低压电器及控制电路

第5章低压电器与控制电路5.4安全用电5.1常用低压电器5.2基本控制电路5.3车用低压电器电路本章要求：1）了解接触器、继电器、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）初步掌握顺序控制、行程控制、时间控制等基本控制电路。3）了解常用车用低压电器电路。4）了解安全用电常识。

第5章低压电器与控制电路5.1.1按钮(手动切换电器)(b)结构按钮常用于接通和断开控制电路。按钮的外形图和结构如图所示。按钮开关的外形和符号(a)外形图常闭触点常开触点5.1常用低压电器复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式静触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123按钮帽动画交流接触器的外形与结构5.1.2接触器用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。(a)外形(b)结构5.1.3接触器用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。~M3~线圈辅助触点铁心衔铁电源电机主触点常闭常开动画弹簧符号线圈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属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。动合(常开)主触点KM常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。如CJ10系列主触点额定电流5、10、20、40、75、120A等数种；额定工作电压通常是220V或380V。5.1.4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。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。(b)符号KA线圈常开触头KA常闭触头KA(a)外形中间继电器外形与符号2.时间继电器

是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制+直流电磁式结构图阻尼铜套衔铁工作原理：当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才能释放，触头改变状态。因此继电器吸合时是瞬时动作，而释放时是延时的，故称为断电延时。(1)直流电磁式时间继电器a)通电延时继电器b)断电延时继电器KT线圈通电延时闭合常开触点KT通电延时断开常闭触点KTKT线圈(b)符号断电延时断开常开触点KT断电延时闭合常闭触点KT延时继电器的外形与结构(a)外形(2)空气式延时继电器通电延时的空气式时间继电器结构示意图常开触头延时闭合常闭触头延时打开微动开关2微动开关1常开触头常闭触头线圈通电衔铁向下吸合连杆动作触头动作工作原理调节螺丝进气孔托板线圈动铁心恢复弹簧挡块释放弹簧活塞杆橡皮膜排气孔(2)空气式时间继电器断电延时的空气式时间继电器结构示意图常闭延时闭合常闭延时断开常开触头常闭触头空气式时间继电器的延时范围大(有0.4~60s和0.4~180s两种)。结构简单，但准确度较低。时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。3.热继电器用于电动机的过载保护。热继电器外形与结构(a)外形(b)结构~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3.热继电器工作原理结构原理图双金属片常闭触头用于电动机的过载保护。动画5.1.5熔断器符号FU熔断器额定电流IF的选择(1)电灯、电炉等电阻性负载IF>IL(3)频繁起动的电机(2)单台电机用于低压线路中的短路保护。常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器和有填料式熔断器。用于自动往复控制或限位保护等。5.1.6行程开关(限位开关)(b)示意图结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。未撞击撞击(a)外形图ST常开触点常闭触点ST(c)符号行程开关的外形符号可实现短路、过载、失压保护。5.1.7自动空气断路器(自动开关)锁钩主触点手动闭合过流脱扣器欠压脱扣器衔铁释放动画自动空气断路器原理图连杆装置释放弹簧熔断器FU交流接触器KM组合开关Q按扭SBSB1SB235热继电器FRM3～4215.2基本控制电路5.2.1电动机直接起动(a)结构图主电路控制电路1、电路SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..保险丝热继电器发热元件开关接触器主触点起动按钮停止按钮接触器线圈接触器辅助触点热继电器动断触点(b)原理图控制电路电动机的保护SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..热继电器过载保护保险丝短路保护接触器零压、欠压保护热继电器动断触点主电路控制电路电动机的保护

短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通常采用熔断器FU和过流继电器等。

欠压是指电动机工作时，引起电流增加甚至使电动机停转，失压(零压)是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动(亦称自起动)，易造成人身或设备故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。

过载保护是为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。常采用热继电器FR保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。KMFRKM..KMSB1SB2..控制电路合上开关Q起动2、控制原理-1KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2

,KM线圈通电，KM主触点闭合，电动机运转。通电转动KM主电路FR3~MFUQQ动画合上开关Q2、控制原理-2FRKM..KMSB1SB2..控制电路KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2

,KM线圈通电，KM主触点闭合，电动机运转。通电起动KM转动主电路FR3~MFUQQ松开起动按钮SB2利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁自锁2、控制原理-3FRKM..KMSB1SB2..控制电路通电主电路FRFUQ3~MQ转动KM自锁停车

按下停止按钮SB1,

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。2、控制原理-4转动停车

按下停止按钮SB1,

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。

停转FRKM..KMSB1SB2..控制电路通电主电路FRFUQ3~MQ断电KM去掉KM辅助触点,实现点动控制。KM1FUQKM2M1M23~3~.SBSB1KM1KM1SB2KM2KM2按SB1通电闭合再按SB2闭合通电闭合闭合1.控制顺序：M1起动后M2才能起动。M2既不能单独起动，也不能单独停车。M1转动5.2.2电机的顺序控制M2转动....M13~这样的顺序控制是否合理？两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头(KM1)的负荷过重。KM1KM2M23~思考5.2.3行程控制电路自动往返运动：1.能正向运行也能反向运行2.到位后能自动返回行程控制：控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。STaSTb电机正程限位开关STaSTb逆程STaSTb前进(正转）后退12按SBF时KMF通电(其常闭断开，常开闭合)KMF断电KMR通电行程开关自动往返运动：挡块电机正转工作台前进到达预定位置，挡块1撞击STbSBKMRSBFKMFKMFKMRSTbSTaKMFKMRSBR停止正转

