01直流電路Backgroundoftheproject第一章直流電路1-1電路的基本概念1-2簡單電路分析1-3復(fù)雜電路分析1-4汽車電路基礎(chǔ)電路的基本概念1-11-1電路的基本概念1.?電路的組成電路是指電流流通的路徑。圖1-1-1所示為一例最簡單的電路，圖1-1-2所示為汽車單線制電路示意圖。一、電路的組成和作用1-1電路的基本概念電路一般由以下四個(gè)基本部分組成：（1）電源電源是為電路提供電能的設(shè)備，如蓄電池、發(fā)電機(jī)等都屬于電源。（2）負(fù)載負(fù)載又稱用電設(shè)備（用電器），其作用是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能。（3）導(dǎo)線導(dǎo)線的作用是連接電路、輸送電能或傳輸信息。在汽車單線制電路中，“搭鐵”也是一種特殊的導(dǎo)線形式。（4）控制裝置控制裝置的主要作用是控制電路的通斷，如開關(guān)、繼電器等都屬于控制裝置。有些電路中還裝有保護(hù)裝置，以保證電路的安全運(yùn)行。1-1電路的基本概念2.?電路的作用電路的作用一般可分為兩類：一類是進(jìn)行電能的傳輸、轉(zhuǎn)換和利用，如照明電路、動力電路等；另一類是進(jìn)行信息的產(chǎn)生、處理和傳輸，如測量電路、通信電路、計(jì)算機(jī)電路等應(yīng)用鏈接汽車蓄電池1.汽車蓄電池的類型汽車蓄電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，屬于直流電源。按電解液酸堿性不同，蓄電池可分為酸性蓄電池和堿性蓄電池兩種。按用途不同，蓄電池可分為汽車用起動型鉛酸蓄電池和汽車用牽引型鉛酸蓄電池兩種。按加工工藝不同，汽車用起動型鉛酸蓄電池又可分為普通蓄電池、干荷蓄電池、濕荷蓄電池、免維護(hù)蓄電池等。電動汽車使用的動力蓄電池主要有鉛酸蓄電池、金屬氫化物鎳蓄電池、鋰離子蓄電池及燃料電池、超級電容器等。其中，鋰離子蓄電池的應(yīng)用最廣泛。2.汽車蓄電池的功能（1）當(dāng)起動發(fā)動機(jī)時(shí)，為起動電動機(jī)提供強(qiáng)大的起動電流（高達(dá)200～600A）。（2）當(dāng)發(fā)電機(jī)過載時(shí)，可以協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電。（3）當(dāng)發(fā)動機(jī)處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以向用電設(shè)備供電。（4）當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓高于蓄電池的電動勢時(shí)，可以對蓄電池進(jìn)行充電。（5）汽車蓄電池相當(dāng)于一個(gè)大容量電容器，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速或用電負(fù)載發(fā)生較大變化時(shí)，可以保持電壓相對穩(wěn)定，同時(shí)還可以吸收瞬時(shí)高壓，對汽車中的用電設(shè)備起到保護(hù)作用。提示：內(nèi)燃機(jī)汽車中的蓄電池主要是在汽車起動時(shí)提供電能，而純電動汽車從起動到持續(xù)運(yùn)行所需要的電能，都是由動力蓄電池所提供的。1-1電路的基本概念

