福特ford汽车CAF培训(电器系统)第一课电的基础知识
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Mondeo车身电子内容:✷组合仪表与仪表板照明✷时钟✷警告装置✷发电机及调节器✷音响✷外部、内部灯光✷主动及被动防盗系统✷GEM✷后视镜✷电动座椅✷电动窗及天窗✷加热式后风窗玻璃✷点烟器及插座✷中控锁✷雨刷✷安全气囊✷助车辅助系统(倒车雷达)✷免提电话目标:完成该课程后学员将:✷能够熟悉Mondeo车型车身电器各系统电路图✷掌握各系统控制原理✷了解各主要控制部件及接地点位置、损坏的故障现象及诊断方法说明:以讲解电路图为主,涉及到的部件会讲解其工作原理及控制逻辑以及诊断方法。
以实际操作及记笔记为主。
一、组合仪表与仪表板照明中央连接盒(CJB) 蓄电池连接盒(BJB)主灯开关0) 关闭1) 驻车2) 近光灯9) 脉冲宽度模块14) 外盖照明15) 按钮照明(部分)手动A/C暖气/A/C 控制模块电子自动温度控制(EATC)模块牵引力控制系统(TCS)解除开关(部分)组合仪表6) 照明选档杆单元4) 照明语音/导航控制单元配备导航系统音响主灯开关N113电路图中有四个位置,1→0→1→2,但两个“1”的作用不同,实际为P →OFF →小灯→大灯。
所以,当往左打开驻车灯(P )时,仪表照明是不亮的。
当主灯开关置小灯或大灯位置时,通过仪表照明调节器调整 的是输出占空比。
司机侧座椅加热器开关前点烟器(部分)尾门/掀盖释放开关乘客侧座椅加热器开关危险警告闪光器开关(部分)风窗玻璃加热器开关后风窗玻璃加热器开关中央连接盒(CJB)司机侧前车窗(多功能)控制开关左后车窗控制开关3) 照明右后车窗控制开关3) 照明乘客侧前车窗控制开关3) 照明组合仪表工作原理本组合仪表是内带自检功能的智能型仪表,可通过导线直接接收电子信号,也通过控制器局域网(CAN)总线与动力控制模块(PCM)、防抱死制动系统(ABS)等系统相连结,CAN为一高速通讯网络,使仪表能够与PCM、ABS模块以及自动空调模块相互通讯。
其中经由数据链接插口(DLC),为WDS建立了进入仪表控制系统的通道,这将提升WDS的诊断能力。
福田汽车内部培训电子控制基础(可编辑)福田汽车内部培训电子控制基础电子控制基础福田汽车服务培训中心目录一电路组成电气原理二数字万用表的使用方法三电路图的识图方法四电控系统零部件介绍五故障诊断与排除方法简单电路由电源用电器以及导线开关等元件组成的电流路径叫做电路一个电路最少包括三个部分即电源负载导线电路的基本组成电源电源提供电力在电路中产生电流车用电源有蓄电池发电机电路的基本组成负载汽车电气系统中的典型负载有指示灯加热器电磁阀等这些负载可以将电能转化为更加有用的能量形式如热能光能机械能等电路的基本组成导线导线提供电子在电源与负载之间流动的通路导线从电源连接到负载然后返回电源这样就形成了闭合电路电路的通路状态闭路如果电路形成闭合通路则该电路称为闭路或通路电路的通路状态开路如果通路断开则该电路称为开路或断路欧姆定律除此之外实际工作中还经常会遇到比下述大或小的单位U表示电压单位V 伏特I 表示电流单位A 安培R表示电阻单位Ω欧姆电路的连接形式1串联电路把电路元件逐个顺次连接起来的方法叫做串联通过右图我们认识了串联电路那串联电路中电压电流电阻之间有什么关系呢电路的连接形式串联电路的特性分压不分流电流串联电路中各处的电流强度相等I I I I I总 1 2 3 n电压串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和U U U U U总 1 2 3 n电阻串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和R R R R R总 1 2 3 n练习14 Ω 6 Ω 10Ω12V已知条件如图R1 R2 R3求1电路中总电阻是多少2电路中各处的电流是多少3 各电阻两端电压是多少电路的连接形式2并联电路把电路元件并列接在电路两点间的连接方法叫做并联通过右图我们认识了并联电路那并联电路中电压电流电阻之间有什么关系呢电路的连接形式并联电路的特性分流不分压电流并联电路中的总电流等于各支路中的电流之和I