挖掘機電氣基礎知識

1、目錄一、直流電路2（一）電路及基本物理量21 .電路22 .電路中的幾個物理量3（二）歐姆定律及其應用41 .部分電路歐姆定律42 .全電路歐姆定律53 .電阻串并聯6（三）電功和電功率71 .電功72 .電功率83 .焦耳定律8二、磁場9（一）磁的基本知識91 .磁體與磁極92 .磁場與磁力線10（二）電流磁場的產生101 .直流電流產生的磁場112 .環(huán)形電流產生的磁場11三、萬用表12（一）萬用表原理121 .測直流電流122 .測直流電壓133 .測電阻13（二）萬用表的使用方法及注意事項141 .使用方法142 .注意事項153 .測量實例15四、傳感器的基本概念20（一）傳感器的定

2、義20（二）傳感器的組成20五、挖掘機電路圖常用電器元件符號22N22F23B2321 / 3T.、直流電路（一）電路及基本物理量1 .電路1.1 電路的組成及作用電流經過的路徑稱為電路。圖1-1a所示為一簡單電路的實物接線圖。圖1-1電路的削成及電路模型（a）電路的組成；（b）電路模型（電路圖）電路可以用電路圖來表示，圖中的設備或元器件用國家統(tǒng)一規(guī)定的符號表示。圖1-1b就是圖1-1a的電路圖。電路由電源、負載、連接導線、開關組成。電源：把非電能轉化成電能的裝置，如挖掘機上的電瓶、發(fā)電機、手電筒上用的干電池等。負載：把電能轉化成其他形式能量的裝置，如挖掘機上的照明燈、空調、收音機、起動電機等

3、。開關：接通或斷開電路的控制元件。連接導線：把電源、負載及開關連接起來，組成一個閉合回路。電路的作用就是實現電能的傳輸和轉換。1.2 電路的狀態(tài)電路通常有以下三種狀態(tài)：1）通路狀態(tài)：電路中處處連通構成閉合回路，負載中有電流流過。2）斷路狀態(tài)：電源兩端或電路某處斷開，電路中無電流。3）短路狀態(tài)：電源兩極不經過負載直接連通的電路。短路時會形成過大的電流，損供電電源、供電線路及負載，因此須嚴格防止，避免發(fā)生。2 .電路中的幾個物理量2.1 電流電荷有規(guī)則的定向移動稱為電流。導體中的電流是由于導體內部自由電子在電場力作用下有規(guī)則的移動而形成。電流的大小取決于在一定時間內通過導體橫截面積的電荷量的多少。

4、電流的大小等于單位時間內通過導體橫截面積的電荷量，用字母I表示。若t秒內通過導體橫截面積的電荷量為Q庫侖，則：I=Q/t式中：I電流，單位安培（A）；Q電荷量，單位庫侖（C）;t一時間，單位（S）。常用的電流單位還有千安（KA）、毫安（mA）和微安（uA）。它們之間的關系如下：1KA=103A1mA=103A1uA=103mA=106A電流不僅有大小，而且還有方向，規(guī)定以正電荷移動的方向或負電荷移動的反方向為電流的方向。2.2 電壓電壓就是電路中兩點的電位差。通常規(guī)定電壓的參考方向為高電位（“+”極性）端指向低電位（"-"極性）端，即電壓的方向為電位降低的方向，在電路圖中所

5、標電壓的方向一般都是參考方向，它們的真實值為正值，還是負值，視選定的參考方向而定，電壓的單位為伏特（V）,通常用字母U來表示。除伏特外常用的電壓單位還有千伏（KV）、毫伏（mV）和微伏（uV）。1KV=103V1mV=103V1uV=103mV=106V2.3 電動勢電動勢是衡量電源將非電能轉換成電能本能的物理量，電動勢通常是對電源內部而言。它的參考方向規(guī)定為電源內部低電位（“-”極性）端指向高電位（“+”極性）端，即電動勢的方向為電位升高的方向，電動勢的單位與電壓的單位一樣為伏特（V）,通常用字母E來表示。2.4 電阻導體對電流的阻礙作用稱為電阻，用符號R表示。其單位為歐姆，簡稱歐，用符號Q

