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1、电气系统基础知识培训电气系统概述 基本基本电气理气理论 电路中的元件路中的元件 检测工具及工具及检测方法方法 电路故障及路故障及诊断断 基本电气理论基本电气理论1.电气系统特点一、电的基本知识一、电的基本知识 原子原子 原子是构成元素、并保持元素性质的最小粒子。原子含有微小的肉眼看不见的带正、负电荷的颗粒。一滴水里含有几十亿个原子。原子的结构与太阳系的结构相类似，太阳系以太阳为中心,行星沿轨道围绕太阳旋转。原子的中心或“太阳”是由被称作质子和中子的微粒组成。质子带正电荷,中子不带电，而围绕中心旋转的“行星”被称作电子,它带有负电荷。质子、电子和中子质子、电子和中子 原子的中心或“太阳”是由被称
2、作质子和中子的微粒组成。质子带正电荷,中子不带电，而围绕中心旋转的“行星”被称作电子,它带有负电荷。导体导体 为使电子流动,必须为其提供一个路径,简单地说，可以将这种路径(电路)想象成一个从电源(电池正极)开始转一圈又返回电源(电池负极)的环路。电子在某些物体中移动比在其它物体中移动更容易些，这些物体如铜、铁和铝等可形成很好的电子移动路径,所以被称作导体。基本基本电气理气理论 自由电子由于元素铜具有很好的导电性,它被广泛应用于汽车电气设备。铜原子核中含有29个质子。请注意最外圈的单个电子，它并非被牢牢地吸住,而是很容易地脱离原子核的束缚,从而成为自由电子。绝缘体绝缘体与导体相对的是绝缘体。绝缘
3、体原子里的电子被牢牢吸在轨道里,很难或不可能产生电流，这些材料如橡胶、木头、胶木及陶瓷具很好的抗电性能或“绝缘强度”。介于绝缘体和导体之间的材料产生电流的难易程度亦介于两者之间。所有的导体都对电流产生一定的电阻，电阻的成因是材料的组成或材料的物理形状。基本基本电气理气理论二、电压、电流、电阻二、电压、电流、电阻 电压电压电压是导致电子在导电体内流动的一种电力或压力。液压液压(以磅每平方英寸为单位以磅每平方英寸为单位)P.S.I.电压表电压表低电势低电势 电压力电压力(以伏特为单位以伏特为单位)高电势高电势-注意注意-也可认为电压是电路两点间的“电势”差，当电路无电流流动时电压依然存在。基本基本
4、电气理气理论电流电流 电流只在含有很多自由电子的物体中流动，这些物体被称为导体。推动及吸引电子脱离轨道并使其在导体里流动所需要的力或压力被称作电动势(EMF)或电子移动力。电流是对在导体里移动的电子流的称谓。就如管子里的水由水压推动一样,导线里的电流则被电压推动。水的流量是用流量表以加仑/每分钟为单位来计量的，同样，电流是用电流表以安培(amps)为单位来计量的。其做法是将电流表接入电路中。电压压力电压压力(电子流动)电流 电流表电流表 电线水流水流（加仑每分钟）（加仑每分钟）管道水压水压基本基本电气理气理论电电压压 所有电子元件和电路都有电阻。电阻即阻止电流流动及减缓流动的力。电阻本质上为电
5、“摩擦”,很象液压系统里的节流孔或其它障碍。电阻将电能转换成其它形式的能，如热能、光能或动能。导体电阻取决于5种因素:1.原子结构 2.长度 3.横断面积 4.温度 5.物理状态压降 电流 电阻电压基本基本电气理气理论电电压压 所有电子元件和电路都有电阻。电阻即阻止电流流动及减缓流动的力。电阻本质上为电“摩擦”,很象液压系统里的节流孔或其它障碍。电阻将电能转换成其它形式的能，如热能、光能或动能。导体电阻取决于5种因素:1.原子结构 2.长度 3.横断面积 4.温度 5.物理状态压降 电流 电阻电压基本基本电气理气理论三、欧姆定律三、欧姆定律欧姆定律说明电的特性欧姆定律说明电的特性 早在19世纪