I I I I总 1 2 3 n电压并联电路中各支路两端的电压都相等U U U U U总 1 2 3 n电阻并联电路的总电阻的倒数等于各并联导体的电阻的倒数之和1 1 1 1 1,R总 R1 R2 R3 Rn练习212ΩR112V已知条件如图60 ΩR2求1电路中总电阻是多少2电路中各处的电流是多少3 各电阻两端电压是多少电路的连接形式3 混联电路电路中既有串联又有并联的连接方法叫做混联混联电路又有什么特点由于混联电路较为复杂因此在混联电路中我们主要需要了解的是如何进行电路的等效处理练习1 5 Ω 5 Ω3 Ω4 Ω,12V10Ω练习2小结电路类型电流电阻电压串联 I总 I1 I2 In R总 R1R2Rn U总 U1U2Un 1倒数规则1R总并联 I总 I1I2In U总 U1 U2 Un1R11R21Rn2 比任一支路都小混联使用等效电路化为串联电路电路故障判断与排除蓄电池的拆装蓄电池拆线顺序–先拆负极–再拆正极蓄电池接线顺序–先装正极–再装负极电路故障判断与排除开路比正常电阻值高很多时就认为是开路有可能是有意断开开关也有可能是由于部件损坏等电路故障造成串联电路开路并联电路开路主电路开路电路故障判断与排除短路比正常电阻值低很多时就认为是短路有时是有意的如闭合一个开关有时是无意的如接头或导线损坏或电气部件发生故障电路故障判断与排除高电阻电路电阻值太大电路就不能正常工作在故障诊断与排除中将这种电路视为开路连接松动可能造成电路的电阻过高还会造成接触时断时续接头腐蚀连接松动开关开关是一种切断电路的装置开关用于断开和接通电路保护装置为了防止短路引起电流过高而造成的损坏最常用的方法是在电气系统中使用保险丝熔断线电路断路器等这些装置串联在电路中在电路发生短路时切断电路否则可能会烧熔导线接头甚至损坏控制模块保险丝最常用的电路保护装置之一如果电流超过规定值保险丝中的保护金属性元素就会融化电路就会断开保险丝的种类虽然保险丝的类型很多但所起的作用是一样的额定电流指保险丝能承受的最大电流保险丝中保护元素的熔点通常是最大电流期望值的125继电器用于实现小电流对大电流的控制或者一个电路对多个电路的控制一电路组成电气原理二数字万用表的使用方法三电路图的识图方法四电控系统零部件介绍五故障诊断与排除方法功用万用表是电路故障排查中必备和常用的工具能熟练使用万用表是进行电路故障排查的基本条件常用的万用表一般可以进行电流电压和电阻的测量电路故障排除要求使用数字万用表万用表操作示意电源开关数据保持键交直流切换键背景灯万用表操作示意测量电阻测量电压交直流测量电流交直流万用表操作示意大电流毫安级电阻电压公共端口测试端口测试端口等测试端口万用表测试范围测试要求当进行机体接地测量时接地表面应是一个清洁的未喷漆的金属表面以确保获得最佳测量结果当测试点在各种插头和ECM上时一定要使用合适的测试导线进行转接不可用万用表的表笔直接测量用万用表的表笔直接测量很容易造成插头针脚的损伤造成虚接等故障当不能确定待测项目的测量范围时应选用最大量程禁止带电插拔各类元器件断电后1分钟测试时必须使用专用测试导线损坏的插脚使用不正确的测试插针会造成接头插脚的损坏图示接头由于使用万用表表笔直接测试造成插脚扩大发动机间歇性地出现故障代码测量电压在选择了正确的档位后将万用表的两个表笔并联在所测量元件的两端即可进行测量测量电流根据初步估算所测电流的大小选择相应端口将万用表串联接入所测量的电路安全用电通过上述资料可以看出很小的电流就能造成人身伤害所以日常电路的检修中不要求进行电流测量测量电阻在选择了正确的档位后将万用表并联接入所测量的电路注意事项所测量的元件不能带电即测量前需先断开系统电源必须将所测量元件从原电路中断开需要至少断开其中的一极建议断开两边将所测量元件完全从原电路中隔离开来后再进行测量测量电阻值较小的装置时需要知道万用表的内阻要想使测量的小电阻精确必须从测得的电阻值中减掉万用表的内阻打开万用表将万用表设置到最低欧姆档将两表笔搭接在一起并读取电阻值这就是万用表的内阻二极管导通性测试如果读数相同并且都很低表明二极