5-1-2 按钮开关 多半使用于电源的开闭、动作的开始。 使用于电源开闭的叫做交替型，每按一次，就交替ON-OFF。 使用于动作开始的叫做瞬时型，只有按下时才ON（或OFF）。 下图表示外形的例子 按钮开关多半用于控制面板上，但挖掘机喇叭及轻触最大功率的旋钮开关则按装在杆的把手上。 按钮开关 按下时ON 按下时OFF 组合开关 按钮开关的符号（图纸符号） —18— 5-1-3 旋转开关 拧动旋钮，就使开关轴转动，从而转换线路的开关。小型开关也有用螺丝刀拧的。 其构造的例子如下图。 旋转开关有很多种形状，使用于各种场合，下面列举几例。 接触端子 共用端子 可动接片 旋转开关的构造 (夹子方式) 旋转开关的符号（图纸符号） 直接接于轴上的可动接片插入由2枚组成的接触端子间进行转换。 共用端子则接触可动接片，电气接触由共用端子与接触端子进行。 线路符号如左图。 排列在圆周上的端子表示接触端子，箭头指的是可动接片，中央的端子是共用端子。 PC28UU-2的灯开关(左) 风扇开关(右) 显示窗 按钮 旋转开关 使转动 旋转开关 HD785-3的燃料喷射量调整开关 —19— WA100-3的雨刷开关 5-1-4 限位开关 为了检测物体的有无即位置而使用的代表性开关。 多数使用于传感器，它用来检测工作装置的位置、操作杆的位置。 由于用弹簧移动接点的快速动作，开关就一定是ON或OFF，不动作时，ON接点称为NC接点（正常关闭接点），这时OFF接点称为NO接点（正常开放接点）。 与该两个接点接触的端子称为COM端子（公共端子），也叫CO端子。 因此，限位开关的3个端子符号分别是NC、NO、COM（或CO）。 以挖掘机行驶限位开关为例，在左右行走操作杆下部，分别有1个，中立时为ON，行驶操作杆向前或向后倒下则是OFF，这样，配线就如下图为COM端子和NC端子。 限位开关符号（图纸符号） 接点构成 限位开关的构造 1.限位开关 2.滚轮 3.轴 4.弹簧 —20— 5-1-5 簧片开关 簧片开关不单个使用，它与永久磁铁、线圈组合成为传感器的心藏部位。 例如，它组装在发动机冷却水及液压油位传感器、监测液压滤芯堵塞的压差传感器内。 玻璃 簧片 引线 封入非活性气 簧片开关的构造 (1)永久磁铁引起的作动 (2)线圈引起的作动 簧片开关的工作原理 簧片开关在永久磁铁及线圈的磁场作用下工作，把簧片开关放在磁场中，2片簧片被磁化，接点部分产生N极和S极，且互相吸引。这种磁引力大于簧片的机械弹力时，接点关闭（ON），减弱或支开磁场，则接点打开（OFF）。 下图表示以液面高度监测油量及发动机水量的ON-OFF输出传感器原理，液位下降，浮子就下降，结果簧片开关成为OFF。 1.接插件 2.支架 3.浮子 4.开关 机油油量传感器的构造 线.浮子 液压油量传感器的构造 —21— 5-2 接插件 接插件使用于电气机器与电线连接或电线与电线连接时。 家电要接通电源时，机器电线的顶端带有的插入部分叫插头，墙上一边叫插口，汽车及工程机械则称为接插件。 (1)接插件的种类 接插件有很多种，按形状分类的话，有圆形、四角形、变形型等多种，而且分别分防水型、防滴型、开放型。工程机械上使用的针脚数从1针至21针，因此，把这些组合起来，实际上就超过50种。 (2)接插件的符号 接插件分公和母。一般来说，电源一端作母端较普遍，但线路较复杂时，也有相反的。 在小松，公和母的分辩根据针脚形状判别，而不是按照接插件壳体形状来判断（接插件壳体也叫联结器）。 (注：有的公司也有按接插壳体形状来判别公母的。) 在线路图上，哪一侧是公母，是接线的还是扳开的，它们用下列符号表示，文字符号多数写为CN。 接线状态 拨开状态 四角型接插件的例 圆型接插件的例 4针脚公 4针脚母 接线状态 接插件符号的例子 公接插件例子 拨开状态 ↑母 ↑公 ↑公 ↑母 —22— (3)接插件编号 在线路图上，接插件的文字符号简略为CN，然后在后面再写上编号。 例如，在一个线路图上，接插件符号处写着CN-M19（X2）的话，就表示该接插件编号是M19、X型的2针脚。有的线路图上省略了CN—，仅写着M19（X2），也是同样的意思。 (4)接插件的使用 接插件使用时要小心，因为其中一个坏了的话，整个系统就会无法工作，所以必须注意。拨开接插件时不能拉电线，而必须手扶接插件壳体。接线时要切实插入到锁定位置，如果不插紧，会因振动而自然脱开。 2级溢流, CO解除电磁阀 行驶速度电磁阀 回转制动电磁阀 窗玻璃清洗 开关 马达 装或拨 时轻按 带抓的锁 插入至发出咔嚓声 非防水型接插件不耐水，即使是防滴型时，如果高压洗车机的水直接射去，水进入内部会引起故障，因此必须当心。驾驶室座椅周围的开放型接插件较多，清洗地板的水蒸发、结露等也会引起故障，尤其是近海地区含盐的水比自来水更易导致故障，即使擦去也会锈蚀。同样，附站的油脂也会使接插件劣化，因此须擦掉。 —23— 5-3 电阻器 5-3-1 电阻器的作用 电阻器由电阻线组成，其作用是节流电流、降低电压。灯及电线也有电阻，但由于目的不同，所以不叫电阻器。 电阻器本身也消耗电力而发热，但不产生功率及光等。 电阻器用来调整电压、电流，能给予其他部品提供合适的电流、电压。 （1）电流限制作用 如下图左边，12V的电瓶连接12V灯泡，电灯就亮了。 下图右边把电瓶串联于灯泡和电阻器。