農(nóng)機(jī)電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與培訓(xùn)要點(diǎn)淺析

周翔

0 引言

電氣系統(tǒng)由低壓供電組合部件構(gòu)成，也稱為“低壓配電系統(tǒng)”或“低壓配電線路”,是農(nóng)業(yè)機(jī)械的重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化、智能化技術(shù)的普及，農(nóng)業(yè)機(jī)械電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，部件更加多樣，作用更加明顯，相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)已成為農(nóng)機(jī)化培訓(xùn)的核心內(nèi)容之一。

1 農(nóng)機(jī)電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

現(xiàn)階段農(nóng)機(jī)電氣系統(tǒng)仍然廣泛采用“單線制并聯(lián)”設(shè)計(jì)，以蓄電池和發(fā)電機(jī)正接線柱為正極，用一根導(dǎo)線連接用電設(shè)備，再以負(fù)接線柱連接金屬機(jī)架為負(fù)極搭鐵，形成回路閉環(huán)，各主要用電設(shè)備之間相互并聯(lián)。按照功能進(jìn)行分類，其結(jié)構(gòu)組成如下：

1.1 電源電路

電源電路以蓄電池和發(fā)電機(jī)為核心，為農(nóng)業(yè)機(jī)械各用電設(shè)備供應(yīng)電力，主要由蓄電池、整車電源總開關(guān)、總保險(xiǎn)、電源鑰匙開關(guān)、發(fā)電機(jī)、電源及充電指示裝置、連接導(dǎo)線等組成。

農(nóng)業(yè)機(jī)械啟動(dòng)前，蓄電池作為主要電源為整車及啟動(dòng)電機(jī)等設(shè)備供電；機(jī)具正常啟動(dòng)后，發(fā)電機(jī)作為主要電源開始工作。正常工作狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓（14 V 左右）會(huì)高于蓄電池電壓（12 V 左右），此時(shí)發(fā)電機(jī)既是整車的電源設(shè)備，也為蓄電池充電。如果工作負(fù)荷過大，發(fā)電機(jī)充電電壓會(huì)降低，此時(shí)蓄電池會(huì)和發(fā)電機(jī)同時(shí)承擔(dān)供電任務(wù)；如果發(fā)電機(jī)發(fā)生故障，無法給用電設(shè)備供電，也無法為蓄電池充電，蓄電池將獨(dú)立作為電源設(shè)備為整車供電，此時(shí)儀表盤充電故障指示燈會(huì)亮起，蓄電池持續(xù)放電。電量過低會(huì)造成機(jī)器熄火，或者停車后無法啟動(dòng)。

1.2 啟動(dòng)電路

啟動(dòng)電路連接電源電路和啟動(dòng)電機(jī)，主要由蓄電池、啟動(dòng)電機(jī)、啟動(dòng)點(diǎn)火鑰匙開關(guān)、啟動(dòng)繼電器、啟動(dòng)保險(xiǎn)絲、安全行程開關(guān)以及連接導(dǎo)線等組成。

農(nóng)業(yè)機(jī)械啟動(dòng)前，各控制手柄、制動(dòng)器踏板等應(yīng)處于規(guī)范位置，確保安全行程開關(guān)導(dǎo)通。打開電源開關(guān)和啟動(dòng)點(diǎn)火鑰匙開關(guān)，啟動(dòng)電機(jī)通電，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到自行運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)。

1.3 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控電路

通過電控單元（ECU）實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)以及啟動(dòng)、排放、故障自診斷等輔助系統(tǒng)控制的電路稱為發(fā)動(dòng)機(jī)電控電路，一般由電控單元（ECU）、傳感器和執(zhí)行器三大部分組成。

自我國正式實(shí)施GB 20891-2014《非道路移動(dòng)機(jī)械用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值及測量方法（中國第三、四階段）》以來，農(nóng)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)普遍使用高壓共軌等電控柴油噴射技術(shù)，基本工作原理是根據(jù)轉(zhuǎn)速、油門位置等傳感器的輸入信號(hào)，按照預(yù)先設(shè)定的程序計(jì)算出燃油噴射時(shí)刻、噴射脈寬等，然后根據(jù)冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力等傳感器信號(hào)進(jìn)行修正，并與曲軸、凸輪軸等位置傳感器信號(hào)進(jìn)行反饋，確定最佳噴油量。