二、電路的基本物理量1-1電路的基本概念電流的單位是安培（簡稱安），用A表示；電荷量的單位是庫侖，用C表示；時(shí)間的單位是秒，用s表示。如果在1s內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為1C，則導(dǎo)體中的電流就是1A。常用的電流單位還有毫安（mA）、微安（μA）等。1-1電路的基本概念（2）電流的方向電荷的定向移動形成電流。在金屬導(dǎo)體中，實(shí)質(zhì)上能定向移動的電荷是帶負(fù)電的自由電子；在導(dǎo)電液體（如蓄電池電解液）中，能定向移動的電荷是正負(fù)離子（見圖1-1-3）。1-1電路的基本概念若電流的方向不隨時(shí)間的變化而變化，則稱其為直流電，簡稱直流，用符號DC表示。其中，電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為穩(wěn)恒直流電（見圖1-1-4a）。本章討論的直流電路就是指電路中通過的是穩(wěn)恒直流電的電路。電流大小隨時(shí)間做周期性變化，而方向不變的電流稱為脈動直流電（見圖1-1-4b）。電流大小和方向都隨時(shí)間做相應(yīng)變化的電流，稱為交流電（見圖1-1-4c），簡稱交流，用符號AC表示。例如，蓄電池提供的是直流電，工業(yè)用動力電路、照明電路一般使用交流電。1-1電路的基本概念1-1電路的基本概念（3）電流的測量對交流、直流電流應(yīng)分別使用交流電流表（或萬用表交流電流擋）和直流電流表（或萬用表直流電流擋）進(jìn)行測量。電流表或萬用表必須串接到被測量的電路中。圖1-1-5所示為直流電流的測量。1-1電路的基本概念2.?電壓、電位和電動勢（1）電壓在外加電場的作用下，電場力將單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功稱為a、b兩點(diǎn)之間的電壓，用Uab表示。電壓的單位為伏特，簡稱伏，用V表示。交流、直流電壓應(yīng)分別采用交流電壓表（或萬用表交流電壓擋）和直流電壓表（或萬用表直流電壓擋）進(jìn)行測量。電壓表必須并聯(lián)在被測電路的兩端。圖1-1-6所示為直流電壓的測量。1-1電路的基本概念直流電壓表表殼接線柱標(biāo)明的“+”“－”記號應(yīng)與被測兩點(diǎn)的電位一致，即“+”端接高電位，“－”端接低電位，不能接錯，否則指針會反偏，容易損壞電壓表。提示：應(yīng)合理選擇電壓表的量程，其方法與電流表相同。在接入電壓表后，為了對電路的原有工作狀況影響較小，電壓表的內(nèi)阻應(yīng)盡量大，使通過電壓表的電流相對于正常工作電流小到忽略不計(jì)。1-1電路的基本概念

1-1電路的基本概念（3）電動勢電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的能力用電動勢來表征，常用E

表示，單位為伏特。電源電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極之間的電壓，電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極，如圖1-1-7所示。1-1電路的基本概念

1-1電路的基本概念通常使用萬用表測量電阻，測量方法見表1-1-1。應(yīng)用鏈接1.可變電阻的應(yīng)用圖1-1-8所示為一種具有3個(gè)引出端的可變電阻，又稱電位器。電流通過電阻搭鐵，滑臂（接觸彈簧）依據(jù)其在電阻片（或線圈）上的位置不同產(chǎn)生一個(gè)介于源電壓和零電壓之間的輸出電壓。在汽車電控系統(tǒng)中，電位器常用于檢測某一機(jī)械部件的運(yùn)動狀況，如加速踏板位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器（見圖1-1-9）等。電阻器在汽車電路中的應(yīng)用應(yīng)用鏈接2.熱敏電阻的應(yīng)用圖1-1-10所示為熱敏電阻式燃油低油面報(bào)警電路。電路中的熱敏電阻傳感器為負(fù)溫度系數(shù)（NTC）的熱敏電阻傳感器。當(dāng)熱敏電阻傳感器浸于油液中時(shí)，由于散熱良好，其阻值正常；而當(dāng)燃油量減少時(shí)，熱敏電阻傳感器暴露在空氣中，散熱性變差，溫度升高，其阻值下降。熱敏電阻傳感器的阻值下降到一定值時(shí)，線路中流過的電流增大到可以使繼電器觸點(diǎn)閉合，從而使燃油液面報(bào)警燈點(diǎn)亮報(bào)警。提示：在電動汽車上，空調(diào)加熱器采用正溫度系數(shù)（PTC）的熱敏電阻，當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻的增加起到自動限流的作用。1-1電路的基本概念

