端子带电，经过电阻R2、稳压二极管Z、二极管D2到达三极管Q1的基极、发射极，至E端子接地，形成回路；同时三极管Q1的集电极至发射极也导通，致使三极管Q2截止，线圈L消磁，A触点断开，启动回路取消，从而保护启动电机。,电磁阀是利用电磁线圈的电磁力使阀芯轴向运动控制油路导通或关闭的一种阀。电磁阀根据其作用主要分为两大类：A、开关电磁阀B、比例电磁阀,自电脑信号,电磁线圈,铁芯,阀芯,回位弹簧,先导压力,至油箱,至执行元件,电磁阀在停机状态下都应处于消磁状态。机器工作时，电脑根据操作手的操作情况、机器实际情况按电脑设定程序控制电磁阀消磁或者励磁，从而控制执行元件相应动作，实现发动机、泵、阀的最佳匹配，最终达到节能的目的；同时更好的达到了操作手的操作目的。,电磁阀,电磁阀液压原理图,工程机械使用晶体管控制电磁阀的方式一般有以下两种:1、负极控制型（即：接地型）,特点：电磁阀工作与否都是带电的。,备注：上图用开关来简单示意晶体管。,电磁阀的控制方式（1）,2、正极控制型（即：24V型）,特点：电磁阀只有工作时带电。,电磁阀的控制方式（2）,1锁定电磁阀A32行走速度电磁阀A23增压电磁阀A1,开关电磁阀状态,安全锁紧电磁阀,励磁条件：安全锁紧杆置于打开位置。,行走电磁阀及增压电磁阀电路图,SC-ESC电磁阀,电容器,电容（或称电容量）是表征电容器容纳电荷本领的物理量，主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。,电容的符号是C，单位是法拉，简称法，符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(F)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等,滤波作用，在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。,耦合作用：在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合,电容的作用,传感器的定义,传感器类似于人的感觉器官，也可以认为是人类感觉器官的延伸；工程上通常把直接作用于被测量，能按一定规律将其转换成同种或另种量值输出的器件，称为传感器；传感器处于测试装置的输入端，其性能将直接影响整个测试装置的工作质量；传感器是人们认识自然界的有力工具，是测量仪器和被测事物之间的接口。,传感器的分类,位移传感器力传感器温度传感器,1、按被测量分类,2、按工作原理分类,机械式传感器电气式传感器光学传感器流体式传感器,能量转换型传感器能量控制型传感器,物性型传感器结构型传感器,3、按信号变换特征分类,4、按能量关系分类,5、按输出信号分类,模拟式传感器数字式传感器,生活中常用的传感器举例,机械式传感器,机械式传感器常以弹性体为传感器的敏感元件；其输入量一般为力和温度，输出量为弹性元件本身的弹性变形,上图的微型探测开关在自动检测、自动控制中广泛应用。,电阻式传感器,电阻式传感器是一种把被测量转换为电阻变化的传感器。按工作原理分为变阻器式、电阻应变式和集成应变式三类；常见的变阻器式有直线位移型、角位移型和非线性型等几种；变阻器式传感器也称为电位差计