6、表示。常用的電阻除歐外，還有千歐（KQ）、兆歐（MQ）,它們之間的轉換關系如下：1K0=103Q1MQ=103K0=106Q導體的電阻是客觀存在的，它不隨導體兩端電壓大小而改變。實驗證明，導體的電阻跟,導體的長度成正比，跟導體的橫截面積成反比，并與導體的材料性質有關。R=pL/S式中：R導體電阻，單位歐為（）;廠導體電阻率，單位為（Qm）；L導體長度，單位為（m）;S導體截面積，單位為（m2）。（二）歐姆定律及其應用1 .部分電路歐姆定律圖1-2所示為不包含電源的部分電路。但在電阻R兩端施加電壓U時，電路中就有電流流過。實驗證明，流過導體的電流I與這段導體兩端的電壓U成正比，與這段導體的電阻R

7、成反比。I00U1R0圖1-2即I=U/R。式中I流過導體的電流，單位為A;U導體兩端的電壓，單位為V;R導體的電阻，單位為Qo2 .全電路歐姆定律全電路是指含有電源的閉合電路，如圖1-3所示。圖全電路圖中的點畫線框表示一電源的內部電路，稱為內電路。r為電源的內阻。全電路的歐姆定律為：I=E/（RL+r）式中I電路中電流，單位（A）;E電源電動勢，單位（V）;r電源內阻，單位（）;RL一負載電阻，單位（Q）o由上式得：E=IRL+Ir式中IRl（U）是指電源的向外電路的輸出電壓，也為電源的端電壓；Ir是指電源內阻上的電壓降。因此電源電動勢在數值上等于閉合電路中內、外電路電壓降之和。端電壓U=E

8、-Ir。當負載電阻RL為無窮大即外電路開路時，I=0,端電壓最高且等于電源電動勢E;當RL增加，電路中電流I就減小，則Ir減小，則端電壓U=E-Ir將增大；反之，端電壓U將減小。因此，電源的端電壓隨負載電流的變化而變化。3 .電阻串并聯3.1 電阻的串聯在電路中，若兩個或兩個以上的電阻依次相連，組成一條無分支的電路，這種連接方式叫做電阻的串聯。如圖1-4(a)所示。圖1-4兩電阻串聯電路及等效電路電阻串聯電路具有以下性質：1)流過每個電阻的電流都相等，即I=11=I2=：.=In2)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和，即U=U1=U2=，=Un3)總電阻等于各串聯電阻之和，等效電路如圖1

9、-4(b)所示，即R=R1+R2+：.+Rn根據串聯電路的特性，則電路中串聯電阻具有分壓作用，如需調節(jié)電路中的電流時,般可在電路中串聯一個變阻器來調節(jié)，改變電阻的大小，可得到不同的電壓。3.2 電阻的并聯有兩個或多個電阻連接在兩個公共的節(jié)點之間，承受同一個端電壓，這些電阻的連接關系稱為并聯，如圖1-5(a)所示。0+ "1u 口國口旦+Ud（a）（b）圖1-5兩個電阻并聯電路和等效電路電阻并聯電路具有以下性質：1）各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓，即U=U1=U2=.Un2）總電流等于各電阻中的電流之和，即I=I1=I2.=In3）總電阻的倒數等于各并聯電阻的倒數之和，等效

10、電路如圖1-5（b）所示，即1 _1_1.1r"R1"R2一R根據并聯電路的特性，則電路中并聯變阻器可以起到分流或調節(jié)電流的作用；挖掘機蓄電池并聯時，是把正極與正極相連，負極與自極相連，不論并聯的個數是多少，電壓均保持不變，但容量增加，是各蓄電池容量之和。（三）電功和電功率2 .電功電流流過負載時，負載將電能轉換成其他形式的能（如磁能、熱能、機械能等）。把電能轉換成其他形式能的過程，稱之為電流做功，簡稱電功，用符號W表示。由U=W/Q,I=Q/t,I=U/R可得電功的表達式：W=UQ=IUt=I2Rt=U2/RXt式中W電功，單位為J;I電流，單位A;U電壓，單位V;R電阻