管短路如果读数相同并且都很高表明二极管开路如果读数不同可能表明二极管正常工作此测试档可以用来判断保险丝的导通性导通性测试导通性测试是电路故障排查中经常进行的一个检查项目确保两点之间的导通性是电源信号正常的必要前提需要指出的是在导通性的测试中不能通过万用表二极管测试档发出蜂鸣声来判断线路是否导通而是要依据对导通性要求的技术规范两点之间的电阻小于10欧姆才表明这两点之间导通对地短路和线与线之间短路对地短路和线与线之间短路是指两点之间按照电路设计不应该接通而实际电路中因为某种异常原因而导致接通的故障所以短路的检查实际为两点之间电阻值的测量发动机和汽车的电路采用负极搭铁的回路方式即电路采用公共的负极-发动机的缸体和整车的大梁电瓶的负极通过公用搭铁线和公共的负极相连对地短路就是指按照电路的设计要求不应该接地的导线实际因为故障而接地线与线之间短路是指按照电路设计实际不应该导通的两点之间因为某种异常原因而导致接通的故障技术规范借鉴康明斯公司标准导通性检查电阻小于10欧姆对地短路电阻大于100k欧姆与电源短路电压小于15 伏特数据保持在某些特殊情况下测量时操作人员无法同时兼顾寻找表笔的测量点和测量数据的读取在这种情况下可将万用表置入数据保持模式在数据保持模式下操作人员可以专注于表笔测量点的寻找测量所得的值最后将保持在屏幕上直到下一次新的测量的开始万用表的这种特性大大方便了操作人员在特殊情况下的测量测量实例保险丝图一图二图一所示超出无穷大则为开路即保险丝熔断图二所示电阻很小则表示保险丝正常更换保险丝要在查明原因后进行测量实例开关按刀数单刀双刀按结合方式临时位置固定位置按结合状态常开常闭电路图上显示的开关状态即为系统不工作时的状态单刀单掷单刀双掷双刀单掷故障诊断与排除检查端子之间的导通性测量实例继电器继电器用于实现小电流对大电流的控制或者一个电路对多个电路的控制通过继电器的控制可以防止用电器设备的开关触点出现拉糊现象测量实例继电器开关端在不通电的情况下端子两端的电阻应为无穷大如果有电阻则表示该继电器开关端损坏如图二线圈端根据继电器的工作原理主要故障为线圈开路或短路可以通过测量电阻判断其好坏如图一电阻12V的为60-80 Ω24V 的有120280 Ω两种电量不足与更换万用表使用的为9V 电池使用完成后应随手关闭电源以节省电量安全隐患一电路组成电气原理二数字万用表的使用方法三电路图的识图方法四电控系统零部件介绍五故障诊断与排除方法基本知识用规定符号表示电路连接情况的图叫电路图电路图又分为原理图装配图电路图是电路故障排查中必不可少的资料能快速正确地阅读电路图是电路故障判断的前提之一电气符号示例二极管电容可变电阻蓄电池地线开关器电用险保机电器器电电继继阻电管极二光发电气符号示例续公共电路并联电路串联电路混联电路屏蔽电路识图方法从前面所学的内容我们知道一个简单的电路是由电源用电器导线组成在简单电路上增加保险开关以及继电器就构成了相对复杂的电路但无论怎么变化一个用电设备的工作永远都要有电源以及地线这是电气设备工作最基本的保证通过这个原则在查找一个用电设备故障的时候首先就要查看该用电设备的保险是否完好继电器是否工作正常回路是否畅通这样由简到繁逐步派查识图方法续化整为零1把整车原理图按系统分类起动系统照明系统空调系统等等2将一个复杂的电路简化成多个简单电路了解导线颜色标注红色电源黑色地线绿色通讯线蓝色输入信号紫色输出信号了解线路控制逻辑简单电路识图电动后视镜BJ493发动机电源控制策略针脚定义制控扇风子电练习1根据原理图说明1在无钥匙开关电压的情况下实现双闪的路径2转向的实现路径根据原理图分析各车门玻璃升降控制过程练习2电路图中的保险丝盒除了表示电路连接情况外一些电路图中还设有表示保险丝继电器所在位置的保险丝继电器盒的图示方便使用人员查找电路图中的保险继电器盒一电路组成电气原理二数字万用表的使用方法三电路图的识图方法四电控系统零部件介绍五故障诊断与排除方法发动机为什么要使用电控系统节约能源节约能源降低排放降低排放为环保作贡献为环保作贡献电控系统示意图电控系统组成输入-处理-输出输入部分传感器介绍1传感器的定义与分类定义就