6、,乔治西蒙欧姆便通过实验证明了存在于电压、电流及电阻之间非常精确的关系。人们称这种关系为欧姆定律,其表述如下：电路的电流与电压成正比,与电路电阻成反比。R=U/I 若以另一角度解释欧姆定律,它可以是:如果电阻恒定而变化电压，电流将随电压的增大或减小而(成比例地)增大或减小；如果电压恒定而改变电阻，电流与电阻的变化相反:电阻变大时电流将减小，而电阻减小时电流增大。基本基本电气理气理论四、四、典型的电路典型的电路 通常有三种基本电路:串联、并联和混联。人们可根据电源、导体、负载以及控制或保护装置的连接情况,来确定是哪种类型的电路。串联电路串联电路 这是一种最简单的电路，导体、控制和保护装置、负载以
7、及电源都与仅有的一条电路径相连。每个元件的电阻都可以是不同的，数值相同的电流将流经每一个元件,所以通过每个元件的电压也将是不同的。如果路径损坏,电流便不能通过。保险丝串联电路定律：串联电路定律：串联电路中每一点的电流都是相同的。串联电路的总电阻等于各个电阻的相加值。串联电路中各个压降值的总和等于应用电压或电源电压。基本基本电气理气理论并并联电路联电路 一个并联电路有一个以上的电流通路，每个分路的电压相同。假如每个分路的负载电阻相同,分路电流也将相同。假如分路里的负载电阻不同,分路电流也将不同。假如有一个分路损坏,电流将继续流往其它分路。并联电路定律：并联电路定律：并联电路中,通过各分路的电压相
8、同。并联电路中的总电流等于各个分路电流的总和。并联电路中的总电阻通常小于最小电阻分路里的电阻。基本基本电气理气理论混混联电路联电路 在混联电路里,有些元件为串联,有些元件为并联。电源及控制或保护装置(保险及开关)通常为串联,负载通常为并联。串联电路里电流相等,而在并联电路中则不相等,并联电路里元件的电压相等,而在串联电路里则不等。假如串联部分损坏,整个电路将断开。假如并联分路损坏,电流仍将可以流过串联电路和未断开的分路。混联规则：混联规则：电路里串联部分的电流等于各分路电流的总和。电路电阻是并联部分的电阻总值和所有的串联电阻的总和。并联分路的电压为电源电压减去通过串联负载时所有的压降。混联电路
9、,液压通路和电路相类似基本基本电气理气理论五、直流电和交流电五、直流电和交流电 电压分为两种类型：直流和交流，通常分别缩写为DC和AC。而交流电(AC)的最佳解释是电子交替地前后流动。汽车发电机所产生的就是交流电。由于磁性定律，交流电很容易在发电机中产生，但是却非常难以储存。因此，发电机配备有特殊电路，可以在应用于车辆电气系统之前被转换成直流电。基本基本电气理气理论六、功率和瓦特六、功率和瓦特 功率功率 电的最后一个性质是功率。功率是电路中做功的比率。汽车发动机的输出通常用马力来表示，电机的输出也采用相同的单位。许多电气设备均使用所消耗的电功率多少来划分等级，而不是所产生功率的多少。功率消耗单
10、位用瓦特来表示。735瓦特=1马力 采用功率公式来确定功率、电压和电流之间的关系。基本等式或功率公式为P=I X E,或 瓦特=安培 X 伏特。功率是电流与电压的乘积。瓦特的定义瓦特的定义 功率的计量单位是瓦特。一瓦特等于一安培乘以一伏特。瓦特额定的最普通应用可能要属灯泡了。采用所消耗的瓦特数来标定灯泡。电阻器也是如此。基本基本电气理气理论七、电磁理论七、电磁理论如果没有磁力,电能几乎没有实际用途。磁力对交流发电机、点火线圈和起动机而言是不可缺少的。实际上,电气设备中只有灯和点烟器的工作与磁力无关。电流通过导线时电流通过导线时,导线周围导线周围会产生磁场。这种作用是可逆会产生磁场。这种作用是可