12V的灯泡也亮，但比起直接连电瓶时亮度减小，这是由于流经灯泡的电流减少的缘故。 因此，与其他部品串联的电阻器能减少流至部品的电流，电阻器的这种作用叫做电流限制作用。 （2） 电压调整作用 2个12V的电瓶串联起来就成为24V的电源，把该电源连接12V灯泡，灯泡瞬时亮起，但立即因电压太高而坏了。 把与灯泡同样大电阻的电阻器串联连接灯泡，结果电灯亮了且没有坏掉，测一下灯泡两端的电压，均为12V。 电流计 电流计 电瓶 电瓶 电阻器 —24— 这样，与灯泡串联的电阻器降低了灯泡的电压，使12V灯泡从24V的电压下得到保护。 这个作用叫做电阻的电压调整作用。 5-3-2 电阻器的符号 电阻器有固定电阻器和可变电阻器。 电阻大小无法改变的叫固定电阻器，电气线路图的文字符号是R。 电阻大小可以改变的叫可变电阻器，文字符号是VR，以区别于固定电阻器 （电阻器的总称也有写作R的）。 固定电阻器与可变电阻器的符号（图纸符号）也不一样。 固定电阻器 可变电阻器 固定电阻器的符号（图纸符号） 可变电阻器的符号（图纸符号） 电瓶 电瓶 电阻器 轴旋转使箭头 的位置移动 —25— 5-3-3 电阻器的种类 （1） 固定电阻器 固定电阻器广泛应用于电流限制作用及电压调整作用。 电子线路上一般使用的碳极保护膜电阻器，其构造如下图。 ①基体（陶瓷） ②碳极保护膜电阻器 ③引线 ④外体 ⑤彩线 控掘机的泵控制系统冗长电阻也是固定电阻器，其形状如下图，作用是限制流经电磁阀的电流。 1、电阻 2、接插件 —26— （2） 可变电阻器 利用它能连续改变电阻大小的特点，而广泛使用于收音机、电视机的音量调节及控制传感器上。 尤其重要的是电位计这一用法。 把可变电阻器按下图连接，旋转轴，在B-C间获得与轴旋转角度对应的电压，即输入电压（电源电压）一定，而输出电压可从最小电压（0V）到最大电压（与输入电压相同，5V）之间的任意电压上调节。 1、旋钮 2、刻度盘 3、弹簧 4、球 5、电位计 6、接插件 该原理被广泛地应用于各种传感器上。 下图是越野起重机大臂角度传感器的原理图，这样就能得到与角度对应的正确电压。 其他应用电位计的，还有挖掘机燃料标度盘、装载机和自卸卡车的油门踏板节流位置传感器、越野起重机大臂长度传感器、燃油箱的油位传感器等。 向左回转 向右回转 0-5V间变化 燃油刻度盘的构造（剖面图） 壳体 电阻体 轴 重锤 —27— 5-4 线圈 把电线卷绕成圆圈后称为线圈。 线路图符号（图纸符号）如其形状见右图。 文字符号为L。 关于线个。 ①电磁力（线圈中放铁芯，通电流后铁芯就成电磁铁） ②电磁感应（线圈上的磁力线分成强弱后，线圈上产生电流） ③自体感应（切断线圈电流时，线圈上产生非常高的电压） ④相互感应（卷数不同的2个线圈之间能产生电压差） 上述作用中，①②③项与工程机械机电系统关系密切，因此说明如下。 5-4-1 电磁力 利用线圈电磁力，使用于由控制器发出的信号来操作机构部分的电磁阀、继电器、马达等。 电流流经线圈后就成为磁铁，能吸引铁质磁性体，因此，利用线圈的吸引力作为滑阀的拉力及使继电器接点ON-OFF的力。 电流流经线圈产生磁铁作用称作励磁，切掉电流使其失去磁铁作用称作消磁。 现在再看一上线圈引力与电流大小的关系。 线圈、线轴、弹簧构成的电磁线圈与干电池、可变电阻器、电流计、开关按下图连接。这时，把可变电阻器的电阻设为最大，对线轴的吸引力就减小。 ①开关OFF（释放） 开关OFF后，线圈上没有电流，不发生电磁力，线轴在弹簧的引力下处于右端。 ②开关ON（吸引） 开关ON后，旋转可变电阻器，减小电阻，电流计的针逐渐加大振动，流经线圈的电流增大。 不久，电流达一定强度后，线圈吸引力胜过弹簧的的弹力及摩擦力，从而使线轴移动至最左端，这时的电流叫工作电流，吸引力叫工作力。 线圈 弹簧 线轴 开关 可变电阻器 干电池 电流计 线圈 反弹力 吸引力 干电池 电流计 —28— 线圈符号(图纸符号) 这样，线圈的吸引力受线圈电流大小的影响，而且与线圈的卷数、流经电流的大小基本成正比。线圈吸引磁性体时，有这样的关系，即工作电流＞保持电流、工作力＞保持力。 另外，如图那么样，卷在圆筒形卷轴上的长线圈叫螺线管。 下面看一下应用螺线）电磁阀 电磁阀是圆筒形线圈（螺线管）与液压回路控制阀组成的，因此就称作电磁阀。 回路图符号（图纸符号）用螺线管与阀合并的图表示。 电磁阀的符号（图纸符号） ①螺线管（线圈）部 ②阀（液压控制阀）部 ②开关ON（保持） 开关保持ON，线轴在被吸引状态（保持状态）下加大可变电阻器的电阻，这时线圈的电流就减小。 电流减小至一定程度，线圈吸引力小于弹簧张力，线轴就向右移动。 文字符号为SV（或V） 电磁阀通过电气信号而控制油的流动，有多种多样，按基本机能大致可分为比例电磁阀和ON-OFF电磁阀。 下面说明一下这两种电磁阀。 （a）比例电磁阀 变更电磁阀电流，可得到与电流成正比的吸引力。在吸引力与弹力取得平衡时，线轴停止移动。 举例说，装载机的电子调制阀（ECMV）如下图所示，TVC电磁阀等也都相同。 这时的电流叫保持电流，吸引线轴的力叫保持力。 线圈 反弹力 吸引力 干电池 电流计 ① ② —29— 这样，线轴移动量与电磁阀电流成正比地变化，因而叫比例电磁阀。线轴移动量变化后液压油油路大小变化，这样就能控制液压回路的流量与压力。