1.4 其他控制電路

農(nóng)業(yè)機(jī)械用電設(shè)備繁多，除了以上電路外，還可以根據(jù)用電設(shè)備的不同，分為照明電路（控制前、后照燈和示廓燈等）、信號(hào)電路（控制轉(zhuǎn)向器、倒車燈、喇叭等）、儀表電路（控制轉(zhuǎn)速表、里程表、溫度表、機(jī)油壓力表及其傳感器設(shè)備等）、報(bào)警電路（控制發(fā)動(dòng)機(jī)及作業(yè)裝置故障、機(jī)油壓力過低、冷卻液溫度過高、燃油不足等報(bào)警指示燈）、空調(diào)電路（控制駕駛室空調(diào)等）以及其他電控設(shè)備電路。這些電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，主要是通過導(dǎo)線和電子元器件接口將電源電路和用電設(shè)備進(jìn)行連接，同時(shí)串聯(lián)傳感器、控制開關(guān)和繼電器、保險(xiǎn)絲等保護(hù)裝置。

2 培訓(xùn)要點(diǎn)

2.1 電路圖

電路圖分為原理圖、方框圖、裝配圖等。農(nóng)業(yè)機(jī)械培訓(xùn)中使用較多的是原理圖，它是一種用物理電學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化的符號(hào)繪制的表示各元器件組成及元器件關(guān)系的原理布局圖，又被叫做“電原理圖”。這種圖直接體現(xiàn)了電子電路的結(jié)構(gòu)和工作原理，分析電路時(shí)，通過識(shí)別電路圖中的各種電路元器件符號(hào)以及它們之間的連接方式，就可以掌握電路的實(shí)際構(gòu)成和工作原理。讓學(xué)員掌握好電路圖的識(shí)圖方法，可以大大提高農(nóng)機(jī)電氣培訓(xùn)的效果。

2.2 檢測工具

農(nóng)機(jī)電氣系統(tǒng)與傳動(dòng)系、制動(dòng)系等機(jī)械裝置不同，很多零部件經(jīng)過電子封裝后，工作狀態(tài)下和發(fā)生故障時(shí)沒有明顯的外部特征，無法直接用肉眼判別，需要借助檢測工具進(jìn)行故障診斷與排除。常見的檢測工具有試電筆、指針式/數(shù)字式萬用表、發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷儀以及電氣試驗(yàn)臺(tái)等。培訓(xùn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)培訓(xùn)對(duì)象和課程內(nèi)容選擇合適的教學(xué)工具。

2.3 實(shí)物零件

由于電子元器件的結(jié)構(gòu)原理圖和連接電路圖都是按照統(tǒng)一的規(guī)則及專用的符號(hào)繪制的，理論教學(xué)比較抽象，培訓(xùn)對(duì)象的感性認(rèn)識(shí)不強(qiáng)。因此，電氣系統(tǒng)培訓(xùn)應(yīng)加強(qiáng)各電子元器件的實(shí)物教學(xué)，有條件的可以通過實(shí)物展示、拆裝和檢測，幫助培訓(xùn)對(duì)象掌握和了解農(nóng)業(yè)機(jī)械電氣系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)。

2.4 安全規(guī)程

農(nóng)機(jī)電路以低壓電路為主，對(duì)操作人員的生命安全威脅相對(duì)較??；但是如果操作不當(dāng)，也容易造成短路、電流過大、冒火花等問題，會(huì)損壞設(shè)備電路，嚴(yán)重的甚至?xí)须姄艋蛘咄话l(fā)性傷害危險(xiǎn)。因此，在培訓(xùn)中應(yīng)加強(qiáng)警示教育，強(qiáng)調(diào)按規(guī)程操作。在電子元器件拆裝前，應(yīng)斷開電路；啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備時(shí)，要注意觀察周邊環(huán)境和輔助人員所在位置，確保安全。

3 存在問題

3.1 培訓(xùn)對(duì)象知識(shí)儲(chǔ)備不足

農(nóng)機(jī)培訓(xùn)的對(duì)象主要有農(nóng)機(jī)推廣、操作和維修人員。其中，大多數(shù)的操作和維修人員存在年齡及知識(shí)結(jié)構(gòu)老化等問題，缺少識(shí)圖和電子電工基本常識(shí)，培訓(xùn)時(shí)需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力普及電子電路基本知識(shí)，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。