11、逆的。的。电路中的元件电路中的元件一一、基本电路元件、基本电路元件 电路就是可通过电流的路径。当电路终端电荷相反（正极和负极）且彼此相连时，电流将从一端流向另一端。我们通常称这些终端为“电源”和“地线”。电流仅在闭路或通路内流动。如果电路内某处断开，则电流将无法流动。我们通常称这种情况为“断路”。每个汽车电路都包括电源、保护器、负载、控制装置和地线。这些元件通过导线连接起来。电路中的元件电路中的元件二二、电源、电源 12V和24V电瓶和发电机是汽车电路中最为常用的电压电源。发电机连续运转能够为电瓶补充电势，从而防止其放电。三、导线导线 在电路中导线将电流送入及导出电气部件。大部分导线是铜质的，
12、在外面包有一层抗高温和抗腐蚀的绝缘材料。导线的载流量取决于它的规格。汽车上所用导线的粗细决定了其允许通过电流的大小。汽车上的每条电路都有各自的电路编号，每条导线都可以有各自的颜色。导线可以是单色的，也可以是带条纹的、带点的或带杂点的。电路中的元件电路中的元件四四、电路保护器、电路保护器 为了防止电线和部件受损，汽车电路采用保护装置防止产生过电流。保险丝、易熔线和电路断路器就是电路保护器。如果产生过电流，则在电路线路可能被损前，这些保护器将断开。这与开关旋至“关”位置达到的效果相同。电路保护器只针对线路保护而设计，其它部件不必安装。电路中的元件电路中的元件保险丝保险丝 汽车接线电路保护最一般的方
13、法是保险丝。保险丝是这样的一种装置，当电流超过一定值，并持续足够时间以后，保险丝中一个元件熔断，使电路断开。其功能不可逆的，即每次电路超负载或每次修理故障后，必须更换保险丝。2A2A3A3A4A4A5A5A7.5A7.5A10A10A15A15A20A20A25A25A3030灰紫玫瑰色浅棕（棕黄）棕（褐色）红色浅蓝黄无色浅绿电路中的元件电路中的元件易熔线易熔线 另外一种保护装置是易熔线。与其保护的电路相比，构成易熔线的线长度较短（不足9英寸）、直径较小（小四个量规的尺寸）。由于较小，在损坏发生前，熔丝就会熔断并断开电路。易熔线还外包了一层特殊的不易燃绝缘体。与保险丝一样，熔丝在断开后也必须更
14、换。断路器断路器 断路器是这样一种保护装置，即当负载电流超过断路器额定量时，它能使电路断开。如果电路出现短路或其它超负载情况，过大的电流将使断路器两端子间的电路断开。汽车上采用两种基本形式的断路器：循环式和非循环式。五、开关五、开关 开关是切断或接通电路的一种控制装置。其动作可以手控，也可以根据电路或车辆所处电路中的元件电路中的元件 状况自控。开关分常开和常闭两种形式。常开是指开关在常态位置或静止位置时，电路是不通的；常闭是指开关在常态位置或静止位置时，电路是接通的。开关可以有一个或多个接臂（或称刀）（输入）和触头（或称掷）（输出）。如单接臂双触头（单刀双掷）开关就具有一个输入端和两个输出端。
15、开关的分类开关的分类扳动式开关瞬时接触开关水银开关感温开关电路中的元件电路中的元件扳动式开关扳动式开关扳动开关是开关中最简单的一种。在单根导线或电路中，它不是切断电路就是或接通电路。如汽车上的雾灯开关。瞬时接触开关瞬时接触开关瞬时接触开关利用弹簧使开关触点分离。只有当外力作用于开关按钮时，电路才能接通，是一种常开开关。如制动开关。如果弹簧使开关触点保持闭合，只有施加外力后触点才能分离，否则是常闭开关。电路中的元件电路中的元件水银开关水银开关水银开关用于监测某一部件位置移动情况，例如发动机舱盖和后行李箱盖的灯就是利用它来控制。在开关内有一个带有部分水银的小容器，容器内的一端有两个电路触点。当行李