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置传感器的分类很多分类方法也各不相同常用的分类法有两种一种是按照传感器的用途区分如速度传感器压力传感器温度传感器等另一种是按传感器的工作原理区分如电阻式传感器电容式传感器压电式传感器等有时也常把原理和用途结合起来命名如电感式位移传感器和电容式压力传感器等常用传感器的外形电阻型传感器包括冷却液温度传感器机油温度传感器燃油温度传感器进气温度传感器电压型传感器进气压力传感器大气压力传感器机油压力传感器共轨压力传感器复合传感器进气温度压力传感器机油温度压力传感器感应式传感器磁绕组式VR传感器霍尔效应传感器2传感器的作用传感器的主要功能是检测发动机的运行参数或状态它将非电量的有关参数或状态转化成电信号然后不失真地将有关信息提供给控制器3 传感器的工作原理及测量电阻型传感器温度传感器电阻型传感器顾名思义电阻式传感器应依靠测量电阻判断其好坏由于电阻型传感器选用的电阻材料不同又可分为负温度系数传感器正温度系数传感器负温度系数传感器即随着介质温度的上升其电阻值下降本课程只讨论负温度系数传感器安装位置发动机出水口工作原理随着温度的升高热敏电阻值降低从而使信号电压降低根据其工作原理可知冷却液温度传感器为二线制检测方法可以用检查电阻值的方法检查温度传感器电压型传感器压力传感器电压型传感器大多数压力传感器可通过测量信号电压判断其好坏压力传感器根据工作原理不同分为电容式压力传感器压电晶体式压力传感器根据测量压力时参考压力的不同压力传感器又可以分为相对压力传感器和绝对压力传感器本课程涉及的传感器主要为电容式压力传感器电容式压力传感器通过内部的一个电容来感应压力的变化当压力变化时压力差使电容的两个极板之间的距离发生变化从而输出一个信号电压压电晶体式传感器通过内部的一个压电晶体来感应压力的变化当压力变化时作用在压电晶体上的压差使压电晶体输出一个信号电压相对压力传感器测量压力时的参考压力为大气压因此其测量大气压时的测量值为零绝对压力传感器测量压力时的参考压力是真空其测得的压力值为绝对压力安装位置不同用途的传感器安装位置不同工作原理随着压力的变化信号电压在不断的变化根据其工作原理压力传感器一般为三线制检测方法测量压力传感器的好坏要将压力传感器相应的端子接插正确然后测量信号端子的电压输出因此在检测压力传感器时需要专用的检测导线保证传感器正常工作的同时将三条线引出供检测对于压电晶体式压力传感器是通过测量电阻判断好坏如何判断式是电容式压力传感器压电晶体式传感器下图为三种不同的压力传感器测试抽头特殊说明注意共轨压力传感器集成在共轨管上禁止自行拆卸大气压力传感器装在ECU 内部损坏后整体更换复合传感器进气温度压力传感器复合传感器为了减少零件数目和使发动机线束更简单有些系统将温度传感器和压力传感器集成到一个传感器中也称为组合式传感器它是如何组合测量的呢根据其原理决定组合式传感器一般为四线制感应式传感器转速相位传感器感应式传感器根据感应元件不同又主要分为磁绕组式传感器霍尔效应式传感器转速传感器根据信号轮的端部经过时切割传感器中永久磁铁的磁力线在线圈中产生感应电压作为转速信号输出相位传感器根据信号轮的端部经过时传感器内部的磁场发生变化从而使输出的信号电压产生变化感应式传感器磁绕组式VR安装位置离合器飞轮壳安装要求与信号轮间隙05mm 15mm检测方法可以通过测量电阻值来检查其是否工作正常线圈电阻20?以下约860 ?86 Ω感应式传感器霍尔效应式霍尔原理当一电流IS 通过一半导体薄片时在电流的右旋方向就会产生一霍尔电压UH其值与磁场感应B 与电流IS 垂直和电流IS 成正比霍尔传感器就是利用霍尔电压受磁场感应强度影响的原理制成感应式传感器霍尔效应式安装位置气门室盖端部安装要求与信号轮间隙02mm 