它广泛用于控制工作装置液压油缸的速度及力。 （b）ON-OFF电磁阀 与比例电磁阀不同，使一定的电流通过螺线管并产生电磁力，该电磁力超过弹簧力后，关决定了线轴的位置。 举例来说，装载机的停车制动阀如下图，与这一样的有挖掘机的回转停车制动阀、行走速度阀、CO解除阀等。 该电磁阀的工作如下。 控制器输出的信号电流流经线）吸引，向左移动，移动量与信号电流成正比。 1、机体 2、线、轴 该电磁阀的工作如下。 打开停车制动开关后，线）的电流切断，电磁阀成OFF状态，启开排放回路，泵先导回路的油流向排放回路，使停车制动工作。 1、线、机体 A、IN板 B、OUT板 信号电流（A） 行程 (mm) 0 信号电流（A） 行程 (mm) 0 —30— 该电磁阀由于流经线圈的电流流通或切断，使液压回路的液压油流通或停止。电气线路上以开关使电流ON或OFF，同样地使液压油ON-OFF的就叫ON-OFF电磁阀。 ON-OFF电磁阀与比例电磁阀一样无法控制流量，因此无法微妙地控制工作装置的液压油缸。所以，它使用于挖掘机回转停车制动的动作或解除、轻触最大功率的动作 或解除中两者择一的控制、使用于越野起重机外伸支架伸出、保持或收藏三者择一的控制。 （2） 电磁继电器 电磁继电器几乎使用于所有机型，多的机型中1台达20-30个。 电磁继电器如图所示，是利用通电产生的电磁力，开闭开关接点的部品。 右图中，(a)-(b)间是线圈电流没有时ON的接点。 这样的接点叫作NC接点（常闭）。 (b)-(c)间在电流通过线圈时ON的接点，这样的接点叫作NO接点（常开）。 如(a)-(b)-(c)那样，ON和OFF的接点组合而成的接点叫作传送接点。 (b)端子是 (a)和 (c)的共用端子，因此叫作共用端子，一般省略为COM（CD）。 电气线路图上使用的符号（图纸符号）如右图所示。 即使不写上NC、NO、COM的端子名，接点附着画的就是NC。 文字符号为R（或RL） 下面看一下使用继电器的电气线路方式中具代表性的两个方式。 例子中是用继电器的灯工作线路，也可以不接灯而接电磁阀。 电磁继电器原理图 绝缘材 接点 铁 电流 铁芯 线 继电器的符号（图纸符号） —31— ON-OFF动作线路 与开关ON-OFF同步，继电器也ON-OFF。 (b) 自保持线先ON，继电器保持ON（自保持），直至开关 2 OFF为止。 电磁传感器 电磁传感器构造如下图。该传感器如右边的图那样，接近并装在转动的铁板叶片上，叶片通过电磁传感器的前面时，就产生（3）那样的脉冲，这是由于电磁传感器内永久磁铁产生、通过线圈的磁通量接近铁板叶片就增大，离开铁板叶片就减小，因而线圈内产生了电压。所以，电磁传感器与叶片的间隙越大，通过线圈的磁通量就减少，叶片接近、离开引起磁通量变化量变小，电压就变小，使间隙保持在适当值十分重要。 ① 关掉开关 灯灭 ② 打开开关 灯亮 ① 关掉开关1 灯亮 ② 然后打开开关1 灯亮着 ③ 打开开关2 灯灭 5-4-2 电磁感应作用 把磁铁靠近或移开线圈，通过线圈的磁力线发生变化，线圈中产生电动势，这叫作电磁感应作用。 发电机把该电磁感应作用在线圈上感应产生的电动势取出。 测试转速的电磁传感器原理是一样的，也是发电机的一种，只不过不是移动磁铁，而是移动磁性体（齿轮）。 电瓶 开关 继电器 灯 电瓶 继电器 灯 开关1 开关2 开关是按钮开关 线圈 移动 磁铁 电压计 交流 —32— 按单位时间把电压脉冲隔开计数，就能得知发动机、变速箱的转速。 5-4-3 自体感应作用 干电池（直流） 把电阻器接于干电池，合上开关后，电阻器上就有干电池电压，同时有一定强度的电流通过。 然而，如果是线圈，即使合上开关，也不会马上有相当大的电流流过，电流只缓缓增大。 这样，流经线圈的电流缓缓增大，是因为电压产生于线圈的瞬间，妨碍电压增大的电动势在线圈中产生，从而影响电流的增大。 同样的现象也发生在关掉开关时。 永久磁铁 继铁 壳体 线圈 旋转 磁通量增加 (1)叶片接近使通过线)叶片的离开使通过线圈的磁通量减小 磁通量减小 旋转 电磁传感器的构造（剖面图） (3)输出电压波形 叶片接近 叶片接近 叶片离开 叶片离开 1转 电压 电流 时间[秒] 电压 电流 时间[秒] 电阻器 线圈 电 流 流 向 电 流 流 向 干 电 池 干 电 池 电压[V] 电流[A] 电压[V] 电流[A] —33— 线圈自体产生电动势的作用叫自体感应作用。 这种冲击电压据说达到线倍，具有很大的能量，开关接点的火花会熔化突出的部分，因此接点接触面粗糙成接触不良，或发生接点间烧结难以分开的熔敷现象。 装有线圈的电气机器（电磁阀、刮雨器马达、风扇马达等）开闭的开关、继电器接点或后面叙述的晶体管经常遇到冲击电压，任其那样就会发生故障，所以要采取措施消除冲击电压。（该方法在二极管章节中介绍） 用电阻器时，关掉开关的同时，电压和电流都变成0。 但用线圈时，妨碍电压减小的电动势在线圈中产生，电流继续流动。 因此，关掉开关的瞬间，在开关两端分开的电动势变成火花而飞出。 这是由于在开关的接点上切断线路后，传到空气中产生高压电而放电的缘故。 这种异常的高压叫做冲击电压。 线圈上的电压变化后，线圈的磁力线也要变化。但是磁力线是穿过线圈的，线圈自身产生的电动势妨碍该磁力线的变化。 