挖掘机电气基础知识

1、 目录一、直流电路2（一）电路及基本物理量21.电路22.电路中的几个物理量3（二）欧姆定律及其应用41.部分电路欧姆定律42.全电路欧姆定律53.电阻串并联6（三）电功和电功率71.电功72.电功率83.焦耳定律8二、磁场9（一）磁的基本知识91.磁体与磁极92.磁场与磁力线10（二）电流磁场的产生101.直流电流产生的磁场112.环形电流产生的磁场11三、万用表12（一）万用表原理121测直流电流122测直流电压133测电阻13（二）万用表的使用方法及注意事项141.使用方法142.注意事项153.测量实例15四、传感器的基本概念20（一）传感器的定义20（二）传感器的组成20五、挖掘机电

2、路图常用电器元件符号22N22F23B23一、直流电路（一）电路及基本物理量1.电路1.1电路的组成及作用电流经过的路径称为电路。图1-1a所示为一简单电路的实物接线图。电路可以用电路图来表示，图中的设备或元器件用国家统一规定的符号表示。图1-1b就是图1-1a的电路图。电路由电源、负载、连接导线、开关组成。电源：把非电能转化成电能的装置，如挖掘机上的电瓶、发电机、手电筒上用的干电池等。负载：把电能转化成其他形式能量的装置，如挖掘机上的照明灯、空调、收音机、起动电机等。开关：接通或断开电路的控制元件。连接导线：把电源、负载及开关连接起来，组成一个闭合回路。电路的作用就是实现电能的传输和转换。1

3、.2电路的状态电路通常有以下三种状态：1） 通路状态：电路中处处连通构成闭合回路，负载中有电流流过。2） 断路状态：电源两端或电路某处断开，电路中无电流。3） 短路状态：电源两极不经过负载直接连通的电路。短路时会形成过大的电流，损供电电源、供电线路及负载，因此须严格防止，避免发生。2.电路中的几个物理量2.1电流 电荷有规则的定向移动称为电流。导体中的电流是由于导体内部自由电子在电场力作用下有规则的移动而形成。电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面积的电荷量的多少。电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量，用字母I表示。若t秒内通过导体横截面积的电荷量为Q库仑，则： I=Q/t式中

4、：I电流，单位安培（A）; Q电荷量，单位库仑（C）； t时间，单位（S）。常用的电流单位还有千安（KA）、毫安（mA）和微安（uA）。它们之间的关系如下： 1KA=10A 1mA=10A 1uA=10mA=10A电流不仅有大小，而且还有方向，规定以正电荷移动的方向或负电荷移动的反方向为电流的方向。2.2电压电压就是电路中两点的电位差。通常规定电压的参考方向为高电位(“+”极性)端指向低电位(“-”极性)端，即电压的方向为电位降低的方向，在电路图中所标电压的方向一般都是参考方向，它们的真实值为正值，还是负值，视选定的参考方向而定，电压的单位为伏特(V),通常用字母U来表示。除伏特外常用的电压单

5、位还有千伏（KV）、毫伏（mV）和微伏（uV）。 1KV=10V 1mV=10V 1uV=10mV=10V2.3电动势电动势是衡量电源将非电能转换成电能本能的物理量,电动势通常是对电源内部而言。它的参考方向规定为电源内部低电位(“-”极性)端指向高电位(“+” 极性)端，即电动势的方向为电位升高的方向，电动势的单位与电压的单位一样为伏特（V），通常用字母E来表示。2.4电阻导体对电流的阻碍作用称为电阻，用符号R表示。其单位为欧姆，简称欧，用符号表示。常用的电阻除欧外，还有千欧（K）、兆欧（M），它们之间的转换关系如下： 1 K=10 1 M=10K=10导体的电阻是客观存在的，它不随导体两端电