16、箱盖打开时，水银流向有电路触点的一侧，水银将两个触点接通，使照明电路成为完整的回路。电路中的元件电路中的元件感温开关感温开关感温开关内装有双金属材料，这种双金属材料可通过通电的方式或通过与开关接触的其他部件使其受热，来接通或切断电路。后一种情况，开关如同一个传感器。在发动机冷却剂温度开关中，发动机冷却液的温度达到预定温度警线时，其温度开关中的双金属片会因高温而弯曲，使开关内的触点闭合，仪表板上的报警灯电路被接通，灯也就亮了。电路中的元件电路中的元件六、电阻六、电阻 电阻器是用来在不需要满电流和/或电压的电路中(通过电压)限制电流。在自动化电气系统中采用3种基本类型的电阻器固定电阻器,分级或抽头
17、电阻器及可变电阻器。不同型号电阻器采用不同符号。可变电阻器可变电阻器可变电阻器的电阻有一定的范围,这一范围的电阻是通过两个或多个抽头及一个控制装置得到的。以下为这种电阻器的2个实例:变阻器 变阻器有两个接头,一个接头与电阻器的固定端连接,另一个接头是与电阻器滑动触点连接的。转动控制装置使滑动触点移开或移向固定端,电阻将逐渐变大或减小。分压器-分压器有3个接头,电阻的两头各1个,另一个为滑动触点,与电阻器连接。转动控制装置使滑动触点从一个固定电阻端移向另一个固定电阻端。这种分压器普遍用于车辆的节气门位置传感器。电路中的元件电路中的元件可变电阻器可变电阻器电路中的元件电路中的元件NTC/PTC热敏
18、电阻器NTC热敏电阻器PTC热敏电阻器热敏电阻器热敏电阻器是随温度的变化改变电阻的。在大多数汽车电路中热敏电器的电阻值随温度的增加而减小。通常用在:发动机冷却液温度传感器,进气歧管空气温度传感器及变速箱温度传感器。电阻高温度()高 电路中的元件电路中的元件七、二极管七、二极管 半导体是电子元件,一般是由硅砂或锗制成的。简单的半导体如二极管、LED(发光二极管)和齐纳二极管，一般只是改进的开关。普通二极管很象电流的单向阀,也就是如果电路的极性正确,则接通(ON),当极性反接时则断开(OFF)。二极管可以被称为“灵敏”开关。当检测到正确极性时,它接通(ON);当检测到相反极性时,它断开(OFF)。
19、二级管也监控压力如果压力(电压)不足够高,它不会接通。电路中的元件电路中的元件正向偏压正向偏压 图中的电路表示蓄电池的负极端子接在N型材料上,蓄电池的正极端子接在P型材料上，即所谓的正向偏压连接。这是电流流经二极管的必要条件。当电压为0.6-0.7 V时，二极管导电。反向偏压反向偏压 当蓄电池反向连接时,蓄电池正极电动势实际上会在二极管的PN连结处产生很大的电阻，这就是反向偏压。它导致二极管阻断电流。正偏电压反偏电压电路中的元件电路中的元件八、继电器 继电器实际上是一个开关,它提供了一种用小电流控制大电流的途径。标准的继电器既有控制电路又有电源电路。控制电路由电源供电。电流经一个开关和一个电磁
20、线圈接地。电源电路也同样由电源供电。电流流向一块可以被线圈上磁力所吸引的衔铁上。当控制电路开关断开时,没有电流流至继电器,线圈也未通电。触点断开,没有电压供给负载。当控制电路开关闭合时,继电器中有电流通过并给线圈通电。因此，产生的磁场，通过拉下衔铁而闭合触点，使电压供给负载。接电源常开式触点未通电(无电流流动)已通电(触点闭合,电流流动)电路中的元件电路中的元件八、电磁阀 电磁阀是电磁开关。电磁阀的可动铁芯将电流转换为机械运动。在拉式电磁阀中,磁场将铁芯拉入线圈或将铁芯固定在其位置上。这些电磁阀称为磁性开关。在推拉式电磁阀中,铁芯是块永久磁铁。电流方向改变时铁芯被拉入或推出。拉式 推拉式永久磁