电压 电流 时间[秒] 电压 电流 时间[秒] 电阻器 线圈 干 电 池 干 电 池 电压[V] 电流[A] 电压[V] 电流[A] OFF —34— 5-5 电容器 5-5-1 电容器的作用 电容器能积蓄、放出电能。电容器积蓄电能叫充电，放出蓄积的电能叫放电。 电容器使用于波纹平滑化、消除杂音、定时等。 5-5-2 电容器的构造 电容器的构造如右图，2块金属板或金属箔，并带有引线，中间夹有塑料薄膜、纸、陶瓷等绝缘材料。 电容器的绝缘体称为感应体。 电容器能积蓄多少电能的能力叫做静电容量，表示单位是F（法拉），平时经常用的是UF（微法拉），微表示10-6。 5-5-3 电容器的符号 电容器一般用┤├这个符号表示。 但电解电容器的图纸符号是 ，并写上＋·－的方向，文字符号是C。 引线 引线 金属板(金属箔) 绝缘物(感应体) 金属板(金属箔) 电解电容器 电解电容器之外的电容器 —35— 5-5-4 电容器充电放电的特性 下图左侧，把电容器接上干电池和开关，合上开关后，干电池的电流瞬间流向电容器，但马上就停了。 然后把电容器从干电池上拆开，如下图左侧，使电容器的引线接触，这时电容器里积蓄的电能短路，一瞬之间在接触部分飞散出火花，火花飞出后，即使再使引线接触，也没有火花了，因为电容器内的电都已放出。 这些现象是电容器充电、放电时的特征。充电时的电流叫充电电流，放电时的电流叫放电电流。 下面看一下随着时间的过去，电流和电压如何变化。 (1)电容器的充电 如下图那样，把电容器、电阻器与干电池串联，打开开关，充电电流流动，电阻器接入是由于调节充电电流。 开关 —36— 电 容 器 电 流 流 向 干 电 池 电 流 流 向 电 容 器 充电 放电 开关 电阻器 电容器 干电池 充 电 电 流 电压[V] 干电池的电压E 电容器两端的电压EC 开关ON 时间[秒] 开关ON前的电容器没有蓄积电能，电容器两端子间的电压EC为0（V），合上开关，流有充电电流，充电时电流减小，而电压EC随着电能的蓄积而升高，接近干电池的电压E，不久即E=EC。 干电池两端的电压等于电容器两端的电压（E=EC）后，电容器充电完毕。 电阻R越小，充电就越快结束，反之则慢。 (2)电容器的放电 放电时，放电电流如下图所示通过电阻R流动，开关ON后。 积蓄在电容器的电能变成放电电流I通过电阻器时，消耗成热能。 放电的同时，电容器两端子间的电压EC减小，放电电流I也减小。 电压EC变成0时，放电完毕。 利用这种充电、放电的特性，组合成电气线路，使电容器电压EC达到所定程度时线路工作，就制出了各种电子定时器。 开关 —37— 电容器 放 电 电 流 电 阻 器 满充电 电压[V] 开关ON 电容器两端的电压EC。 5-6 二极管 5-6-1 二极管的作用 电气线路图中画有下述符号（图纸符号）时表示二极管。 在这图中，电流从左流向右，而不能从右流向左。 把电池、灯泡接上二极管，改变二极管方向使电流流动，这时某个方向时电流流动、灯亮，而相反方向时电流不流动，灯不亮。 这样，二极管在一定方向时具有使电流停止的作用。 二极管按在电流流动方向时称为顺向，接在电流不 流动方向时称为逆向。 二极管的文字符号是D。 5-6-2 二极管的电压下降 随电流的流动，二极管也出现电压下降。 二极管电压下降一般在0.4～0.8V左右。 5-6-3 二极管的用途 (1)整流 看一下电气线路中接入二极管时线路中电流的流动。 下图线路上，由于没有二极管，电流既流向青的方向（右转），也流向红的方向（左转），因此，电阻有交流的青波与红波交替流动。 —38— 灯亮 灯不亮 顺方向 逆方向 红 红 红 机电一体化 (基础) 前 言 当今工程机械的机电技术正在迅速发展，因而服务部门的工作内容也在变化着。尤其在故障诊断方面变化显著。各种工程机械上的机电系统因机型、类别而异，有各种形状，难以学习所有的内容，但希望逐个逐个地掌握各种商品的故障诊断课程。 为了提高故障诊断课程的理解能力，本书主要学习必要的电气知识。在接受故障诊断授课前，服务人员机电课程之一，就是学习“构成机电系统的电气和液压的知识”、“故障诊断的基本动作”。 机电课程的学习人员，其前提必须是先参加液压、电气基础课程服务人员基础课程及检查调试课程，因此，对服务初学人员的基础知识，本书就不详细叙述。如果对自己的记忆及知识感到不放心，或要复习的话，那么可学习液压、电气基础课程的教材“电气的基础”及同名的CD-ROM。 2003年3月 1. 电气的基础知识 1-1 直流和交流 1-2 欧姆定律 1-3 连接方法 (1)电瓶的连接 (2)灯的连接 (3)电阻的连接 2. 电线被复线 特殊的电线. 电气线 线. 