6、压大小而改变。实验证明，导体的电阻跟，导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，并与导体的材料性质有关。 R=L/S式中：R导体电阻，单位欧为（）； 导体电阻率，单位为（.m）; L导体长度，单位为（m）； S导体截面积，单位为（m）。（二）欧姆定律及其应用1.部分电路欧姆定律图1-2所示为不包含电源的部分电路。但在电阻R两端施加电压U时，电路中就有电流流过。实验证明，流过导体的电流I与这段导体两端的电压U成正比，与这段导体的电阻R成反比。 图1-2即I=U/R。式中 I流过导体的电流，单位为A； U导体两端的电压，单位为V； R导体的电阻，单位为。2.全电路欧姆定律全电路是指含有电源的闭合电

7、路，如图1-3所示。 图中的点画线框表示一电源的内部电路，称为内电路。r为电源的内阻。全电路的欧姆定律为：I=E/(R+r)式中 I电路中电流，单位（A）； E电源电动势，单位（V）； r电源内阻，单位（）； R负载电阻，单位（）。由上式得： E=I R+Ir式中I R（U）是指电源的向外电路的输出电压，也为电源的端电压；Ir是指电源内阻上的电压降。因此电源电动势在数值上等于闭合电路中内、外电路电压降之和。端电压U=E-Ir。当负载电阻R为无穷大即外电路开路时，I=0，端电压最高且等于电源电动势E；当R增加，电路中电流I就减小，则Ir减小，则端电压U=E-Ir将增大；反之，端电压U将减小。因此

8、，电源的端电压随负载电流的变化而变化。3.电阻串并联3.1电阻的串联在电路中，若两个或两个以上的电阻依次相连，组成一条无分支的电路，这种连接方式叫做电阻的串联。如图1-4（a）所示。 图1-4 两电阻串联电路及等效电路电阻串联电路具有以下性质：1）流过每个电阻的电流都相等，即 I=I=I=.=I2)电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和，即 U=U=U=.=U3)总电阻等于各串联电阻之和，等效电路如图1-4（b）所示，即 R=R+R+.+R根据串联电路的特性，则电路中串联电阻具有分压作用，如需调节电路中的电流时，一般可在电路中串联一个变阻器来调节，改变电阻的大小，可得到不同的电压。3.2电阻

9、的并联有两个或多个电阻连接在两个公共的节点之间，承受同一个端电压，这些电阻的连接关系称为并联，如图1-5(a)所示。 图1-5两个电阻并联电路和等效电路电阻并联电路具有以下性质:1)各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压，即 U=U=U=.U2)总电流等于各电阻中的电流之和，即 I=I=I.=I3)总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和，等效电路如图1-5（b）所示，即 = = = 根据并联电路的特性，则电路中并联变阻器可以起到分流或调节电流的作用；挖掘机蓄电池并联时，是把正极与正极相连，负极与自极相连，不论并联的个数是多少，电压均保持不变，但容量增加，是各蓄电池容量之和。（三）电功和电功率

10、1.电功电流流过负载时，负载将电能转换成其他形式的能（如磁能、热能、机械能等）。把电能转换成其他形式能的过程，称之为电流做功，简称电功，用符号W表示。由U=W/Q, I=Q/t, I=U/R可得电功的表达式： W=UQ=IUt=IRt= U/RXt式中 W电功，单位为J； I电流，单位A； U电压，单位V； R电阻，单位； t时间，单位S。在实际工作中，电功的单位常用千瓦小时（KW.h）,俗称“度”。通常我们所说的一度电，即是指功率为1KW的用电器在1h内消耗的电能。2.电功率电流在单位时间内所做的功，称为电功率，简称功率，用字母P表示，其数学表达式为 P=W/t式中 P电功率，单位瓦W； W