18mm检测方法将传感器的电源端和接地端分别接好然后用铁磁性物体靠近远离信号端会有变化的信号电压输出还可手动盘车测量信号电压磁绕组式传感器电路接线图信号正极信号负极转速传感器电缆接线图注圆圈内的数字指与ECU电控单元接口对应的插脚号根据其工作原理磁绕组式传感器一般为二线制霍尔效应式传感器电路接线图5V信号相位传感器电缆接线图传感器回路注圆圈内的数字指与ECU电控单元接口对应的插脚号根据其工作原理霍尔效应式传感器一般为三线制空气流量计根据测量原理不同可以分为旋转翼片式空气流量传感器卡门涡旋式空气流量传感器热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器四种型式传感器的作用检测进入发动机的空气流量值并把它转换成相应的电信号传给ECU ECU根据进入发动机的空气流量值计算喷油量和废气再循环率从而确定应达到的基本空气燃油混合比例空气流量计同时兼有进气温度传感器的功能目前主要采用热线式热膜式两种本课程为热膜式空气流量传感器工作原理传感器引发动机吸入的空气将脚已加热传感器表面的密封环热量带走空气流量越高散失的热量越多为保持原有热混合电路量必须增加电流增加电流的大小成比例地反应了进入发动传感器机空气流量的多少测量通道并将此转换成相应的电信号传给ECU空气流量计安装位置空滤器后安装要求注意安装方向电源检测方法将空气流量计拆下将电源及地线按照原理图接线温度用数字万用表测量其余两端子之信号间的电压然后用电吹风紧靠传流量感器入口向传感器内吹风用冷信号风档两端子之间的电压应在一定的范围之内将风机缓慢移回路动电压值应变化 2-4V之间油门位置传感器三线制油门踏板踏板通过转轴与传感器内部的滑动变阻器的电刷连接当踏板位置传感器的位置改变时电刷与接地端的电压发生改变计算机内部的受压电路将该电压转变成加速踏板的位置信号图示为油门踏板最大开度五线制油门踏板此油门踏板是在三线制踏板基础上增加了怠速有效开关从而可以对怠速与非怠速状态进行确认ECU六线制油门踏板此油门踏板在控制精度上更加准确通过传感器内部的两组信号电路对油门踏板位置进行逻辑对比从而精确的判断油门位置信号是否存在故障节气门位置传感器节气门位置传感器进气压力-温安装位置见右图步进度传感器电机节气门片工作原理电位计转臂与节气门本体6节气门同轴安装当节气双回位弹簧旋架门转动时带动电位计转臂滑到一定的位置电位计输出与节气门位置成比例的电压信号节气门位置传感器一般为三线制检测方法通过测量传感器两端的电阻即可电源信号回路氧传感器介绍氧传感器前先说明混合气成分的表示方法空燃比就是混合气中空气质量与燃油质量的比值单位kg理论上完全燃烧1kg汽油约需147kg空气即空燃比为1471称为标准混合气, 1471为稀混合气, 1471为浓混合气过量空气系数是燃烧过程中实际供给的空气质量与理论上完全燃烧时所需要的空气质量之比或者说等于实际空然比与理论空然比之比, 1为稀混合气,1为浓混合气氧传感器分为氧化锆ZrO 式和氧化钛TiO22式两种类型氧化锆式又分为加热型与非加热型氧传感器两种氧化钛式一般都为加热型传感器氧传感器的作用测定发动机排气中氧气含量确定汽油与空气是否完全燃烧并输出一个信号反馈给ECU随时修正喷油量使混合气空燃比在理论值附近因为在理论值附近三元催化转化器对排气中HCCO和NOX三种污染物有最大的转化效率本课程涉及的为氧化锆式传感器氧传感器工作原理氧传感器核心元件是ZrO2陶瓷管1在高温时能使氧气发生电离由于管内外侧氧含量不同存在浓度差因而在高温条件下氧离子即从大气侧向排气一侧扩散从而在两电极1陶瓷管2电极间产生电压 3废气4大气混合气偏浓则内外氧离子浓度差较高输出电压高900mV 混合气偏稀则内外氧离子浓度差较低输出电压低100mV 氧化锆式氧传感器的特性氧化锆式传感器必须满足发动机温度高于60?氧传感器自身温度高于300?传导氧离子以及发动机工作在怠速工况和部分负荷三个条件时才能正常调节混合气浓度因此将其安装在温度较高的排气管上同时为了使氧传感器迅速达到工作温度300?而投入工作采用加热器对锆管进行加热加热器的加热温度一般设定为300?氧传感器安装位置前氧传感器安装在排气门与三元催化器之间后氧传感器安。
汽车电气线路基础知识培训引言汽车电气线路是汽车电子系统的重要组成部分,掌握汽车电气线路的基础知识对于汽车维修和诊断都十分重要。
本文将介绍汽车电气线路的基本构成、常见的电气元件以及常用的电气线路故障排查方法,旨在帮助读者深入了解和掌握汽车电气线路的基础知识。