3.2 培訓(xùn)教材相對(duì)落后

近年來，農(nóng)業(yè)機(jī)械更新?lián)Q代速度加快，農(nóng)機(jī)零部件也進(jìn)行了相應(yīng)的升級(jí)，新型傳感器、繼電器和執(zhí)行器在農(nóng)機(jī)上得到了廣泛使用。但是，大多數(shù)農(nóng)機(jī)培訓(xùn)教材中，電氣系統(tǒng)相關(guān)章節(jié)沒有明顯變化，仍然選用舊的教學(xué)內(nèi)容，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足農(nóng)機(jī)培訓(xùn)的相關(guān)要求。

3.3 培訓(xùn)準(zhǔn)備較為困難

為了確保培訓(xùn)質(zhì)量，農(nóng)機(jī)電氣系統(tǒng)培訓(xùn)需要準(zhǔn)備相應(yīng)的教學(xué)設(shè)施。一方面，要準(zhǔn)備合適的機(jī)具、電子元器件和檢測工具；另一方面，還要準(zhǔn)備相對(duì)應(yīng)的整車和各主要電子元器件的電路圖、結(jié)構(gòu)圖。如果沒有生產(chǎn)企業(yè)的支持，完成上述準(zhǔn)備工作比較困難，影響培訓(xùn)質(zhì)量。

4 對(duì)策與建議

4.1 分層次教學(xué)

根據(jù)培訓(xùn)對(duì)象和培訓(xùn)要求的不同，制定教學(xué)大綱，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行合理調(diào)整，分層次開展培訓(xùn)。對(duì)農(nóng)機(jī)操作人員和年齡較大的培訓(xùn)對(duì)象，簡單介紹農(nóng)機(jī)電路組成，重點(diǎn)介紹電子元器件的安全操作規(guī)范和常見故障判斷方法；對(duì)農(nóng)機(jī)維修人員，多安排操作培訓(xùn)，重點(diǎn)講解農(nóng)機(jī)電氣系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因、故障檢測方法、工量具的使用以及電子元器件的拆裝技術(shù)要求等；對(duì)技術(shù)基礎(chǔ)較好的培訓(xùn)對(duì)象和農(nóng)機(jī)技師，則應(yīng)提高培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)，力求通過培訓(xùn)使其能夠識(shí)別電路圖，自行通過廠家提供的技術(shù)資料和產(chǎn)品手冊(cè)，了解掌握電氣系統(tǒng)組成和工作原理，獨(dú)立完成電氣系統(tǒng)故障診斷等工作。

4.2 做好培訓(xùn)準(zhǔn)備

農(nóng)機(jī)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)要積極收集不同廠家、不同類型農(nóng)機(jī)技術(shù)資料，了解農(nóng)機(jī)電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，明確教學(xué)要點(diǎn)。授課教師要刻苦鉆研業(yè)務(wù)，主動(dòng)學(xué)習(xí)掌握農(nóng)機(jī)電氣相關(guān)知識(shí)，增強(qiáng)理論修養(yǎng)，提高操作技能和教學(xué)水平。應(yīng)根據(jù)教學(xué)大綱，提前將農(nóng)機(jī)整車電路圖進(jìn)行分解，按照電源電路、啟動(dòng)電路、發(fā)動(dòng)機(jī)電路等進(jìn)行分類，分別畫出每個(gè)系統(tǒng)的電路圖。為照顧年齡較大的培訓(xùn)對(duì)象，甚至可以使用實(shí)物圖片或文字進(jìn)行標(biāo)注，盡量少使用電路符號(hào)。

4.3 豐富教學(xué)手段

一是通過制作Flash 動(dòng)畫和三維動(dòng)圖等手段，將很難用語言文字展現(xiàn)的電氣系統(tǒng)工作原路及工作過程等形象生動(dòng)地表現(xiàn)出來。二是購買簡單的電氣元件，自行使用導(dǎo)線連接后，做成架構(gòu)圖，直觀地展現(xiàn)農(nóng)機(jī)電氣系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)原理。三是對(duì)部分電子元件提前進(jìn)行剖解，拆除外圍的電子封裝，直接展現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓培訓(xùn)對(duì)象更加感性地了解故障產(chǎn)生的原因，提升教學(xué)效果。