21、铁检测工具及工具及检测方法方法 主要检测工具：跨接线 测试灯 数字万用表 -注意注意-在电子电路中切勿使用测试灯,因其电阻低会导致大电流通过，从而损坏电路中的一些敏感的电子元件。检测工具及工具及检测方法方法数字万用表数字万用表 数字万用表(DMM)有一个测试值的电子数字读出装置。数字万用表具有使测试精确的电子电路,其准确度超过0.1%,远远超过模拟表。数字万用表已日益普遍用于电气诊断和检测,尤其是电气系统的检测。测电压测电压 对电路的检测往往都是从检测电源电压是否正常开始的。如果检测结果为无电压、或电压过高或过低,应首先使电压正常再去作进一步检测。将红色测试探针插入电路的正极插孔,黑色探针插入
22、负极插孔或接地,便可测得正确极性()的直流读数，如果对上述做反向连接,带有自动极性的数字万用表将仅仅显示代表负极的负号。检测工具及工具及检测方法方法电阻检测电阻检测 测量电阻的单位为欧姆()。测电阻时应断开电路电源,否则将会损坏电路和万用表。假如测量时数字万用表提供的测试电压低于直流0.3V,就可测试在电路中被二极管或半导体接头阻隔开的电阻器阻值。这通常可以使您在电路板上测试电阻器而不用将它们拆下。检测工具及工具及检测方法方法导通性检测导通性检测 导通性检测是一种连通/断开测试,以区别断路和通路。采用带有通路信号装置的数字万用表进行通路测试既快又容易。当测到通路时万用表会发出嘟嘟声,不用查看即
23、可知道。不同型号的数字万用表对引发其发出嘟嘟信号装置的电阻值的要求也不尽相同。导通性检测确定：保险良好或保险丝熔断导体断路或短路开关状况电路线路(通过对电路或导体的跟踪检测)检测工具及工具及检测方法方法测量电流测量电流 用数字用表测量电流与测量其它参数不同，电流是串联测量,而电压或电阻是并联测量。要测量的全部电流都流经电流表，而且测试导线必须插进万用表的不同的输入插孔。-注意注意-测试导线还留在电流输入插孔中就去测量电压,这是常犯的错误。这样电源电压会直接流过电流表内的低值电阻因此导致短路，叫做电流分路。如果电流表没有足够的保护装置,一个大电流通过时会使表及电路严重损坏,也会伤害操作人员。电路
24、故障及诊断电路故障及诊断 要使一个电气装置能够工作，必须有一条从电源到电气装置再回到电源的完整通路。这样一个环形通路就叫做完整电路或闭合电路。大多数基本电路需要一根连接电源与负载的导线，以及一根由负载回到电源的导线作为地线。这样，整个电路就形成一个闭合回路，电流才能在电路中流动，电路中的负载才能作有用功。将汽车上所有电气系统的地线都通过单独导线的形式接回电源是不实际的，这样将成倍地增加车上导线的数量。因此，大部分汽车电路是利用车身、发动机缸体或车架作为接回电源的地线。车身、发动机和底盘的钢质结构使汽车的这些部件能够为电流提供良好的通道。如果连接负载或电源的导线被切断，电路将被断开。一个完整的闭
25、合电路就不再存在，这种电流不能流通的情况就称为开路或断路。在这种情况下，电压只存在于断开处电源一侧。如果在电路正极和地线之间产生了某个多余的支路，电流将绕过负载流回地线，即发生了短路。负载可限定电路中的电流大小，而短路却会产生极大的电流。要记住，电流总是选择电路中电阻最小的途径，这是个重要的概念。电路故障及诊断电路故障及诊断二、电路故障二、电路故障 电路中出现的各种问题意味着必须做出决定进行修理。故障分类如下:断路断路 断路是指电流通道的机械性断开。在串联电路中,如电流中断,则电路停止工作。在并联电路中,如果一条支路断开,则这条支路停止运行,其它支路照常工作。使用电阻计进行导通性检测时,可发现