汽车电气线路的基本构成汽车电气线路包括多种不同类型的电路,如供电电路、控制电路、信号电路等。
下面将对这些电路进行简要介绍。
供电电路供电电路是汽车电气系统的基础,它将电能从电瓶输送到各个电气设备。
供电电路包括电瓶、发电机、开关、保险丝等组成。
其中,电瓶是储存电能的装置,发电机则负责将汽车引擎产生的机械能转化为电能充电电瓶。
控制电路控制电路用于控制汽车的各种功能和设备,如点火系统、喇叭、灯光等。
控制电路通常由传感器、控制模块和执行器组成。
传感器负责感知车辆的状态,控制模块根据传感器信号进行控制,而执行器则通过控制模块的指令执行相应的操作。
信号电路信号电路用于传输车辆各种状态信息和控制命令。
常见的信号电路包括通信线路、信号线路等。
通信线路用于车辆与外部设备的通信,如OBD接口、GPS系统等;信号线路则用于传输车辆内部各个系统之间的信息和指令。
常见的电气元件汽车电气线路中使用的常见电气元件包括开关、继电器、保险丝、传感器等。
下面将对这些元件进行简要介绍。
开关开关是控制电流的通断的装置,常见的开关包括刀开关、按钮开关等。
开关广泛应用于汽车电气线路的控制功能,如点火开关、车灯开关等。
继电器继电器是一种能根据控制信号来控制大电流的开关装置。
汽车电气系统中的大电流通常无法通过直接控制开关来实现,这时就需要使用继电器。
继电器通常由控制电路、触点电路和电磁铁组成。
保险丝保险丝是一种用于保护电气线路和设备免受过载或短路损坏的装置。
当电流超过保险丝额定值时,保险丝会断开电路,起到保护作用。
汽车电气系统中常使用玻璃管保险丝或塑料外壳保险丝。
传感器传感器用于感知车辆的各种状态信息,如发动机转速、车速、气流等。
电的基础知识目标完成本课程的学习后,将能够:●了解电的产生●懂得导体,绝缘体及半导体的区别●认识各种电的计量单位●了解欧姆定律及其三个要素:电源、电流、电阻电气系统 11. 电子在现代的汽车上,采用了种类繁多的电气和电子部件与系统,来确保车辆的正常运行。
在许多情况下,电对于发动机、变速器、甚至制动和悬挂系统能否发挥正常功能起着至关重要的作用。
对于从事汽车修理业的每个人来说,掌握电的基本工作原理是非常重要的。
电的构成元素物质、原子和电子电被定义为“在某个力的作用下,通过某个导体的电子流”。
为了更好地理解这个定义,我们需要了解物质的结构。
我们周围的任何事物(固体、液体和气体)均被认为是物质。
物质是由许多不同的原子和原子组合构成的。
而原子则是由质子(携带一个正[+]电荷)、中子(不携带电荷)和电子(携带一个负[-]电荷)构成的。
位于原子中心的原子核由质子和中子构成。
由于质子携带正电荷,而中子不带电荷,因此中子本身也被赋予正电荷。
携带负电荷的电子沿轨道围绕原子核旋转,就像太阳系中的行星沿轨道围绕太阳旋转一样。
同性电荷相斥,异极电荷相吸。
由于受正电荷的吸引,负电荷保持沿其轨道旋转。
这种吸引力就如同当两块磁铁的北极(正极)和南极(负极)靠得很近时就会相互吸引一样。
一个原子的构造1.原子核(质子和中子)2.电子轨道3.电子吸引与排斥概念1.相异吸引2.相同排斥电气系统 3电子的运动电子流1.原子核4.自由电子2.自由电子5.导体中的原子3.质子(正电荷) 6.电子(负电荷)一个电子以能够保持其轨道的速度围绕中子做旋转运动。
中子吸引力与电子旋转所产生离心力之间的平衡使每个电子保持着各自的运动轨道(壳层)。
壳层外部的电子叫做价电子。
价电子远离中子,且较易脱离运行轨道。
如果有一个良好的通路或导体,电子就能够从一个原子流到另一个原子,这样就产生了电流。
丢失一个电子的原子被称为一个正离子。
携带有一个多余电子的原子叫做一个负离子。
离子在不断地寻求着平衡-正离子试图获得一个电子,而负离子则试图排斥掉一个电子。
这些吸引和排斥所产生的力就形成了被称为电动势(EMF)的电压。
EMF的另一个名称是“伏特”。
我们将在随后的章节中对其进行详细的讨论。
电子从一个原子流到另一个原子将产生电流。
电子流过一个介质的难易程度取决于该介质的类别;即其是一个导体,还是绝缘体。
电气系统 3导体与绝缘体导体与绝缘体原子随物质的不同而有所区别。