11、，單位Q;t一時間，單位S。在實際工作中，電功的單位常用千瓦小時（KW.h），俗稱“度”。通常我們所說的一度電,即是指功率為1KW的用電器在1h內消耗的電能。3 .電功率電流在單位時間內所做的功，稱為電功率，簡稱功率，用字母P表示，其數學表達式為P=W/t式中P電功率，單位瓦W;W電功，單位為J；t時間，單位So電功率的常用單位還有千瓦（kW）、毫瓦（mW）等。41kW=10W31W=10mW根據電功的公式可得：P=IU=I2R=U2/R根據上式可知：1）當負載一定時，P=i2r=u2/r知，電功率與電流的平方或電壓的平方成正比。2）當流過負載的電流一定時，有P=I2R知，電功率與電阻值成正比

12、。由于串聯電路流過同一電流，則串聯電阻的功率與各電阻的阻值成正比。3）當加在負載兩端的電壓一定時，由P=U2/R知，電，功率與電阻成反比。因為并聯電路中個電阻兩端的電壓相等，所以各電阻的功率與電阻的阻值成反比。3.焦耳定律電流通過導體時使導體發(fā)熱的現象，稱為電流的熱效應。實驗證明：電流通過某段導體時所產生的熱量與電流的平方、導體的電阻及通電時間成正比，這一定律稱為焦耳定律。數學表達式為：Q=I2Rt式中Q熱量，單位J;I電流，單位A;R電阻，單位Q;t一時間，單位S。當電氣系統(tǒng)中傳輸的功率一定時，即功率P為恒值時，根據I=P/U知，若系統(tǒng)電壓越高,回路中產生的電流就會越小，由Q=I2Rt知，連

13、接導線和負載中產生的熱量就會越小，則整個電路中的電損失就會越小。這就是為什么電廠要將電轉換成高壓電進行傳輸。、磁場（一）磁的基本知識1 .磁體與磁極人們把物體能夠吸引鐵、饃、鉆等的金屬及其合金的性質稱為磁性。具有磁性的物體叫磁體。磁體分為天然磁體（磁鐵礦）和人造磁體兩大類。常見的有條形、蹄形和針形幾種。如圖2-1所示。圖2-1磁體兩端最強的區(qū)域叫磁極。若將實驗用的磁針轉動，待靜止時會發(fā)現它停止在南北方向上（圖2-2）。磁針指北的一端叫北極，用N表示；磁針指南的一端叫南極，用S表示。圖2-2任何磁體都具有兩個磁極，而且無論把磁體怎樣分割，磁體總保持有兩個磁極，即N極和S極，如圖2-3所示。圖2-

14、3與電荷間的相互作用力相似，磁極間也具有相互作用力，即同名極相互排斥，異名極相互吸引，如圖2-4所示。圖2-4同名極互相排斥、異名極互相吸引2 .磁場與磁力線磁極間存在著相互作用，這一現象說明在磁體周圍空間有力的存在，這種力叫做磁力。具有磁力存在的空間叫做磁場。為了形象描述磁場的存在，并描繪出磁場的強弱和方向，人們通常用假想的磁力線來表示，如圖2-5所示。磁力線具有如下特點：圖2-5磁感應線1）磁力線是互不交叉的閉合曲線；在磁體外部，磁力線由N極指向S極；在磁體內部,磁力線由S極指向N極。2）磁力線上任意一點的切線方向，就是該點的磁場方向，即小磁針N極的指向。3）磁力線越密，磁場越強；磁力線越

15、疏，磁場越強。磁力線均勻分布且又相互平行的區(qū)域，稱為均勻磁場；反之則稱為非均勻磁場。（二）電流磁場的產生丹麥物理學家奧斯特于1820年發(fā)現，電流周圍存在磁場。電流與其產生磁場的方向可用安培定則（也稱右手螺旋定則）來判斷。安培定則及適用于判斷電流產生磁場的方向，也可用于在已知磁場方向時判斷電流的方向。1 .直流電流產生的磁場如圖2-6所示，用右手握住通電直導體，讓拇指指向電流方向，則彎曲四指的指向就是磁場方向。圖2-6通電直導線產生的磁場2 .環(huán)形電流產生的磁場如圖2-7所示，用右手握住螺線管，彎曲四指指向線圈電流方向，則拇指方向就是磁場方向。圖2-7環(huán)形電流產生的磁場二、萬用表（一）萬用表原理