11、电功，单位为J； t时间，单位s。电功率的常用单位还有千瓦（kW）、毫瓦（mW）等。 1kW=10W 1W=10mW根据电功的公式可得：P=IU=IR=U/R根据上式可知：1） 当负载一定时，P= IR=U/R知，电功率与电流的平方或电压的平方成正比。2） 当流过负载的电流一定时，有P= IR知，电功率与电阻值成正比。由于串联电路流过同一电流，则串联电阻的功率与各电阻的阻值成正比。3） 当加在负载两端的电压一定时，由P=U/R知，电，功率与电阻成反比。因为并联电路中个电阻两端的电压相等，所以各电阻的功率与电阻的阻值成反比。3.焦耳定律电流通过导体时使导体发热的现象，称为电流的热效应。实验证明：

12、电流通过某段导体时所产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通电时间成正比，这一定律称为焦耳定律。数学表达式为： Q=IRt式中 Q热量，单位J； I电流，单位A； R电阻，单位； t时间，单位S。当电气系统中传输的功率一定时，即功率P为恒值时，根据I=P/U知，若系统电压越高，回路中产生的电流就会越小，由Q=IRt知，连接导线和负载中产生的热量就会越小，则整个电路中的电损失就会越小。这就是为什么电厂要将电转换成高压电进行传输。二、磁场（一）磁的基本知识1.磁体与磁极人们把物体能够吸引铁、镍、钴等的金属及其合金的性质称为磁性。具有磁性的物体叫磁体。磁体分为天然磁体（磁铁矿）和人造磁体两大类。常见的

13、有条形、蹄形和针形几种。如图2-1所示。S N S N 图2-1磁体两端最强的区域叫磁极。若将实验用的磁针转动，待静止时会发现它停止在南北方向上（图2-2）。磁针指北的一端叫北极，用N表示；磁针指南的一端叫南极，用S表示。图2-2任何磁体都具有两个磁极，而且无论把磁体怎样分割，磁体总保持有两个磁极，即N极和S极，如图2-3所示。 图2-3与电荷间的相互作用力相似，磁极间也具有相互作用力，即同名极相互排斥，异名极相互吸引，如图2-4所示。 图2-4同名极互相排斥、异名极互相吸引2.磁场与磁力线磁极间存在着相互作用，这一现象说明在磁体周围空间有力的存在，这种力叫做磁力。具有磁力存在的空间叫做磁场。

14、为了形象描述磁场的存在，并描绘出磁场的强弱和方向，人们通常用假想的磁力线来表示，如图2-5所示。磁力线具有如下特点： 图2-5磁感应线1）磁力线是互不交叉的闭合曲线；在磁体外部，磁力线由N极指向S极；在磁体内部，磁力线由S极指向N极。2）磁力线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向，即小磁针N极的指向。3）磁力线越密，磁场越强；磁力线越疏，磁场越强。磁力线均匀分布且又相互平行的区域，称为均匀磁场；反之则称为非均匀磁场。（二）电流磁场的产生丹麦物理学家奥斯特于1820年发现，电流周围存在磁场。电流与其产生磁场的方向可用安培定则（也称右手螺旋定则）来判断。安培定则及适用于判断电流产生磁场的方向，

15、也可用于在已知磁场方向时判断电流的方向。1.直流电流产生的磁场如图2-6所示，用右手握住通电直导体，让拇指指向电流方向，则弯曲四指的指向就是磁场方向。 图2-6 通电直导线产生的磁场2.环形电流产生的磁场如图2-7所示，用右手握住螺线管，弯曲四指指向线圈电流方向，则拇指方向就是磁场方向。 图2-7 环形电流产生的磁场三、万用表（一）万用表原理万用表有很多种，现在最流行的有机械指针式的和数字式的万用表。其基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压

16、和电阻。1测直流电流如图3-1所示，当测量直流电流时，将万用表串联到被测电路中。其原理是在表头上并联一个适当的电阻（叫分流电阻）来扩展电流量程。当改变分流电阻的阻值时，就能改变电流测量范围。图3-1 万用表测电流2测直流电压如图3-2所示，当测量直流电压时，将万用表并联到被测的电器元件（电源）两端。其原理是在表头上串联一个适当的电阻（叫倍增电阻）进行降压来扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值，就能改变电压的测量范围。 图3-2万用表测电源3测电阻如图3-3所示，当测量电阻时万用表自身给自己供一个电源，测量时将表笔并到所测电阻两端。其原理是在表头上并联和串联适当的电阻，同时串接一节电池，使电流通过被

