电气控制电路及其在汽车中的应用

1、第五章第五章 电气控制电路电气控制电路及其在汽车中的应用及其在汽车中的应用 5.1 常用低压电器常用低压电器5.2 三相电动机基本控制电路三相电动机基本控制电路5.3 车用低压电器电路车用低压电器电路5.4 汽车传统点火系工作过程汽车传统点火系工作过程1 1）接触器、继电器和熔断器、点火开关和保险装）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。置等常用低压电器的基本结构和工作原理。2 2）电动机顺序控制、行程控制、时间控制等基本）电动机顺序控制、行程控制、时间控制等基本控制电路。控制电路。3 3）一般车用低压电器电路及其分析方法。）一般车用低压电器电路及其分析

2、方法。4 4）汽车传统点火系的组成和工作过程。）汽车传统点火系的组成和工作过程。 本章要点：本章要点：第五章第五章 电气控制电路及其电气控制电路及其 在汽车中的应用在汽车中的应用一、一、 熔断器熔断器符号符号FU5.1 5.1 常用低压电器常用低压电器 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125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、

3、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、三、 接触器接触器动画动画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。 例如CJ20系列接触器的额定电压有220V、380V、660V、1140V，额

4、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。选用接触器选用接触器三、继电器三、继电器继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。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

5、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中间继电器触头容量小，中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控制触点数目多，用于控制线路。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。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. 热继电器热继电器外形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。向上弯曲，杠杆

6、被弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件发热元件杠杆杠杆热继电器工作原理热继电器工作原理双金属片双金属片常闭触头常闭触头动画动画3 3干簧式继电器干簧式继电器 由既导磁又导电材料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

7、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 5.2 三相电动机的基本控制电路三相电动机的基本控制电路继电继电接触接触器控制基本器控制基本环节环节起动运转控制起动运转控制正反转控制正反转控制顺序控制顺序控制时间控制时间控制主主电电路路控制电路控制电路热继电器热继电器发热元件发热元件接触器接触器主触点主触点接触器接触器线圈线圈接触器接触器辅助触点辅助触点 热继电器热继电器动断触点动断触点刀开关开关保险丝保险丝停止按钮停止按钮起动按钮起动按钮合上刀开关合上刀开关1. 1. 工作过程工作过程KM辅助触点辅助触点闭合自锁。闭合自锁。

8、按下起动按钮按下起动按钮SB2 , KM线圈通电，线圈通电，KM主触点闭合，主触点闭合， 电动机运转。电动机运转。通电通电转动转动自锁自锁动画动画通电通电转动转动, KM线圈断电线圈断电KM主触点断开主触点断开, 电动机停转。电动机停转。KM辅助触辅助触点断开，取点断开，取消自锁。消自锁。断电断电2.2.电动机的保护电动机的保护接触器接触器线圈线圈热继电器热继电器动断触点动断触点二、正反转控制电路二、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：工

9、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

10、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。SBSBFR1FR2SBFR1 例：两条皮带运输机分别由两台笼例

11、：两条皮带运输机分别由两台笼异步电动机拖动，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：运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时起动时: M1起动后起动后 M2才能起动；才能起动；停车时停车时: M2停车后停车后M1才能停车。应如何实现控制？才能停车。应如何实现控制？SBFR2断开断开断开断开四、四、 时间控制电路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

12、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通电延时时间继电器两个延时触头：l延时断开的动断触点l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：l延时闭合的动断触点l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 l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KM2触点闭合双联复合按钮起动时KM3触点闭合l起动按钮SB2是双联复合按钮，一个动合触点，一个动断触点。lKM1

13、、KM2、KM3是三个交流接触器。l起动时KM3工作，电动机接成Y形。l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 l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lKT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。 l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

14、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 5.3 汽车低压电路分析汽车低压电路分析一、汽车电路概述一、汽车电路概述1.汽车电路特点汽车电路特点 1）低压低压2）直流直流额定电压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11.5V13.5V，发电机输出电压常限定在13.8V15V之间（24V电系28V30V）。发电机工作时正常电

15、压比蓄电池电压高0.33.5V，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）负极搭铁负极搭铁4）单线并联单线并联 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

16、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

17、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 1、喇叭继电器电路、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、汽车电路分析二、汽车电路分析动画动画2 2、 电动门窗电动门窗 电动车窗可使驾

18、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

19、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 2、 电动门窗电动门窗电路原理电路原理 1）直接搭铁式直接搭铁式 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 2、 电动门窗电动门窗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 2、 电

20、动门窗电动门窗 (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 2、 电动门窗电动门窗 (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右后窗下降2 2、 电动门窗电动门窗3电压转换开关电压转换开关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

21、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。l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。l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。l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

22、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）l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 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。 l电容式闪光器工作频率稳定；l翼片式闪光器结构简单，体积小；l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

23、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l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。l电容器是约有1500F的大容量电解电容器。电路组成l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。

24、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

25、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，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）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