电机反转(工作台后退)5.2.4时间控制电路Y–起动控制线路Y接法KM3KM1FUQ接法动画.SB1.SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2KM2通电通电.SB1.SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2通电断电通电延时继电器通电延时断开复合按钮起动过程：按SB2KM1通电KM2断电绕组Y接KM2断电KM1接通电源KM2—绕组联接KM3—绕组Y联接常闭断开常开闭合常闭延时断开电动机Y接起动常闭断开常开闭合自锁KT通电KM3通电通电瞬时闭合KM1接通电源KM2—绕组联接KM3—绕组Y联接KT通电起动过程：按SB2KM1通电KM2断电绕组Y接KM2断电常闭断开常开闭合常闭延时断开电动机Y接起动常闭断开常开闭合自锁KM3通电通电通电.SB1.SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2通电断电松开SB2,电机仍处于Y接起动状态。KM1接通电源KM2—绕组联接KM3—绕组Y联接通电通电SB1SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2通电断电通电延时继电器通电延时断开KM1断电常开断开常闭闭合当KT常闭触点延时断开时断电复合按钮KM1接通电源KM2—绕组联接KM3—绕组Y联接通电通电SB1SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2通电断电通电延时继电器通电延时断开复合按钮断电KM1断电常开断开常闭闭合当KT常闭触点延时断开时通电断电KM2通电常闭断开KM3断电常闭闭合绕组接Y接断开KM1接通电源KM2—绕组联接KM3—绕组Y联接通电通电SB1SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2通电断电通电延时继电器通电延时断开复合按钮KM1断电常开断开常闭闭合当KT常闭触点延时断开时通电断电KM2通电常闭断开KM3断电常闭闭合绕组接Y接断开通电电机接运行KM1通电KM2SBKM2SBKM1FR1FR2KM1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:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？起动：通电通电闭合闭合SBKM1FR1

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:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？KM2SBKM2FR2KM1停止：断电断电断开断开1、汽车电路分类汽车电路图汽车电路原理图

汽车线路定位图汽车电气线路图

汽车电器定位图

汽车线束图

汽车线路连接器插脚图

汽车接线盒（含熔丝盒、继电器盒）平面布置图汽车电子控制电路原理图汽车传统（开关/继电器）控制电路原理图汽车电路原理方框图

汽车开关内部位置—电气连接关系图5.3.1汽车电路简介5.3车用低压电器电路1）电气线路图

2）电路原理图

电路原理图重点表达各电气系统电路的工作原理，既可以是全车电路图，也可以是各系统电路原理图。（1）汽车传统（开关/继电器）控制电路原理图

----喇叭控制电路⑵汽车电子控制电路原理图

----别克轿车前大灯控制电路原理图⑶汽车开关内部位置—电气连接关系图

----电动座椅开关电气连接关系图

⑷汽车电路原理方框图

方框图是把一个完整电路划分成若干部分，各个部分用方框表示，每一方框再用文字或符号说明功能，各方框之间用线条连接起来，用以表明各部分的相互关系。不必画出元器件和它们之间的具体连接情况。

3）电路定位图

电路定位图用于指示各电器及导线的具体位置。一般采用绘制的立体图或实物照片的形式，立体感强、能直观、清晰地反映电器在车上的实际位置，具有很高的实用价值。定位图在某些车型中还有进一步细化分类.2、各车系电路原理图的特点

1）横坐标式电路图该模式的电路图在最下端通过编号坐标标注图中各线路的位置，各线路平行排列，每条线路对准下框线上的一个编号。图中一般不允许横向交叉跨度较大的走线，横向连接的走线采用断口标注的方式表示，即线路断口处标注为与之相连的另一段线路所在图中的位置编号。主要以德国大众车系为主，目前主要国产品牌轿车如桑塔纳、捷达、宝来、波罗、帕萨特、奇瑞、奥迪、红旗等均采用该方式的电路图。

2）横纵坐标式电路图该模式的电路图采用横纵坐标来确定电器在电路图中的位置，如奔驰汽车采用数字做横坐标，采用字母做纵坐标给电路进行定位。

3．无坐标模块式电路图无坐标模块式并不是特点，此处将其归为一类主要为了和其他形式的电路图形成对比。目前，采用此方式绘图的汽车制造公司较多，如通用别克，本田，东风雪铁龙，富康，丰田，福特，宝马，三菱等。但各公司的具体电路表达方式和图形符号各有不同，读图时需参照相关电路图和图形符号列表进行。日产汽车电路原理图

米切尔公司是北美著名的汽车维修资料供应商，米切尔的电路图已成为中国地区汽车维修的重要资料。4．米切尔电路图

米切尔电路图包括了美国、欧洲、亚洲主要汽车制造厂的电路图，按照统一的格式和电器符号绘制，便于使用。3、汽车电路的特点：

额定电压6V、12V、24V，汽油机普遍采用12V电源，柴油机多采用24V。汽车运行中的电压，一般12V系统为14V，24V系统的为28V。1）低压2）直流蓄电池、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28V~30V）。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。4、识读汽车电路图的一般要领

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

⑴低压（2）直流（3）负极搭铁（4）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）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。牢记回路原则5）继电器电路要分别分析继电器线圈与触点所在回路。

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。喇叭继电器电路1、喇叭继电器电路喇叭电池喇叭继电器按钮5.3.2汽车电路分析喇叭继电器电路由继电器和喇叭６、电池４、按钮３等组成。电路组成喇叭继电器电路1、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。

2、电动门窗车窗上升、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。

(1)驾驶员主控开关控制左后车窗上升。2、电动门窗（2）驾驶员主控开关控制右前车