三、電功和電功率1-1電路的基本概念

1-1電路的基本概念3.?電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)是指電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象。電流與它流過導(dǎo)體時(shí)所產(chǎn)生的熱量之間的關(guān)系可用下式表示Q=I2RtQ的單位是焦耳（J），這種熱也稱為焦耳熱。1-1電路的基本概念4.?電氣設(shè)備的額定值電氣設(shè)備安全工作時(shí)所允許的最大電流、最大電壓和最大功率分別稱為它們的額定電流、額定電壓和額定功率。一般元器件和設(shè)備的額定值都會在銘牌上標(biāo)出。電氣設(shè)備在額定功率下的工作狀態(tài)稱為額定工作狀態(tài)，也稱滿載；低于額定功率的工作狀態(tài)稱為輕載；高于額定功率的工作狀態(tài)稱為過載或超載。由于過載很容易燒壞用電設(shè)備，所以一般不允許出現(xiàn)過載的現(xiàn)象。1-1電路的基本概念1.?通路如圖1-1-11a所示，通路也稱閉路，是指電流從電源的正極沿著導(dǎo)線經(jīng)過負(fù)載最終回到電源的負(fù)極，電流形成閉合路徑。這是電路的正常工作狀態(tài)。四、電路的三種狀態(tài)1-1電路的基本概念2.?斷路如圖1-1-11b所示，斷路也稱開路，是指電路某處因某種需要或發(fā)生故障而斷開，不能構(gòu)成回路，此時(shí)電路中的電流為零。在實(shí)際電路中，因?qū)w的接觸面有氧化層、臟污或接觸面過小、接觸壓力不足等，會造成電阻過大的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會造成斷路。1-1電路的基本概念3.?短路短路是電路中的某元器件因內(nèi)部擊穿損壞或被導(dǎo)線直接短接等原因，電流未經(jīng)該元器件或負(fù)載，直接從電源正極到達(dá)負(fù)極的現(xiàn)象。短路通常是一種不正常的現(xiàn)象，應(yīng)盡量避免。圖1-1-11c所示為負(fù)載被導(dǎo)線直接短接的現(xiàn)象，此時(shí)流過電路的電流很大。注意：汽車電路中具有一定電位的部位只要與金屬機(jī)體相碰就會發(fā)生短路現(xiàn)象，應(yīng)注意防范。在檢查和維修電路時(shí)，有時(shí)可能會采用將電路某一部分臨時(shí)短路作為輔助方法，必須在確保安全的條件下進(jìn)行。應(yīng)用鏈接汽車中的熔斷器和斷路器1.汽車中的熔斷器為了防止電路過載或短路燒壞用電設(shè)備，汽車電路中接有多種保護(hù)元件，常用的、可快速更換的熔斷器有熔管式熔斷器、絕緣式陶瓷熔斷器、插片式熔斷器等，如圖1-1-12所示。通過熔斷器的電流達(dá)到額定值時(shí)，金屬熔體熔斷使電路斷開。有時(shí)憑目視法檢查不易發(fā)現(xiàn)，這時(shí)可借助萬用表或者試燈進(jìn)行檢查。（1）分別測量熔斷器兩端電壓，若熔斷器完好，兩端均有電壓；若熔體已熔斷，則末端無電壓。應(yīng)用鏈接（2）斷開電源，測量熔斷器兩端的電阻，若熔斷器完好，阻值應(yīng)為0～1Ω；若阻值為無窮大，表明熔體已熔斷。注意：熔體熔斷后，絕不允許將熔斷器旁路或用更大容量的保護(hù)元件替代。通常汽車上都是將很多熔斷器組合在一起安裝在熔斷器盒內(nèi)，并在熔斷器盒蓋上標(biāo)明各熔斷器的名稱、額定容量等（見圖1-1-13），以便檢查和更換。應(yīng)用鏈接2.汽車中的斷路器易過載的電路和設(shè)備常用斷路器進(jìn)行保護(hù)，主要包括自動復(fù)位斷路器、手動復(fù)位斷路器和正溫度系數(shù)（PTC）固態(tài)斷路器三種類型。