一种物质的价电子越多,电子越难以通过。
相反,价电子的数量越少,该物质越有利于电子的流过。
不言而愈,导体与绝缘体之间的区别就在于其价电子的数量。
导体壳层外拥有少于4个电子的任何物质都是一种良好的导体。
铜是应用在汽车导线上的一种常用导体,因为它强度高、成本相对较低而且对电子流的阻力非常小。
其他的良好导体还有(按照导电良好性排列):•银•金•铝•钨•铁•钢•汞虽然银和金是优良导体,但由于其很昂贵,因此不适于汽车的普通应用;而只将其应用在关键用途上。
因为金具有很强的耐腐蚀性,所以某些汽车插头是用金制成的。
导体绝缘体半导体1-3个电子位于外环5-8个电子位于外环4个电子位于外环电气系统10绝缘体壳层外拥有4个以上电子的任何物质都是绝缘体。
绝缘体是可以防止或阻止电流的物质。
采用该种材料包裹导线可以起到绝缘、保护导线和防止电击等作用。
具有良好绝缘性的物质:•塑料•玻璃•橡胶•陶瓷•蒸馏水(不过,饮用水中的矿物质会导电)半导体壳层外恰好拥有4个电子的任何物质都是半导体。
半导体只有在特定的条件下才导电。
安装在电脑、收音机、电视等使用的印刷电路板上的元件一般是由半导体制作的。
电气系统102. 欧姆定律电压电压与水塔的比较电势位差电压是使电流流过一个导体的压力(电动势)。
电压的力是由两个原子间的一个“势差”而引起的;也就是说,正(+)电荷与负(-)电荷之间的数量差造成了这种不平衡的状态。
可以将电压与水塔中所形成的水压做一个比较,来说明这个原理。
水塔顶部(相当于12V)与低部或地面(相当于0V)之间的势差导致形成水压。
以单位伏特来计量电压,通常缩写为V。
绝大多数汽车电路均由车辆电瓶或发电机来提供电源,且通常为12V电气系统。
旧式车辆使用6V系统,而卡车为24V。
如果在电瓶正极接线柱与底盘地线之间,测量电瓶所产生的电压,你会发现正是由于两个端子之间势差,才使电流流过电路,且此种情况下的势差为12V。
如果没有电压以及一个连同地线的完整回路,电流就不可能流动。
电压和电流共同作用产生了电力,进而做功,例如点亮一个灯泡或使一台电机运转。
电气系统10电流电流与水流的比较1.水流 2.电流 3.负荷电流是电子从一个原子到下一个原子的流动。
以单位安培来计量电流,通常缩写为A。
一个安培表示有6280亿个电子在一秒内流过一个固定点。
这里举一个例子,可以说明电流有多么强大。
如果低于一个安培十分之一的电流流过人体,将会造成严重伤害。
以水塔为例,我们可以将电流与从水塔流到水节门的水进行比较。
让我们再回顾一下电压和电流的定义:电压是正极端子与负极端子之间的电势差,电流是电子的实际流动或运动。
那么,水从水塔到地面的实际流动就类似于电流的流动。
记住:只有在电压(压力)的作用下,电流才会流动。
电气系统10直流电流(DC)当电瓶一个接线柱处的电子过剩时,就会导致其向缺乏电子的另一个接线柱流动,这样就会形成直流电流。
直流电流只沿一个方向流动。
直流电的一个优点是可以将其储存在采用电-化学法的电瓶中。
以范围模式显示的DC1.伏特2.时间交流电流(AC)当改变极性(正极或负极)电流来回流动时,即产生交流电流(AC)。
交流电流总是在不断地改变其流动的方向,先沿正极方向流动,然后由沿相反的负极方向流动。
这被称为一个循环。
由于其符合正弦函数的数学特点,因此通常使用一个正弦波来表示一个循环。
一个循环就是形成完整波形的过程。
使用赫兹(Hz)来计量每秒钟的循环次数,也被称做交流电流的频率。
以波形显示的AC1.伏特2.时间3.循环电气系统10电气系统 10整流由于汽车电气系统使用的是直流电压,因此必须转换发电机所产生的交流电压。
整流是将交流电流转换成直流电流的过程。
为将交流电流整流成直流电流,需要使用被称做二极管的微型半导体。
二极管是一种只允许电流沿一个方向(正极或负极)流过的电气元件。
在随后的章节中,我们将对二极管进行更为详细的讨论。
电阻电阻与水管中阻力的比较1.水管与电路中的阻力电阻阻碍或限制电路中的电流流动。
所有电路均存在一定的电阻。
所有的导体例如铜、银和金等同样也对电流具有一定的阻力。
我们使用单位欧姆来计量电阻。