26、电路断路。在一个断开的电路中，由于没有一个完整的电流出入电源的回路，电流就无法在电路中流动。断路有两种可能：一种是持续性断路，另一种是间断性断路。最麻烦的一种是间断性断路。间断性断路往往是绝缘层内的导线已断，但导线内的断开处在停车时仍保持接触。汽车在行驶中由于振动，就会产生间断性断路。要查找此类断路，你可用手摆动所怀疑的导线，看是否可产生间断性断路。以下是断路的一些例子：导线断开或接头松脱。保险烧断或电路断路器跳开。部件如开关、灯泡等内部断路。电阻极高，往往表现出与断路一样的症状。电路故障及诊断电路故障及诊断 对断路的诊断，首先要寻找明显的起因，如断开或绞缠的导线、磨损的绝缘体和腐蚀的接头等。
27、在简单的串联电路中，断路会阻止电流的流通，造成这一电路中所有负载不工作，如电动机不转、灯不亮等。在断路点之前，电路与地线之间还存在电压，断路点另一侧，电压就不存在了。在简单并联电路中、断路将阻止电流的流通，所有与电源相连的各点电压与电源电压相同。在复合电路中，断路对电流和电压的影响不同。复合电路中，电流可能会选择其他支路。不同的电路会出现不同的异常现象，使你不能直接认识故障。查对电路图会有助于解释这些异常现象。电路故障及诊断电路故障及诊断对地短路对地短路 地线短路是指由于绝缘损坏而造成的电路接地。导线接地引起保险丝或可熔断连接烧断。如无保险丝,可使电路燃烧,甚至着火。如果短路发生在负载之后,电
28、路控制装置可能失去作用。这时测试灯就显得很重要了。将测试灯放在保险丝位置，按顺序并合理地断开电路元件，若测试灯熄灭,即可找到电路的故障。对电短路对电短路 电源短路是说由于绝缘损坏而造成导线与另一电路导线相触及。这样会使电路运行异常，出现一些奇怪的现象而且不易查找。为查出这类问题,必须观察征兆，辨认有关电路，拆除保险有助于查找有关的电路支路，然后在关键部位检查电压及电阻,这样就会查出故障所在了。电路故障及诊断电路故障及诊断间歇性故障间歇性故障 间发性连接和接触不良大部分电路的间歇性电气故障是由有故障的电气接头和导线引起，也可能由元件或继电器粘附引起。在决定是否报废一个元件或导线组件以前先检查以下
29、各项。插接器是否装好固紧。端子伸展或推出。在导线组件上的端子是否完全插入插接器/元件中并锁定位置。端子上是否有污物或锈蚀。锈蚀和有污物可能引起电路间歇性故障。插接器/元件外皮的损坏使元件暴露于污物和潮气中。导线绝缘层磨穿引起对地短路。一些或所有股导内部绝缘破损。导线内部绝缘是否破损。电路故障及诊断电路故障及诊断三、查出故障三、查出故障 电路中故障可能发生在以下四个地方：负载 负载和电源之间 负载和地线之间 电源电路故障及诊断电路故障及诊断负载故障负载故障 不工作的负载是最容易查出的一种故障。其原因可能是负载故障、负载与地线之间有问题或只有少量或没有电流供给负载。负载与电源之间的故障负载与电源之
30、间的故障 一般来说，如果系统中只有一个部件不工作，就应从这一部件着手诊断。这个建议必须建立在逻辑的基础上。例如，一个电动车窗的电动机不工作，就不应从将门拆开来检查电动机开始。为了节省时间，应从电动车窗开关和电源与开关之间容易检查的部位着手，而不应在故障范围逐步排除到电动机本身之前，就进行费时的电动机的检查工作。如果电路中有几个负载不工作，应从负载共同的供电点开始检查。电路故障及诊断电路故障及诊断负载与地线之间的故障负载与地线之间的故障 不良的接地是造成电气系统故障的主要原因。因此，要常常检查接地的情况。如果接地没有问题，问题就有可能在电源和负载之间。电源故障电源故障 电源故障如同负载故障一样，比较容易诊断。因为它将导致所有接受这一电源供电的负载无法工作。如果系统中所有负载都不工作，你应该怀疑是否是蓄电池没电、蓄电池电缆损坏、负极电缆接地不良或起动机接线端接触不良等。蓄电池是最终电源，你也可将点火开关、保险、其他开关和电路分支点看成是第二电源。利用电路图在头脑中简化电路的好处是，使你不用触及汽车或无需测试仪器就可以迅速地诊断故障，节省了时间和精力。结 束