（1）自動復(fù)位斷路器自動復(fù)位斷路器（見圖1-1-14）是利用兩種不同金屬（雙金屬）的熱效應(yīng)，將膨脹系數(shù)較大的金屬片安裝在活動觸點(diǎn)一面，當(dāng)電路過載或短路時(shí)，雙金屬片受熱彎曲，使觸點(diǎn)張開并切斷電路；雙金屬片冷卻后，觸點(diǎn)自動閉合，電路又有電流流過。在故障尚未排除時(shí)，電路時(shí)通時(shí)斷，駕駛員可以從不斷閃爍的燈光發(fā)現(xiàn)有故障發(fā)生，從而及時(shí)停車排除故障。應(yīng)用鏈接（2）手動復(fù)位斷路器手動復(fù)位斷路器有兩種：一種是在電路過載、斷路器動作后，通過按下斷路器上的按鈕復(fù)位；另一種是通過斷開電源，待斷路器冷卻后自動復(fù)位。（3）正溫度系數(shù)（PTC）固態(tài)斷路器正溫度系數(shù)（PTC）固態(tài)斷路器通常置于負(fù)載元件的內(nèi)部，電路過載、電流超限后，PTC電阻阻值一直增大，直至電路斷開；待斷路器冷卻后自動復(fù)位。汽車電路斷路器在電動車窗、雨刮電動機(jī)及前照燈電路中都有應(yīng)用。簡單電路分析1-21-2簡單電路分析1.?電阻的串聯(lián)圖1-2-1a所示為三個(gè)電阻組成的串聯(lián)電路，其等效電路如圖1-2-1b所示。一、電阻的連接1-2簡單電路分析電阻的串聯(lián)電路具有以下特點(diǎn)。（1）電路中流過每個(gè)電阻的電流都相等。（2）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即（3）電路的等效電阻（即總電阻）等于各串聯(lián)電阻之和，即（4）電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即在電阻的串聯(lián)電路中，阻值越大的電阻分配到的電壓越大反之電壓越小。1-2簡單電路分析若已知R1與R2兩個(gè)電阻串聯(lián)，電路總電壓為U，可得到分壓公式，如圖1-2-2所示。1-2簡單電路分析2.?電阻的并聯(lián)圖1-2-3a所示為由三個(gè)電阻組成的并聯(lián)電路。1-2簡單電路分析電阻的并聯(lián)電路具有以下特點(diǎn)。（1）電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓。（2）電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即（3）電路的等效電阻（即總電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即（4）電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比，即阻值越大的電阻所分配到的電流越小；反之，電流越大。1-2簡單電路分析若已知R1與R2兩個(gè)電阻并聯(lián)，并聯(lián)電路的總電流為I，可得到分流公式，如圖1-2-4所示。1-2簡單電路分析凡額定工作電壓相同的負(fù)載采用并聯(lián)工作方式，每個(gè)負(fù)載都是一個(gè)可獨(dú)立控制的回路，任一負(fù)載的正常打開或關(guān)斷都不影響其他負(fù)載的使用。在汽車電路中，交流發(fā)電機(jī)和蓄電池兩個(gè)電源之間，以及與其他支路之間，也都采用并聯(lián)方式連接，如圖1-2-5所示。1-2簡單電路分析3.?電阻的混聯(lián)既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電路稱為電阻的混聯(lián)電路，如圖1-2-6a所示。1-2簡單電路分析4.?電池的連接（1）電池的串聯(lián)當(dāng)用電設(shè)備的額定電壓高于單個(gè)電池的電動勢時(shí)，可以將多個(gè)電池串聯(lián)起來使用，稱為串聯(lián)電池組，如圖1-2-8所示。1-2簡單電路分析（2）電池的并聯(lián)有些用電設(shè)備需要電池能輸出較大的電流，這時(shí)可采用并聯(lián)電池組，如圖1-2-9所示。1-2簡單電路分析