17、测电阻，根据电流的大小，就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值，就能改变电阻的量程。图3-3 测电阻（二）万用表的使用方法及注意事项1.使用方法图3-3为一款数字式万用表，当使用时将电源开关按下，同时黑表笔插入COM孔，然图3-3 数字式万用表后根据需要选择红表笔的插孔位置。a）当需要测量电压或电阻时将红表笔插入V/孔。根据需要，将中间的开关旋钮旋至（测电阻）、DCA（测直流）、ACV（测交流）范围。根据电路中电压大小选择适当的量程，将表笔并到被测电气元件（电源）的两端。b）当需要测量电流时将测将红表笔插入mA孔（所测电流<200mA时)或10A孔（所测电流>200mA)。根据需要，

18、将中间的开关旋钮旋至DCV（直流）或ACV（交流)范围。根据电路中电流大小选择适当的量程；当选择了10A的孔时，中间的开关旋钮只能旋至10A对应的量程，就不能再选择其他的量程（如：200mA）。将表笔串到被测电路。2.注意事项1）用万用表测量二极管时，黑表笔为正极，红表笔为负极，这和测电流、电压、电阻时刚好相反。2）在测电流和电压时，若不知道其量程，那么应先从大量程选取，以防止将万用表烧坏，同时换挡时表笔不应接入电路中。3）在测量电阻时，不能带电测量。根据电阻测量原理，测量电阻时，万用表由内部电池供电，如果带电测量，相当于接入了一个外部电源，可能损坏表头。测量电阻时量程可以从小往上选，这样可以

19、节约测量时间，而且还能准确的测量电阻。因为，表的读数在量程的2/3时最准，当从小量程选取时，只要表上能读出数，那么此时的测量值就是相对最准的，就不需要换挡再测。如果选择从大档位往下测，就需要不停的换挡，直到换至较小量程且能显示数值时，测量的值才相对准确，这样就会浪费很多测量时间。测电阻时，之所以可以选择从小量程测起，是因为测电阻时，万用表由自身供电（切断外电路）。4）用毕，应使转换开关在交流电压的最大档或空档上。3.测量实例1）电阻测量方法2）直流电压测量3）直流电流测量4）二级管得检测四、传感器的基本概念（一）传感器的定义传感器的英文是Sensor或Transducer，Sensor直译为“

20、感觉”。传感器的定义为：把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。传感器中定义的所谓的“特定的被测量信息”，一般是指非电量，这样的非电被测量主要包括物理量、化学量和生物量等。电量一般指物理学中的电学量，如：电压、电流、电阻、电容、电感等；非电量则指除电量之外的一些参数，如：压力、流量、尺寸、位移、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度、酸碱度，等等。传感器定义中提到的“可用信号”是指便于处理、传输的信号，就目前的科技发展水平而言，这种便于处理、传输的“可用信号”，就是电信号。由于传感器起到的是一个“转换”作用，因此传感器也叫作变换器、换能器或探测器。（二）传感器的组成传

21、感器由敏感元件、传感元件和其它辅助部件组成，如图4-1所示。 图4-1 传感器组成框图敏感元件 直接感受被测非电量，并按一定规律转换成与被测非电量具有确定关系的有用非电量。传感元件 又称变换器，将敏感元件感受到的有用非电量直接转换成电量。信号调节与转换电路 将传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用信号。辅助电路 包括电源等环节。对于结构型传感器和物性型传感器而言，其传感器的组成是不同的。对于物性传感器，其组成环节比较简单，如图4-2所示。它没用敏感元件，传感元件能直接感受被测非电量而输出电量。例如，对于半导体的压敏传感器，被测非电量“压力”作用在传感元件上时，传感元件直接将