16、萬用表有很多種，現在最流行的有機械指針式的和數字式的萬用表。其基本原理是利用一只靈敏的磁電式直流電流表（微安表）做表頭。當微小電流通過表頭，就會有電流指示。但表頭不能通過大電流，所以，必須在表頭上并聯與串聯一些電阻進行分流或降壓，從而測出電路中的電流、電壓和電阻。1 .測直流電流如圖3-1所示，當測量直流電流時，將萬用表串聯到被測電路中。其原理是在表頭上并聯一個適當的電阻（叫分流電阻）來擴展電流量程。當改變分流電阻的阻值時，就能改變電流測量范圍。萬用表假瀏直流電路圖3-1萬用表測電流2 .測直流電壓如圖3-2所示，當測量直流電壓時，將萬用表并聯到被測的電器元件（電源）兩端。其原理是在表頭上串聯

17、一個適當的電阻（叫倍增電阻）進行降壓來擴展電壓量程。改變倍增電阻的阻值，就能改變電壓的測量范圍。萬用去降壓電阻被測直流電源圖3-2萬用表測電源3 .測電阻如圖3-3所示，當測量電阻時萬用表自身給自己供一個電源，測量時將表筆并到所測電阻兩端。其原理是在表頭上并聯和串聯適當的電阻，同時串接一節(jié)電池，使電流通過被測電阻，根據電流的大小，就可測量出電阻值。改變分流電阻的阻值，就能改變電阻的量程。萬用表寧表內電池-©十袖則 電阻圖3-3測電阻（二）萬用表的使用方法及注意事項1.使用方法圖3-3為一款數字式萬用表，當使用時將電源開關按下，同時黑表筆插入COM孔，然A mA CCM C圖3-3數字

18、式萬用表后根據需要選擇紅表筆的插孔位置。a）當需要測量電壓或電阻時將紅表筆插入V/孔。根據需要，將中間的開關旋鈕旋至（測電阻）、DCA（測直流）、ACV（測交流）范圍。根據電路中電壓大小選擇適當的量程，將表筆并到被測電氣元件（電源）的兩端。b）當需要測量電流時將測將紅表筆插入mA孔（所測電流200mA時）或10A孔（所測電流200mA）。根據需要，將中間的開關旋鈕旋至DCV（直流）或ACV（交流）范圍。根據電路中電流大小選擇適當白量程；當選擇了10A的孔時，中間的開關旋鈕只能旋至10A對應的量程，就不能再選擇其他的量程（如：200mA）。將表筆串到被測電路。2 .注意事項1）用萬用表測量二極管

19、時，黑表筆為正極，紅表筆為負極，這和測電流、電壓、電阻時剛好相反。2）在測電流和電壓時，若不知道其量程，那么應先從大量程選取，以防止將萬用表燒壞，同時換擋時表筆不應接入電路中。3）在測量電阻時，不能帶電測量。根據電阻測量原理，測量電阻時，萬用表由內部電池供電，如果帶電測量，相當于接入了一個外部電源，可能損壞表頭。測量電阻時量程可以從小往上選，這樣可以節(jié)約測量時間，而且還能準確的測量電阻。因為，表的讀數在量程的2/3時最準，當從小量程選取時，只要表上能讀出數，那么此時的測量值就是相對最準的，就不需要換擋再測。如果選擇從大檔位往下測，就需要不停的換擋，直到換至較小量程且能顯示數值時，測量的值才相對

20、準確，這樣就會浪費很多測量時間。測電阻時，之所以可以選擇從小量程測起，是因為測電阻時，萬用表由自身供電（切斷外電路）。4）用畢，應使轉換開關在交流電壓的最大檔或空檔上。3 .測量實例1）電阻測量方法電阻測量方法3,翻個排爆蹄震觸惘認表針墨否指崛a如呆不瞪"Q用第框茬量調將為OfiL2.石':戶.史但貝區(qū)成型工刷日電耳嗨.4.投開凄決以免郎件通工時中5.招援線儂觸利餐點.刑時不要用手炳它導悻指船XI1點.生陽果電阻區(qū)大魁ill知圍時，可E巴/照匚即號F度“2）直流電壓測量直流電,玉測量1.正陶昌咫3月表接線淵二3.沙，：連愛電源的壯志.2-在萬用表匕匕漢區(qū)再選擇最電壓范醫(yī).4.