二、閉合電路歐姆定律和電源的外特性1-2簡單電路分析

上式表示在外電路為純電阻的閉合電路中，電流的大小與電源的電動勢成正比，與內(nèi)外電路的電阻之和成反比，這個(gè)規(guī)律稱為閉合電路歐姆定律。1-2簡單電路分析

1-2簡單電路分析

1-2簡單電路分析電橋是測量技術(shù)中常用的一種電路形式，其種類很多，按所測量的對象不同可分為直流電橋和交流電橋兩大類。圖1-2-13所示為直流電橋，其4個(gè)電阻都稱為橋臂，R1、R2是比例臂電阻，R是可變標(biāo)準(zhǔn)電阻，Rx

是待測電阻。B、D

兩點(diǎn)間接入檢流計(jì)G。三、直流電橋1-2簡單電路分析直流電橋?yàn)閺?fù)雜電路，它有6條支路和3個(gè)獨(dú)立回路，若檢流計(jì)支路電流不為零，電路求解將較為復(fù)雜。調(diào)整R1、R2、R

三個(gè)已知電阻，直至檢流計(jì)讀數(shù)為零，這時(shí)稱為電橋平衡，則可按簡單電路求解。由于直流電橋平衡時(shí)B、D

兩點(diǎn)電位相等，即UAB=UADUBC=UDC因此R1I1=RxI2R2I1=RI2可得R1R=R2Rx上式說明電橋的平衡條件是電橋相對臂電阻的乘積相等。利用直流電橋平衡條件可求出待測電阻Rx

的值。1-2簡單電路分析電橋還有另一種用法，當(dāng)Rx

為某一定值時(shí)將電橋調(diào)至平衡，使檢流計(jì)指向零位。當(dāng)Rx

有微小變化（電流隨之變化）時(shí)，電橋失去平衡，根據(jù)檢流計(jì)的指示值及其與Rx之間的對應(yīng)關(guān)系，可間接測出Rx

的變化及電流的變化，并可轉(zhuǎn)換成電壓的變化，因此直流電橋常作為傳感器中的轉(zhuǎn)換元件。應(yīng)用鏈接直流電橋在汽車中的應(yīng)用在汽車電控燃油噴射系統(tǒng)中廣泛使用的熱線式空氣流量傳感器就是應(yīng)用直流電橋的工作原理制成的。熱線式空氣流量傳感器的外形和結(jié)構(gòu)如圖1-2-14所示。應(yīng)用鏈接如圖1-2-15所示，白金熱線電阻RH