电气、电子部品的知识 5-1 开关 5-1-1 拨动式开关 5-1-2 按钮式开关 5-1-3 旋转式开关 5-1-4 限位式开关 5-1-5 簧片式开关 5-2 接插件 (1)接插件的种类 (2)接插件的符号 (3)接插件的编号 (4)接插件的使用 5-3 电阻器 5-3-1 电阻器的作用 (1)电流限制作用 (2)电压调整作用 5-3-2 电阻器的符号 5-3-3 电阻器的种类 (1)固定电阻器 (2)可变电阻器 1 1 1 1 1 2 2 3 3 3 4 4 5 6 6 7 9 10 11 13 15 15 16 17 17 17 18 19 20 21 22 22 22 23 23 24 24 24 24 25 26 26 27 目录 5-4 线)电磁线 电磁感应作用 电磁传感器 5-4-3 自体感应作用 5-5 电容器 5-5-1 电容器的作用 5-5-2 电容器的构造 5-5-3 电容器的符号 5-5-4 电容器充电放电特性 (1)电容器的充电 (2)电容器的放电 5-6 二极管 5-6-1 二极管的作用 5-6-2 二极管的电压下降 5-6-3 二极管的 (1)整流 (2)吸收冲击电压 (3)防止逆电流 5-6-4 二极管的检查 (1)故障模式 (2)用万用表检查 5-7 晶体管 5-7-1 晶体管的形状 5-7-2 晶体管的种类 5-7-3 晶体管的符号 5-7-4 晶体管的作用 5-7-5 晶体管对电磁阀控制的方式 5-8 IC 5-8-1 什么叫IC 5-8-2 IC的形状 5-8-3 IC的作用 5-9 显示元件 5-9-1 发光二极管（LED） 5-9-2 液晶（LCD） 6. 附录 6-1 电气的单位 6-2 电气线 38 38 38 38 38 40 41 42 42 42 45 45 45 45 45 47 48 48 49 49 50 50 51 52 52 53 1. 电气的基础知识 1-1 直流和交流 直流电一般用DC表示，符号为一。（DC：DIRECT CURRENT） 交流电一般用AC表示，符号为～。（AC：ALTERNATING CURRENT） 万用表测试时，DC和AC的范围不能弄错，否则无法正确测定。 测试发动机转速传感器或车速传感器的输出电压时，必须注意的是要使用AC范围。 1-2 欧姆定律 电压、电流、电阻的符号和单位，以下表表示。 符号 单位(基本) 数字万用表表示的单位 电压 E V mV V 电流 I A mA A 电阻 R Ω Ω KΩ MΩ 电压、电流、电阻存在下述关系 ①电压不变，电阻成2倍时，电流减至一半。 ②电阻不变，电压成2倍时，电流也变成2倍。 这个关系用下述公式表示，这就叫欧姆定律 电压(E)=电流(I)×电阻(R) 电压(E) 电流(I)= —————— 电阻(R) 电力(P)=电压(E)×电流(I) 功率用下述公式表示 1-3 接线方法 电源与负荷的接线方法，有串联与并联两种方法。 (1) 电瓶的接线 车上的电瓶，一般是串联连接，但有些大机型有4个电瓶，用串联和并联组合连接。 串联接线 ＋ － ＋ － 并联接线 ＋ － 串联和并联组合的例子 —1— (2) 灯的连接 车灯有前照灯、侧隙灯、尾灯、制动灯、左右对称按装，同时点灯，如右图回路那样，属并联连接。 如果串联的话，每个灯的亮度减小，而且一侧的灯泡坏掉，另一侧的灯也会不亮。 (3) 电阻的接线 车上使用的电阻，一般是冗长电阻与电磁阀串联连接，但象发动机空气进气加热器那样，也有随机型不同而成串联与并联。 串联的例子 壳体 加热器线圈 加热器线圈 壳体 前照灯(右) 侧隙灯(右) 侧隙灯(左) 前照灯(左) ［备注］空气进气加热器构造如上图，是电热器的一种，电流通过称作加热器线圈的电阻，从 而产生热量，预热通过那儿的空气，提高发动机寒冷时的启动性。根据发动机吸入空 气的量和温度，需要的热量也不同，越是大的发动机，需要的热量就越多，有的使用 多个空气进气加热器。壳体内加热器线个，配线也有并联和串 联的两类。 并联和串联组合的例子 加热器线. 电线 容许电流 电线上可通过的最大安全电流是有规定的，这叫做电线的容许电流。电线的容许电流随周围温度、电线的绝缘材料，每束电线的根数而不同，周围温度赵高，每束电线的根数越多，容许电流就小。而电线越长越细，内部电阻就越大。 ［注］① 软线的电线根）不得使用。 ③ 短时间容许电流是指60秒通电，30秒停止，在4次循环中可能的最大电流。 2-2 被复的种类 线束电线的被复（绝缘体）随使用环境分为下表的两种。 公称 0.5 0.85 1.25 2 3 5 8 15 20 30 40 50 60 85 100 相当的旧公称 005 01 — 02 03 05 08 15 20 — 40 — 60 85 100 导体断面积 (mm2) 0.56 0.88 1.29 2.09 3.30 5.23 7.95 13.36 20.61 35.19 42.73 54.29 63.84 84.96 109.1 导体直径 (mm) 1.0 1.2 1.5 1.9 2.4 3.0 3.7 4.8 6.0 8.0 8.6 9.8 10.4 12.0 13.6 被复外径 （mm） (标准直径) AV AEX 2.2 2.4 2.7 3.1 — 4.6 5.5 7.0 8.2 10.8 11.4 13.0 13.6 16.0 17.6 AVS 2.0 2.2 2.5 2.9 3.6 — 5.8 — — — — — — — — 容许电流（A） 9 12 15 20 27 37 49 66 75 124 139 159 175 207 240 短时间容许电流(A) — — — — — — — — 300 — 500 — 650 750 900 种类 符号 材质 使用温度范围（℃） 汽车用聚乙烯绝缘低压电线 AVS （AV） 导体 电气用软铜线 （一般配线） 绝缘体 软质聚乙烯 汽车用交联型聚乙烯耐热低压电线 AEX 导体 电气用软铜线 （一般配线） 绝缘体 耐热交联型聚乙烯 —3— 2-3 色别符号 对车体的配线（线束），为了能分辨，因此都分别使用被复的颜色。