21、檢查并匹配萬用表報送端與郵件接醫(yī)端的般性.5.需假竣端揖妣息&北型有不復.電手或其它導林接醇SL呂，“可口可.】:；匚逐于一：燈i-0.0013）直流電流測量直沆電正測量1.W紅色攝后播曬RttM粒*父從郎/算開】個電%4一檢甫舁匿配耳用去觸魔與部件一啷笛皎性=N巧二帝+于一I關金川工TL胃時稗用手防它導體攙/0!H4）二級管得檢測二極管檢查程序工;用表接K，*泊塞鈿測W3身幢宣萬用鞋是否正信那所T考線踹培債正藏照挪值22 / 31'.E”0JOA02rt田玉苣茗國鵬J現陶泅"）或者近里情.4M電珞拆F忸官5,另方用有的江色犀踐正£次于三網陣匕陽TU.制黑色

22、接雌凝于襁悔記畫-ffl.此后忖期喃值導舌f訐囤陋了再幣值近不r】第仔，干揖下上1尸£可#,門沔圣匚i&籽萬用褥的5；色蚪BC連捱于二角能區(qū)EflU而紅色推些有連掩于條形標已的Tin此忖榜網電用借后否與迪所示電但值一敷.四、傳感器的基本概念（一）傳感器的定義傳感器的英文是Sensor或Transducer,Sensor直譯為"感覺”。傳感器的定義為：把特定的被測量信息按一定規(guī)律轉換成某種可用信號輸出的器件或裝置。傳感器中定義的所謂的“特定的被測量信息”，一般是指非電量，這樣的非電被測量主要包括物理量、化學量和生物量等。電量一般指物理學中的電學量，如：電壓、電流、電阻

23、、電容、電感等；非電量則指除電量之外的一些參數，如：壓力、流量、尺寸、位移、重量、力、速度、加速度、轉速、溫度、濃度、酸堿度，等等。傳感器定義中提到的“可用信號”是指便于處理、傳輸的信號，就目前的科技發(fā)展水平而言，這種便于處理、傳輸的“可用信號”，就是電信號。由于傳感器起到的是一個“轉換”作用，因此傳感器也叫作變換器、換能器或探測器。（二）傳感器的組成傳感器由敏感元件、傳感元件和其它輔助部件組成，如圖4-1所示。敏感元件為用的洋內星圖4-1傳感器組成框圖敏感元件直接感受被測非電量，并按一定規(guī)律轉換成與被測非電量具有確定關系的有用非電量。傳感元件又稱變換器，將敏感元件感受到的有用非電量直接轉換成

24、電量。信號調節(jié)與轉換電路將傳感元件輸出的電信號轉換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用信號。輔助電路包括電源等環(huán)節(jié)。對于結構型傳感器和物性型傳感器而言，其傳感器的組成是不同的。對于物性傳感器，其組成環(huán)節(jié)比較簡單，如圖4-2所示。它沒用敏感元件，傳感元件能直接感受被測非電量而輸出電量。例如，對于半導體的壓敏傳感器，被測非電量“壓力”作用在傳感元件上時，傳感元件直接將它轉換為電阻（率）的變化，即直接準換成了有用電量輸出。被測非電至傳感牛有用電量35 / 3T.圖4-2物性型傳感器的組成框圖對于結構型傳感器，一般則包括敏感原件和傳感元件兩個環(huán)節(jié)，如圖4-3所示。即被測非電量通過敏感元件轉換為有用非電量

25、，再由傳感元件轉換為有用電量輸出，如：電容式傳感器。被測非電量敏感元件傳感元件有用電量圖4-3結構型傳感器的組成框圖實際上，傳感器的具體構成方法，根據被測對象、轉換原理、使用環(huán)境及性能要求等具體情況不同，有很大差異。從能量角度分析，典型的傳感器構成方法有三種，這就是自源型、帶激勵型和外源性。能源型傳感器的特點：不需要外能源，其轉換元件能從被測對象直接吸取能量，并轉換成電量輸出，但輸出電量較弱。如，熱電偶、壓電器件等都屬于資源型傳感器。帶激勵源型傳感器需要輔助能源起激勵作用，可以是電源或磁源。它的特點是，不需要變換電路，即可有較大的電量輸出。例如磁電式傳感器、霍爾式等電磁式傳感器都屬于帶激勵源型