和冷線電阻RK

分別是電橋的一個(gè)臂，RB

為另一個(gè)臂。精密電阻RA

也是電橋的一個(gè)臂，該電阻上的電壓U0

即為傳感器的輸出電壓。將點(diǎn)火開關(guān)置于“ON”位置，熱線電阻RH

被電流加熱（故稱“熱線”），溫度升高，比冷線電阻RK

的溫度高出一定值。發(fā)動機(jī)未起動時(shí)，熱線電阻RH

周圍無空氣流動，電橋處于平衡狀態(tài)。發(fā)動機(jī)起動后，空氣流量增大，熱線電阻RH

溫度下降，混合集成電路A即自動調(diào)節(jié)，增大加熱電流IH，使熱線溫度保持比冷線溫度（即進(jìn)氣溫度）高出一定值；反之，則減小。這樣，就使加熱電流IH

成為空氣流量的單一函數(shù)。IH

的變化導(dǎo)致精密電阻RA

上電壓U0

的變化，U0

作為空氣流量傳感器的輸出信號輸入電子控制單元（ECU），ECU即可據(jù)此值判斷進(jìn)氣量的多少，從而決定噴油量，以適應(yīng)發(fā)動機(jī)不同工況的需要。復(fù)雜電路分析1-31-3復(fù)雜電路分析一、基爾霍夫定律1.?基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律也稱基爾霍夫第一定律或節(jié)點(diǎn)電流定律。其內(nèi)容是電路中任一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，在任一時(shí)刻，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和，如圖1-3-1所示。即1-3復(fù)雜電路分析基爾霍夫電流定律的依據(jù)是電流連續(xù)性原理，也就是說，在電路中任一節(jié)點(diǎn)上，任何時(shí)刻都不會產(chǎn)生電荷的堆積或減少，所有流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的電荷必須全部流出該節(jié)點(diǎn)。如果把流入節(jié)點(diǎn)的電流規(guī)定為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流規(guī)定為負(fù)，則基爾霍夫電流定律還可以表述為：各節(jié)點(diǎn)支路電流的代數(shù)和恒等于零，即∑I=01-3復(fù)雜電路分析基爾霍夫第一定律可以推廣應(yīng)用于任一假設(shè)的閉合面（廣義節(jié)點(diǎn)）。例如，圖1-3-2所示電路中閉合面所包圍的是一個(gè)三角形電路，它有3個(gè)節(jié)點(diǎn)。應(yīng)用基爾霍夫第一定律可以列出IA=IAB-ICAIB=IBC-IABIC=ICA-IBC上面三式相加得IA+IB+IC=0或∑I=01-3復(fù)雜電路分析可見，流入此閉合面的電流恒等于流出該閉合面的電流。利用基爾霍夫電流定律進(jìn)行電路分析或計(jì)算時(shí)要注意以下兩點(diǎn)。（1）合理選取節(jié)點(diǎn)，這樣可以將復(fù)雜電路的分析和計(jì)算進(jìn)行簡化。（2）電流的參考方向可以任意規(guī)定，如果計(jì)算的結(jié)果為負(fù)值，則表明實(shí)際電流的方向與電流的參考方向相反。1-3復(fù)雜電路分析2.?基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律也稱基爾霍夫第二定律或回路電壓定律，其內(nèi)容是在任何一個(gè)閉合回路循環(huán)方向上，各段電阻上的電壓降的代數(shù)和恒等于電動勢的代數(shù)和，即∑IR=∑E基爾霍夫電壓定律也可以這樣表述：從一點(diǎn)出發(fā)繞回路一周回到該點(diǎn)時(shí)，各段電壓的代數(shù)和恒等于零，即∑U=01-3復(fù)雜電路分析利用基爾霍夫電壓定律進(jìn)行電路分析或計(jì)算時(shí)要注意以下兩點(diǎn)。（1）回路的“繞行方向”是任意選定的，一般以虛線表示。在列寫回路電壓方程時(shí)通常規(guī)定，電壓的參考方向與回路“繞行方向”相同時(shí)，取正號；電壓的參考方向與回路“繞行方向”相反時(shí)，取負(fù)號。例如，在圖1-3-3所示的電路中，1、2、3、4分別表示一個(gè)元件或一條支路?；芈稟BCDA各支路的電壓在所選擇的參考方向下為u1、u2、u3、u4，根據(jù)選定的回路“繞行方向”有u1+u2-u3-u4=01-3復(fù)雜電路分析（2）基爾霍夫電壓定律不僅適用于電路中的具體回路，還可以推廣應(yīng)用于電路中的任一假想回路。即在任一瞬間，沿回路繞行方向，電路中假想的回路中各段電壓的代數(shù)和為零。設(shè)圖1-3-4為某電路中的一部分，路徑f、b、c、g