在核对回路图时，色别符号如下表那样用英文字头表示。 2-4 特殊的电线 麻花线 为防止电气噪音（干扰）混入控制信号而采用的一种方法，较简单易行。 它是把易受噪音影响的信号线（正极电线）和接地线（负极电线）互相卷缠在一起，使正极与负极接收的噪音互相反向抵消。 这2根电线扭合在一起的形状象麻花，因而称作麻花线。 符号 色 W B R G Y L V P O Br Gr Sb Lg Dg Ch WHITE BLACK RED GREEN YELLOW BLUE VIOLET PINK ORANGE BROWN GREY SKY-BLUE LIGHT-GREEN DARK-GREEN CHARCOAL 白 黑 红 绿 黄 青 紫 粉红 橙 茶 灰 蓝 嫩绿 暗绿 深褐 ［例］ ①0.5B电线) 色别：黑（单色） ②0.85WY电线） 色别：白底黄线 屏蔽线 为更有效地防止电气噪音（干扰）混入而采用的一种方法，主要使用于易受外部影响的回路。 用金属保护网（屏蔽）复盖通过信号的电线，这金属网仅单面作地线— 这样就防止了噪音的侵入。这种电线因其形状而称为屏蔽（保护）线。 被网包着的信号线根以上，这种信号线芯屏蔽线芯屏蔽线。 该屏蔽线的目的不仅是防止噪音混入，有时还防止该回路放出噪音，防止其成为发生源。 芯线 装修手册的例子 小松工程机械装修手册上有电气回路图，详细标着电线的粗细，被复线的颜色等（参照下图） 能够对照着看回路图与电线实物，是服务技术的重要一环，因此应尽快掌握。 电瓶继电器 电瓶 保险丝盒 —5— 行程传感器 屏蔽芯 屏蔽 3. 电气回路的知识 3-1 电压下降 电瓶与电磁阀按下图连接后，如果没有其他指定条件的话，一般说电磁阀的端子电压（①②间电压）为24V。流经电磁阀的电流大小可用欧姆定律计算： 24(V) ———— = 2.4(A) 10(Ω) ①电磁阀 ②10Ω 电瓶 24V 这时，必须注意的是，没有考虑该回路上存在配线Ω）。 实际的车体配线中，与回路图不同，它存在电线内的微小电阻“内部电阻”、配线上开关、接插座的电阻“接触电阻”，所以严格地讲，回路中的电阻决不会是0Ω。 举一个简单的例子，电线内部电阻、接触电阻的合计（合成电阻），如果正极和负极的配线Ω的话，那么在回路图上就表现如下： ①电磁阀 ②10Ω 电瓶 24V 1Ω 1Ω 在这个回路上，电磁阀的电压（端子①②间电压）为几伏呢？ 整个回路的合成电阻=1(Ω)+10(Ω)+1(Ω)=12(Ω) 电磁阀的电流= 电磁阀的电压=2(A)×10(Ω)=20(V) 也就是说，这个例子中电磁阀的电压为20V。 这样，回路内部电阻引起的电压下降称“电压下降”，电磁阀的电压比电源电压（电瓶电压）还要低。 在该例中，如果配线(V)=4(V)的电压下降。配线的内部电阻和电流越大，电压下降就越大。 24(V) ———— = 2(A) 12(Ω) —6— 3-2 断线 一般来说，电气导体切断称为断线。它不仅指电线，还包括电磁阀、继电器线圈等机器内部的断线。 断线后电流不通，电器当然就不工作，但是不一定不工作就是没电流，也不一定机器的端子电压就为0V，理解断线处与测定处的关系对故障诊断很重要。 练习问题 因断线点间电压变化，可用下列回路图表示。打开开关S时，在下表各条件下，电压计显示为几伏呢，请写进下表。 电磁阀 V 电瓶(24V) S A B C D 电压计 NO 条件 电压计显示 1 没断线 仅A点断线 仅B点断线 使C点断线 仅D点断线 电磁阀内线圈断线时 V 以上练习题的思考方法和解答，在下页会有答案，但请独立思考，把自己的解答填表中后加以对照。 —7— 上页练习题的思考方法和解答 (1)没有断线时 打开开关S，电瓶正极端子与电磁阀①端子间的配线V。 电瓶负极端子与电磁阀②端子间的配线V。 万用表接触点，上端的24V，下端为0V，因而电压（电位差）是24V-0V=24V。 (2)仅A点断线V）通过开关S，到达断线A点为止。 电瓶负极端从电磁阀的②端子进入①端子，通过电磁阀，连接断线的A点。 因此，万用表接触点上端下端都是0V，这样电压（电位差）是0V-0V=0V。 (3)仅B点断线V）通过开关S，到达断线B点为止。 电瓶负极端从电磁阀②端子进入，到①端子，通过电磁阀，连接断线B点。 因此，万用表接触点上端为24V，下端为0V，这样电压（电位差）是24V-0V=24V。 (4)仅C点断线V），通过开关S进入电磁阀①端子，通过电磁阀到②端子，到达断线C点为止。 电瓶的负极（0V）通到断线C点止。 因此，万用表接触点上端下端都是24V，电压（电位差）即为24V-24V=0V。 (5)仅D点断线V）通过开关S，从电磁阀①端子进入通过电磁阀到②端子，到达断线D点为止。 电瓶负极端（0V）连接断线D点。 万用表接触点上端为24V，下端为0V，电压（电位差）即为24V-0V=24V。 (6)电磁阀线圈断线V）通过开关S，从电磁阀①端子进入到达电磁阀的断线V）从电磁阀②端子进入，连通电磁阀内断线处。 万用表接触点上端24V，下端ON，因此电压（电位差）是24V-0V=24V。 —8— 3-3 短路 短路是指电路中2点直接连接或用比回路部分小很多的电阻导体相接。车体配线易发生的短路多数是被复线破损而与其他电线或端子接触，或因导电异物而使两点间直接相接。 短路时流径的电流叫短路电流，随短路电流的大小，电线或者过热，或者引起燃烧。即使没有过热或烧损，也会发生短路处电流泄漏引起机械装置错误动作的。因此，用保险丝及保护回路防止其事故于未然。 最近的装修手册因短路起因的故障种类、状况不同，而表述如下： * 短路……所有机型的装修手册都用 * 热短路……WA500-3，LW100-1等装修手册使用 * 动力短路……PC128UU-1，WA80-3等装修手册使用 * 异常接触……WA300-3等装修手册使用 短路都被认为是一种故障，有时候根据需要也制造短路。举个例子如短路接插件。短路接插件在故障诊断时使用，代替接点式（ON=OFF式）传感器或ON-OFF开关，从而形成电气回路。诊断故障时，根据内容，电流通过回路进行诊断，但有时无法用液压开关、温度开关简单地ON-OFF，这时通过装拆短路接插件，就能再现故障状态，即为了诊断故障而制造短路，从而进行其他部分的诊断。 [例]PC200-6“铲斗倾斜液压开关的位模式不亮灯”这一故障进行诊断时，装修手册上就有下 述诊断方法，即把短路接插件连接在插座S07（X2）上，以代替铲斗倾斜液压开关。 泵控制器 铲斗倾斜 液压开关 —9— 3-4 接地短路 接地短路是指电线与车体间的异常直接连接。从现象上看也可叫做电线与车体的短路，但它与一般的短路不一样，与车体间的接触叫接地短路，其电流叫接地短路电流。 接地短路是电线杆上的输电线断后垂下并接触地面，但车辆上的配线而言，车体相当于地面，因此车体与配线的短路也叫接地短路。 机械工作时由于振动，电线与车体磨擦使绝缘包皮变薄或磨破，或出现裂痕，导线外落与车体接触，从而发生接地短路。 易发生接地短路的地方，是电线弯曲而与车体接触处或夹头附近。有段差的复合板角也容易与电线包皮磨擦而使其损伤，需要注意。 发生接地短路时的现象是：控制信号线接地短路后失去控制机能，控制器可能发生故障。另外，电源线接地短路后，产生强大的接地短路电流，可能烧坏电线。 为防止接地短路引发的大故障，要在电气用品线路上按装保险丝，重要的控制回路上按装过电流保护器，配线本身也采用各种电线保护材料（导线管、螺旋管等），以防止接地短路的发生。线束保护材料的事例如下图。 接地短路发生时，要寻找短路处时的话，往往其绝缘包线破损在看不到的里面，因此要用线路万用表仔细探测。如果不重视接地短路的修复，往往招致日后的重大故障，因此一定要认真修复。 线夹 保护材料 (金属护套管) (塑料护套管) 电线 接地 接地是把车体作为电气回路的一部分，把电气机器一侧的配线连接在车体上。电瓶负极端连接车体的负极接地方式较多。 为了防止电气器具漏电引起的触电，把该器具与大地相接称为接地，对车辆上的设备配线而言，车体相当于大地，因此与车体相接也叫接地。车辆接地的目的不是防触电，而是为了配线简单化，为了减小电气的噪音。 接地的例子，可以举出电气设备中发动机起动马达、喇叭等。它把负极端直接接于车体，使车体作为负极端线路，通过电流，这样，其好处是不需要负极端的配线。 喇叭的例子 发电机、吸气予热的加热器虽有负极端配线，但较短且与发动机身直接相接，所以也可称为负极接地方式。 空气进气加热器的例子 加热器线圈 灯（前照灯、工作灯）的负极接法有2种，一种是按装螺丝自身成为负极端而没有负极引线，另一种是负极端短的引线拉出而与车体接地。 灯例子 —11— 传感器有接地的，也有不接地的，例如发动机液压开关、发动机油传感器、燃油油位传感器都是负极接地方式，没有负极端的引线。 发动机油量传感器的例子 另外，发动机转速传感器、水箱水位传感器、发动机水温传感器都不是负极接地方式，因而正负极都有引线。 发动机水温传感器(防冻液温度传感器)的例子 把负极接地方式的设备按装在车体上时，必须把按装面的涂装及油脂清除后再接，如果电气难以流动，会成为该设备工作不良的原因，所以必须加以注意。 另外，还有少量的不得与车体接地的设备，这种设备的按装部分有绝缘材料，按装时必须注意不要使其脱落。 机油传感器 油理检测部 防冻液温度传感器 温度检测部 —12— 3-6 线路保护 线路中发生短路、接地短路时，过电流可能会损坏装置和部 品，或烧坏配线，为了防止这种事故，现采用线路保护的手段。 例如，不让超过定值电流流过的电流限制机能，还有如过电 流产生后，把重要部分切断电流的保护机能，而最简单的方法是， 在线路上加保险丝，保险丝在线路图上的文字符号为F。 工程机械及汽车的保险丝多是一直用玻璃管的筒形保险丝 （玻璃管保险丝），近年则主要流行半透明的彩色塑料叶片型保 险丝。 当线路上流经异常的大电流时，保险丝自身电阻的发热使其 熔断，从而切断电流，使线路避免危险。 保险丝熔断速度随电流大小而异。电流越大，熔断时间越短，比额定电流稍大一点，则不会马上熔断（参照下表）保险丝在使用中即使没有过大电流，有时也会自然切断。例如，马达及灯的线路上，额定电流并不是那么大，但打开开关瞬间的突入电流很大，这突入电流通过时间极短，因而不会马上熔断，但反复地开和关使疲劳积聚，最终熔断。 它易发生在下列时候： ①象马达回路、头灯回路，通过突入电流使使用中的疲劳增大的回路。 ②保险丝座接触松时。 ③周围温度太高时。 在电瓶正极回路（它是各种电气回路的电源）上，现使用瞬间大电流不易熔断的缓熔断保险丝及可熔环。它的目的是超过额定的大电流长时间（超过熔断时间）通过时，使其熔断，而突入电流是难以熔断的。 叶片型保险丝与缓熔断保险丝的“电流和熔断时间的特性”如下表。 电流大小 熔断时间 额定电流的350% 0.08～0.50秒 额定电流的200% 0.25～5.00秒 额定电流的135% 0.75～180.00秒 额定电流的110% 100小时以上 叶片型保险丝的熔断时间 电流大小 熔断时间 额定电流的500% 1.0秒以下 额定电流的300% 0.5～15秒 额定电流的200% 5.0～100秒 额定电流的110% 4小时以上 缓熔断保险丝的熔断时间 保险丝的符号（图符号） 筒型保险丝 叶片型保险丝 或 —13— 有的机器现使用复归操作容易的断路器，以代替熔断保险丝。 保险丝熔断时，观察熔断状况后，可作出如下判断： ①保险丝毫不痕迹地飞散时，说明短路、接地短路引起电流异常的可能性大。 ②保险丝仅一部分稍有熔断时，疲劳寿命引起的可能性大。 所以，虽然同样是保险丝熔断，但不确认原因就换上更大容量保险丝的话，是危险的。而用铜丝代替，则非常危险，是绝对禁止的。 车体分解、装配时，如果电线被夹入，装好后打开键开关的瞬间就会发生短路，或烧掉电线，或保险丝飞散开，所以分解、装配时要十分注意电线的卷绕，避免发生事故。 —14— 4. 线路万用表的知识 如果不使用线路万用表，就无法诊断机电系统的电气故障，当然需要用得熟练，但重要的是掌握正确的使用方法。 例如：①电阻值0Ω时，是断线还是短路。 ②电阻值无限大时，是连接着还是断开了。 这时，一定要做出正确的判断。 4-1 数字万用表 (1)测试前的确认 ①打开电源开关时，确认显示有没有残缺。看一下小数点、单位的显示是否齐全。 ②内置干电池剩余熔量太少时，会出现警告显示。各种万用表不同，显示方法也不同，事先要确认使用说明书。 ③要确认电阻测试范围其显示是0和无限大。 测试棒短路时，如果是1Ω以下的误差，是正常的。电阻无限大的显示说明已超过测试范围。 (2)测试时的确认 ①确切对准测试项目范围。 用电阻范围、电流范围测试电压的话，万用表会坏掉，因此要特别注意。 ②注意小数点和单位的表示 特别是看漏小数点，看漏KΩ的K，看漏mV的m，这类事情要注意。 ③测试电阻时，不要手持测试棒的金属部分。 测试高电阻（几十KΩ以上）时，同时用手接触红（＋）和黑（－）的金属部分，会引起 测试误差，因而要注意。 ④在导通检查范围蜂鸣器响的话，要按照使用说明书，确认是在几Ω以下时响的。 液晶表示器 电源开关 功能开关 共同负极端子 (-COM) V. Ω.二极管试验 导通试验 测定端子 数据保持开关 范围保持和转换开关 DC/AC转换开关 200mA测定端子 12A大电流测定子 数字万用表的例（SANWA CD-720C） —15— (3)测试后的确认 ①要查一下电源开关关掉没有，测试棒电线是否断开，电池剩余容量多少，然后收起来。 ②测试项目转换范围放在最高电压范围。 测试开始时，疏忽大意会损坏万用表，一定要防止。收藏时，要养成习惯，放置于电压的最高范围或OFF范围。 4-2 模拟万用表 (1)测试前的确认 ①表本身和电阻范围调整至0。 调到电阻范围的0点时，如果指 针不摆到0，则要换电池。 (2)测试时的确认 ①要对准测试项目范围。如用电 阻范围、电流范围测试电压， 万用表会破损，所以要特别注 意。 ②注意使用刻度和倍率，测试电 阻时，刻度是从右侧开始，还 要当心倍率的设定。 ③测试电阻时，不要手持测试棒的金属部分。 测试高电阻（几十KΩ以上）时，同时用两手接触红（＋）、黑（－）的金属部分的话， 会产生测试误差，因此要注意。 ④在导通检查范围蜂鸣器响时，要用使用说明书确认在几Ω以下时响。 (3)测试后的确认 ①查一下指针有否偏差、测试棒电线是否断开，电池容量还剩多少，然后收起来。 ②把测试项目转换范围放在最高电压范围。 测定开始时，不要因疏忽大意而使万用表破损，收藏时，要养成习惯放在电压最高范围 或OFF范围。 模拟万用表的例（SANWA JP-30） 表指针 0Ω调整钮 共同测定端子(+) 共同测定端子(-) 表刻度盘 表0点调整器 (+)OUT端子 范围转换钮 —16— 5. 电气、电子部品的知识 现说明一下工程机械机电系统使用的电气、电子部品中基本的东西。 5-1 开关 开关用于电源的开闭、条件的设定，电气线路图上文字符号码SW及S。 下面说明一下机电工程机械上用的代表性开关。 5-1-1 拨动式开关 电源开闭时经常使用的代表性开关。 代表性的外形如右图。 一般使用于电流容量为直流30V、4A。 这种开关的常见故障是： ①反转弹簧断后就无法转换。 ②接点表面ON—OFF时产生火花而粗糙，变得接触不良，厉害时会熔敷。 拨动式开关的符号（图纸符号） 随拨动杆的动作，有2位置的，也有3位置的。操作开关拨动杆后，标准型是该杆就停在位置上，还有瞬时型（弹簧返回式）的，即拨动后，该杆因开关内弹簧的力而复位。 开闭线路 转换线路 双线路开关 —线ae;

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