26、傳感器。外源型傳感器由轉換元件、變換電路和外加電源組成。如挖機上的壓力傳感器。五、挖掘機電路圖常用電器元件符號挖掘機電路圖是利用圖形符號和文字符號，表示挖掘機電路構成、連接關系和工作原理，而不考慮其實際安裝位置的一種簡圖。為了使電路圖具有通用性，便于進行技術交流，構成電路圖的圖形符號和文字符號，不是隨意的，它有統(tǒng)一的國家標準和國際標準。要看懂電路圖，必須了解圖形符號和文字符號的含義、標注原則和使用方法。圖形符號是用于電氣圖或其他文件中的表示項目或概念的一種圖形、標記或字符，是電氣技術領域中最基本的工程語言。因此，為了看懂汽車電路圖，我們要掌握和熟練地運用它。常用的圖形符號見表5-1所列。一、常

27、用基本符號序號名稱圖形符號序號名稱圖形符號1直流6中性點N2交流77磁場F3交直流rx78搭鐵4正極+9交流發(fā)電機輸出接柱B5負極10磁場二極管輸出端D+二、導線端子和導線連接11接點18插頭和插座12端子C19多極插頭和插座（示出的為三極）13導線的連接00-II-<,14導線的分支連接15導線的父義連接T"20接通的連接片16插座的一個極Y21斷開的連接片17插頭的一個極22屏敝導線_<Jn三、觸點開關23動合（常開）觸點1|42凸輪控制C724動斷（常閉）觸點143聯動開關V25先斷后合的觸點144手動開關的一般符號'26中間斷開的雙向觸點'I114

28、5定位開關（非自動復位）27雙動合觸點46按鈕開關E一28雙動斷觸點L47能定位的按鈕開關V29單動斷雙動合觸點Ju48拉撥開關1廠一七30雙動斷單動合觸點49旋轉、旋鈕開關rJ.T31一般情況下手動控制1-50液位控制開關（32拉撥操作151機油濾清器報警開關1回一個33旋轉操作,«52熱敏開關動合觸點34推動操作E一-.53熱敏開關動斷觸點35一般機械操作CA-54熱敏自動開關的動斷觸點An-36鑰匙操作芯一一上55熱繼電器觸點J-J37熱執(zhí)行器操作A56旋轉多檔開關位置1:338溫度控制E57推拉多檔開關位置11r!aIII39壓力控制I&-58鑰匙開關（全部定位）/1

29、2340制動壓力控制059多檔開關、點火、起1動開關，瞬時位置為2能自動返回到1(即2檔不能定位)41液位控制占-一60節(jié)流閥開關因四、電器兀件61電阻器180光電二極管62可變電阻器/【71-781PNP型三極管463壓敏電阻器182集電極接管殼三極管(NPN)64熱敏電阻器/183具用兩個電極的壓電晶體±1165滑線式變阻器-L1184電感器、線圈、繞組、扼流圈66分路器85帶鐵心的電感器67滑動觸點電位器86熔斷器.68儀表照明調光電阻器87易熔線69光敏電阻1188電路斷電器70加熱元件、電熱塞LUU89永久磁鐵1171電容器490操作器件一般符號中172可交電容器¥91一個繞組電磁鐵±1_I173極性電容器T辦-74穿心電容器樸75半導體二極管一般符號92兩個繞組電磁鐵LL.1./1/hT""76穩(wěn)壓二極管93q*/J93小同方1可繞組電磁鐵77發(fā)光二極管78雙向二極管（變阻二極管）94觸點常開的繼電器Lf!L79三極晶體閘流管95觸點常閉的繼電器五、儀表96指示儀表o103轉速表©97電壓表©104溫度表©98電流表©n105燃油表r99電壓、電加表©106車速里程表©100歐姆表107電鐘eD101瓦特表108數字式電鐘fLt