并未構(gòu)成回路，選定圖中所示的回路“繞行方向”，對假想的回路fbcgf列寫電壓方程如下。-u6+u5-ufg=0即ufg=u5-u6由此可見，電路中任意兩點(diǎn)間的電壓uab，等于以a為原點(diǎn)、以b為終點(diǎn)，沿任一路徑繞行方向上各段電壓的代數(shù)和。1-3復(fù)雜電路分析1.?電壓源與電流源的概念一個(gè)電源可以用一個(gè)恒定電動勢E與內(nèi)阻r串聯(lián)表示，如圖1-3-5a所示；也可以用一個(gè)恒定電流Is

與內(nèi)阻r

并聯(lián)表示，如圖1-3-5b所示。前者稱為電壓源，后者稱為電流源。二、有源電路的等效變換1-3復(fù)雜電路分析把一個(gè)實(shí)際電源看作是電壓源還是電流源，通常依據(jù)這個(gè)電源內(nèi)阻的大小。如果電源的內(nèi)阻很小，一般視其為電壓源。大多數(shù)電源，如干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)等都可以視為電壓源。當(dāng)電源的內(nèi)阻r=0，則不管負(fù)載如何變動，輸出電壓將恒定不變，這樣的電壓源稱為理想電壓源，又稱恒壓源，其符號如圖1-3-6所示。因?yàn)閷?shí)際的電源總有內(nèi)阻，所以真正的理想電壓源是不存在的。但日常所使用的穩(wěn)壓電源、新的蓄電池或內(nèi)阻

r

遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻R

的電源，在一般情況下可視作理想電壓源。1-3復(fù)雜電路分析如果電源的內(nèi)阻很大，一般視其為電流源。穩(wěn)流電源、光電池、串勵直流發(fā)電機(jī)等可以視為電流源。通常把內(nèi)阻無窮大的電源稱為理想電流源，又稱恒流源，其符號如圖1-3-7所示。硅光電池和晶體三極管等具有恒流特性，比較接近理想電流源。1-3復(fù)雜電路分析2.?電壓源與電流源的等效變換既然一個(gè)電源可用電壓源表示，也可用電流源表示，那么電壓源與電流源就是可以進(jìn)行等效變換的，具體方法如圖1-3-8所示。變換過程中注意以下兩點(diǎn)。（1）變換前后應(yīng)保持電壓源正負(fù)極與電流源電流方向的一致性。（2）電壓與電流源之間的等效變換是指對電源外部的等效。1-3復(fù)雜電路分析任何一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)就其對外作用而言，都可以簡化為一個(gè)電源電動勢E

和內(nèi)阻r

串聯(lián)的簡單電路，如1-3-9所示。當(dāng)其兩端接上負(fù)載

R后，便會向負(fù)載輸出電功率，負(fù)載上電功率的大小可用下式表達(dá)。三、最大輸出功率原理1-3復(fù)雜電路分析由上式可知，當(dāng)R=r時(shí)，上式分母值最小，即P最大?？梢姡?dāng)負(fù)載電阻與電源的內(nèi)阻相等時(shí)，負(fù)載可獲得最大功率，如圖1-3-10所示。1-3復(fù)雜電路分析必須指出，負(fù)載在獲得最大功率的同時(shí)，電源發(fā)出的功率也有1/2被內(nèi)阻所消耗，電源的效率只有50％。在一些傳輸功率較小的電路里，效率高低屬于次要問題，為了使負(fù)載獲得最大的功率，大多數(shù)電路的負(fù)載取值R=r，達(dá)到所謂的匹配狀態(tài)。而在較大功率的電力輸送中（如汽車蓄電池供電系統(tǒng)），由于提高效率已成為電路的主要問題，所以要想辦法盡可能地減小內(nèi)阻的消耗。汽車電路基礎(chǔ)1-41-4汽車電路基礎(chǔ)汽車電路主要由供電電路、電氣設(shè)備和控制配電裝置三部分組成，具體包括供電系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、儀表與警報(bào)系統(tǒng)、照明與光（聲）信號系統(tǒng)、輔助裝置、電子控制系統(tǒng)、配電裝置等。一、汽車電氣系統(tǒng)的組成1-4汽車電路基礎(chǔ)1.?雙電源、低壓、直流供電汽車上的電能由發(fā)電機(jī)和蓄電池兩個(gè)直流電源提供，其供電電壓為12V或24V。采用低壓供電安全性好，而采用直流供電的主要原因是起動電動機(jī)要由蓄電池供電，而蓄電池電能消耗后又必須用直流電充電。2.?電氣設(shè)備并聯(lián)連接汽車上電源（蓄電池和發(fā)電機(jī)）以及各用電設(shè)備之間均采用并聯(lián)連接。也有個(gè)別用電設(shè)備以串聯(lián)方式連接，如閃光器和轉(zhuǎn)向燈等。二、汽車電路的供電特點(diǎn)1-4汽車電路基礎(chǔ)3.?負(fù)極“搭鐵”的單線制按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，國產(chǎn)汽車電氣系統(tǒng)均采用負(fù)極搭鐵，即從電源到用電設(shè)備只用一根導(dǎo)線（通常稱為“火線”）連接，用汽車發(fā)動機(jī)、變速器、懸架等金屬機(jī)體作為另一根公用導(dǎo)線與電源的負(fù)極相連，俗稱“搭鐵”。汽車上供電采用單線制后，可使電氣總成部件無須與車體絕緣，保證了電氣系統(tǒng)（特別是電子控制系統(tǒng)）工作時(shí)的可靠性。但汽車上一些沒有金屬機(jī)體的地方仍需采用雙線制。4.?用電設(shè)備的保護(hù)裝置為了防止汽車用電設(shè)備過載燒毀或發(fā)生電路短路，總電路與各支路中的用電設(shè)備大都配裝易熔線、熔斷器或電路過載保護(hù)器等保護(hù)裝置。1-4汽車電路基礎(chǔ)1.?采用多種類型和規(guī)格的導(dǎo)線（1）普通低壓導(dǎo)線普通低壓導(dǎo)線是帶絕緣層的銅質(zhì)多股軟芯線，芯線橫截面積大多為0.5～1.4mm2。為了便于安裝和維修，它們通常用不同顏色的絕緣層分類，橫截面積在4mm2以下的采用雙色，4mm2