表示电阻的符号是一个希腊字母omega( )。
并非所有的电阻都是一种负面的影响。
在普通的照明电路中,灯泡本身就是利用电阻原理来发光的。
灯丝的阻力限制电流的流动,进而使发光点升温,发光。
一个电路中的无用电阻会消耗电流,使负荷增加,从而导致设备的不良运行或停止运转。
一个电路中的电阻越大,电流就越小。
如图所示,电阻就像水管中的瓶颈一样。
电阻降低或限制电流的流动。
影响电阻的三个因素是温度、以及导线的长度和直径。
温度温度对不同的材料有着截然不同的影响。
例如,铜和钢的电阻是随着温度的升高而增大。
当这些材料的温度升高时,其电子将更加牢固地保持其旋转轨道;这样,就使电子从一个原子到另一个原子的流动更加困难。
尺寸影响电阻的第二个因素是被用作导体的材料的尺寸。
较大尺寸的导体意味着可同时流过更多的电子。
反之,流过的电子就少。
当使用导线作为一个导体时,导线直径越小,电阻就越大。
而当增大导线的直径时,电阻就会减小。
长度最后一个因素是导线的长度。
增加长度,电阻就会增大。
这是因为,电子必须经过更多的原子。
电子通过较短的导线时,就会经过较少的原子以及受到较小阻力的影响。
腐蚀一个电路的腐蚀也对电阻产生一定的影响。
腐蚀是由于暴露在诸如盐、水和污物等物质中所造成的。
一旦出现腐蚀,电阻就会增大。
电气系统10第一课电的基本原理电气系统 11欧姆定律图解欧姆定律电压、电流和电阻相互间有着某种特定的关系。
了解这种关系并能够将其应用到实际电路中是非常重要的,因为这种关系是全部电气故障诊断的基础。
十九世纪的一位科学家,乔治 欧姆发现:需要一个伏特的EMF 来推动一个安培的电流通过一个欧姆的电阻。
电流与所施加的电压成正比,而与一个基本电路中的电阻成反比。
使用以下公式,可以描述欧姆定律,以说明电压(E 表示电动势),电流(I 表示强度)和电阻(R)之间的关系。
E=I x R 或 电压=电流 x 电阻示意图显示了一个具有12V 电源、2欧姆电阻和6安培电流的电路。
如果改变电阻,电流也会发生相应的变化。
电气系统 16增加电阻的作用示意图显示电阻被增加到了4欧姆。
欧姆定律证明电流与电阻成反比。
因此,电流降低到3安培。
利用欧姆定律环图利用如下所示的欧姆定律环图是记忆欧姆定律的一种简易方法。
水平线表示“除”,垂直线表示“乘”,遮住你所要确定数值的字母。
如果已知一个给定电路的其中两个数值,你可以求得另一个未知数值。
只需简单地代入公式中的电流、电压和电阻的数值,就可以求得未知数值。
• 例如,要确定:-电阻,遮住R 。
所得到的公式为:E/I(电压除以 电流=电阻) -电压,遮住E 。
所得到的公式为:I x R(电流乘以电阻=电压) -电流,遮住I 。
所得到的公式为:E/R(电压除以电阻=电流)了解表示电压和电流时所使用的不同字母是非常重要的。
例如在某些情况下,只简单地使用字母“V ”来表示电压。
在欧姆定律中,则使用电压的另一个术语“电动势”,即字母“E ”来表示电压。
此外,可以使用字母“I ”,“A ”或“C ”来表示电流。
欧姆定律环图(E=I x R)增加电阻的作用图示中,电阻已被增加到12欧姆。
电流降低到1安培。
如果电压不变,则:●电流随电阻的增大而减小。
●电流随电阻的减小而增大。
如果电阻不变,则:●电流随电压的增大而增大。
●电流随电压的减小而减小。
电气系统16应用欧姆定律应用欧姆定律的电路示例应用欧姆定律,解决上图所示之问题。
图中显示了在一个电压和电流分别为12V和3A的电路安装了一个灯泡。
现在,需要确定电阻。
你如何来解决这个问题:• R = E/I• R = 12V x 3A• R = 4 Ω欧姆定律环图(E=I x R)电气系统16瓦特许多电气装置都被标定为消耗多少功率,而不是可产生多少功率。
通常,采用瓦特来表示功率消耗。
735瓦特 = 1公制马力功率、电压和电流之间的关系可用以下功率公式表示:P = E x I功率公式换言之,即瓦特等于电压乘以电流。
例如,如果一个电路的总电流为10安培,电压为120伏特,则:P = 120 x10P = 1200瓦特在一个电路中,如果电压或电流增大,则功率也随之增大。