22、它转换为电阻（率）的变化，即直接准换成了有用电量输出。 图4-2 物性型传感器的组成框图对于结构型传感器，一般则包括敏感原件和传感元件两个环节，如图4-3所示。即被测非电量通过敏感元件转换为有用非电量，再由传感元件转换为有用电量输出，如：电容式传感器。 图4-3 结构型传感器的组成框图实际上，传感器的具体构成方法，根据被测对象、转换原理、使用环境及性能要求等具体情况不同，有很大差异。从能量角度分析，典型的传感器构成方法有三种，这就是自源型、带激励型和外源性。能源型传感器的特点：不需要外能源，其转换元件能从被测对象直接吸取能量，并转换成电量输出，但输出电量较弱。如，热电偶、压电器件等都属于资源型

23、传感器。带激励源型传感器需要辅助能源起激励作用，可以是电源或磁源。它的特点是，不需要变换电路，即可有较大的电量输出。例如磁电式传感器、霍尔式等电磁式传感器都属于带激励源型传感器。外源型传感器由转换元件、变换电路和外加电源组成。如挖机上的压力传感器。五、挖掘机电路图常用电器元件符号挖掘机电路图是利用图形符号和文字符号，表示挖掘机电路构成、连接关系和工作原理，而不考虑其实际安装位置的一种简图。为了使电路图具有通用性，便于进行技术交流，构成电路图的图形符号和文字符号，不是随意的，它有统一的国家标准和国际标准。要看懂电路图，必须了解图形符号和文字符号的含义、标注原则和使用方法。图形符号是用于电气图或其

24、他文件中的表示项目或概念的一种图形、标记或字符，是电气技术领域中最基本的工程语言。因此，为了看懂汽车电路图，我们要掌握和熟练地运用它。常用的图形符号见表5-1所列。一、常用基本符号序号名称图形符号序号名称图形符号1直流6中性点N2交流7磁场F3交直流8搭铁4正极9交流发电机输出接柱B5负极10磁场二极管输出端D+二、导线端子和导线连接11接点18插头和插座12端子19多极插头和插座（示出的为三极）13导线的连接14导线的分支连接15导线的交叉连接20接通的连接片16插座的一个极21断开的连接片17插头的一个极22屏蔽导线三、触点开关23动合（常开）触点42凸轮控制24动断（常闭）触点43联动开

25、关25先断后合的触点44手动开关的一般符号26中间断开的双向触点45定位开关（非自动复位）27双动合触点46按钮开关28双动断触点47能定位的按钮开关29单动断双动合触点48拉拨开关30双动断单动合触点49旋转、旋钮开关31一般情况下手动控制50液位控制开关32拉拨操作51机油滤清器报警开关33旋转操作52热敏开关动合触点34推动操作53热敏开关动断触点35一般机械操作54热敏自动开关的动断触点36钥匙操作55热继电器触点37热执行器操作56旋转多档开关位置38温度控制57推拉多档开关位置39压力控制58钥匙开关（全部定位）40制动压力控制59多档开关、点火、起动开关，瞬时位置为2能自动返回到

26、1（即2档不能定位）41液位控制60节流阀开关四、电器元件61电阻器80光电二极管62可变电阻器81PNP型三极管63压敏电阻器82集电极接管壳三极管（NPN）64热敏电阻器83具有两个电极的压电晶体65滑线式变阻器84电感器、线圈、绕组、扼流圈66分路器85带铁心的电感器67滑动触点电位器86熔断器68仪表照明调光电阻器87易熔线69光敏电阻88电路断电器70加热元件、电热塞89永久磁铁71电容器90操作器件一般符号72可变电容器91一个绕组电磁铁73极性电容器74穿心电容器92两个绕组电磁铁75半导体二极管一般符号76稳压二极管93不同方向绕组电磁铁77发光二极管78双向二极管（变阻二极管）94触点常开的继电器79三极晶体闸流管95触点常闭的继电