以上的采用單色。三、汽車電路導(dǎo)線的特點(diǎn)1-4汽車電路基礎(chǔ)（2）起動電纜起動電纜是帶絕緣包層、截面積較大的銅質(zhì)或鋁質(zhì)多股電纜線，如圖1-4-1所示。起動電纜有25mm2、50mm2

和70mm2

等多種規(guī)格，允許通過的電流高達(dá)500～1000A，要求電纜上每百安培的電壓降在0.1～0.15V之間。1-4汽車電路基礎(chǔ)（3）接地電纜接地電纜一般有兩種，一種與起動電纜相同，另一種是編織扁形軟銅線，如圖1-4-2所示。它們常用于蓄電池負(fù)極與車架、車身、發(fā)動機(jī)之間的接地連接。1-4汽車電路基礎(chǔ)（4）高壓導(dǎo)線高壓導(dǎo)線的作用是將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓傳送到火花塞上，如圖1-4-3所示。1-4汽車電路基礎(chǔ)2.?對導(dǎo)線顏色的規(guī)定為便于在線束中查找導(dǎo)線，在電路原理圖中，一般會對導(dǎo)線的線徑、顏色甚至其所屬的電氣系統(tǒng)做出標(biāo)注，對導(dǎo)線顏色的規(guī)定和標(biāo)注一般用字母作為代碼。維修汽車時(shí)，通常都要按照原廠電路圖查找導(dǎo)線顏色。為便于識別各導(dǎo)線所屬的電氣系統(tǒng)，日本車系的各電氣系統(tǒng)都有規(guī)定的基準(zhǔn)色。如黑色一般用于起動、預(yù)熱及接地線路，白色用于充電系統(tǒng)，紅色用于照明系統(tǒng)，綠色用于信號系統(tǒng)，黃色用于儀表系統(tǒng)，藍(lán)色用于輔助系統(tǒng)等。不同輔助色的條紋表達(dá)同系統(tǒng)內(nèi)不同的分支。也有的車系在其電路圖上各導(dǎo)線附近，除了標(biāo)注導(dǎo)線線徑和顏色以外，還標(biāo)注其所屬系統(tǒng)或線路的代碼。提示：各國不同車系關(guān)于線色代碼的規(guī)定也不盡相同。1-4汽車電路基礎(chǔ)例如，圖1-4-4所示為BYDe5車型時(shí)鐘彈簧電路中導(dǎo)線顏色的標(biāo)注，查閱維修手冊中關(guān)于線色代碼的說明（見表1-4-1）可知，Br表示棕色，G/R表示綠紅雙色，Br/W表示棕白雙色，Gr表示灰色。1-4汽車電路基礎(chǔ)3.?把導(dǎo)線捆扎成線束現(xiàn)代汽車由于電氣設(shè)備的增加和電控的需要，導(dǎo)線的數(shù)量和長度大大增加，為了不使汽車內(nèi)部導(dǎo)線零亂，同時(shí)也便于安裝維修和保護(hù)絕緣，通常將除高壓線以外進(jìn)出相近位置或走向基本一致的許多導(dǎo)線捆扎成線束，如圖1-4-5所示。由于汽車上各種傳感器、ECU和執(zhí)行器件分布在汽車的各個(gè)車身位置，所以一輛汽車上通常有多個(gè)線束。1-4汽車電路基礎(chǔ)1.?汽車電路圖的主要形式（1）電路原理圖電路原理圖簡稱原理圖，它用標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的電路圖形符號表示相應(yīng)的電路器件，主要反映電路中各元件之間的連接關(guān)系，表達(dá)各電氣系統(tǒng)的工作原理。各電氣元件或設(shè)備在圖中的位置跟實(shí)際安裝位置無關(guān)，只考慮其所處的系統(tǒng)和工作順序，同一功能系統(tǒng)所有電氣元件相對集中，便于分析。四、汽車電路圖的識讀1-4汽車電路基礎(chǔ)（2）布線圖布線圖按照全車電氣設(shè)備在車身上大體的位置來描繪，電路直觀形象，各器件的外形及其安裝位置、電路接點(diǎn)數(shù)量及位置與實(shí)際情況基本一致，線束和導(dǎo)線的分布走向清楚，便于循線跟蹤，查找方便。圖1-4-6所示為富康988轎車儀表系統(tǒng)布線圖。1-4汽車電路基礎(chǔ)（3）線束圖線束圖是表達(dá)汽車線束分布情況的平面圖。線束圖表明線束與各用電設(shè)備的連接部位、接線柱的標(biāo)記、線頭與連接器的形狀及位置等，圖1-4-7所示為BYDe5車型右后門線束圖。1-4汽車電路基礎(chǔ)2.?識讀汽車電路圖的基本方法（1）在整車電路圖中，各個(gè)系統(tǒng)或功能單元通常從左向右按水平順序排列，可以先化整為零，把不同功能的系統(tǒng)用直線分隔開來，逐級進(jìn)行分析。（2）汽車電路圖一般采用垂直布置方式，即火線在上，地線在下，各支路電流從上向下流動，所以對某一單元電路圖的識讀，可按電流流向，從電源正極出發(fā)，經(jīng)用電設(shè)備回到電源負(fù)極這樣的順序進(jìn)行。（3）在原理圖中一般有多根火線，工作電流大、工作時(shí)間短的用電設(shè)備，其電流不經(jīng)過電流表。1-4汽車電路基礎(chǔ)（4）為避免或減少汽車大功率用電設(shè)備對開關(guān)的損壞，一些功率較大的用電設(shè)備，如起動電動機(jī)，通常采用兩級控制方式，即利用小功率開關(guān)去控制繼電器動作，再利用繼電器控制用電設(shè)備，所以繼電器均裝在電源與用電設(shè)備之間的電路中。（5）傳感器經(jīng)常共用電源線、接地線，但決不會共用信號線。執(zhí)行器會共用電源線、接地線、控制線。1-4汽車電路基礎(chǔ)（6）熟悉汽車電路圖所用的圖形符號、導(dǎo)線的標(biāo)注、接線柱標(biāo)記和縮略語。在各電氣元件或設(shè)備的圖形符號附近會標(biāo)注它的標(biāo)準(zhǔn)文字符號和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。電路中的導(dǎo)線一般標(biāo)注有顏色和規(guī)格的代碼，有的車型還標(biāo)注有該導(dǎo)線所屬電氣系統(tǒng)的代碼。（7）在分系統(tǒng)、分區(qū)段繪制的電路原理圖中，凡遇到間隔較遠(yuǎn)的橫向連線時(shí)，為保持圖面清晰，通常取消跨區(qū)域橫向連線，改用數(shù)字或字母標(biāo)記說明連接關(guān)系。在彩色電路圖中，凡同規(guī)格、同顏色并在一條線束中的導(dǎo)線，在線束中是直接相通的；兩種不同顏色的導(dǎo)線不直接相通。1-4汽車電路基礎(chǔ)下面以圖1-4-8所示的大眾汽車散熱器風(fēng)扇控制電路為例，具體講解識讀汽車電路圖的方法與步驟。五、汽車電路圖識讀示例1-4汽車電路基礎(chǔ)T2c、T2e、T2f、T2g、T2i、T2r—2孔接插器（發(fā)動機(jī)艙前）；V7—散熱風(fēng)扇電動機(jī)；F87—風(fēng)扇起動溫度開關(guān)；82—搭