電氣控制與PLC應(yīng)用第1章習(xí)題與思考題參考解答

1、第1章 常用低壓控制電器習(xí)題與思考題1. 何謂電磁式電器的吸力特性與反力特性？吸力特性與反力特性之間應(yīng)滿足怎樣的配合關(guān)系？答：不同的電磁機構(gòu)，有不同的吸力特性。電磁機構(gòu)動作時，其氣隙是變化的，。對于直流電磁機構(gòu)：其勵磁電流的大小與氣隙無關(guān)，銜鐵動作過程中為恒磁動勢工作，根據(jù)磁路定律，式中rm為氣隙磁阻，則，電磁吸力隨氣隙的減少而增加，所以吸力特性比較陡峭。對于交流電磁機構(gòu)：設(shè)線圈外加電壓u不變，交流電磁線圈的阻抗主要決定于線圈的電抗，若電阻忽略不計，則，當(dāng)電壓頻率f、線圈匝數(shù)n、外加電壓u為常數(shù)時，氣隙磁通也為常數(shù)，即勵磁電流與氣隙成正比，銜鐵動作過程中為恒磁通工作，但考慮到漏磁通的影響，其電

2、磁吸力隨氣隙的減少略有增加，所以吸力特性比較平坦。1-直流電磁鐵吸力特性；2-交流電磁鐵吸力特性；3-反力特性答案圖1f/i0123為了保證銜鐵能牢固吸合，反作用力特性必須與吸力特性配合好。在整個吸合過程中，吸力都必須大于反作用力，即吸力特性高于反力特性，但不能過大或過小，吸力過大時，動、靜觸頭接觸時以及銜鐵與鐵心接觸時的沖擊力也大，會使觸頭和銜鐵發(fā)生彈跳，導(dǎo)致觸頭的熔焊或燒毀，影響電器的機械壽命；吸力過小時，會使銜鐵運動速度降低，難以滿足高操作頻率的要求。因此，吸力特性與反力特性必須配合得當(dāng)，才有助于電器性能的改善。在實際應(yīng)用中，可調(diào)整反力彈簧或觸頭初壓力以改變反力特性，使之與吸力特性有良好

3、配合，參見答案圖1所示。2. 單相交流電磁機構(gòu)為什么要設(shè)置短路環(huán)？它的作用是什么？三相交流電磁鐵要否裝設(shè)短路環(huán)？答：由于單相交流接觸器鐵心的磁通是交變的，故當(dāng)磁通過零時，電磁吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力彈簧的作用下將被拉開，磁通過零后電磁吸力又增大，當(dāng)吸力大于反力時，銜鐵又被吸合。這樣就使銜鐵產(chǎn)生強烈的振動和噪聲，甚至使鐵心松散。因此，交流接觸器鐵心端面上都安裝一個銅制的短路環(huán)。短路環(huán)將鐵心端面分隔成兩部分，當(dāng)交變磁通穿過短路環(huán)所包圍的截面積s2在短路環(huán)中產(chǎn)生渦流時，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，此渦流產(chǎn)生的磁通2在相位上落后于短路環(huán)外鐵心截面s1中的磁通1，由1、2產(chǎn)生的電磁吸力為f1、f2，作用在銜

4、鐵上的合成電磁吸力是f1+f2，只要此合力始終大于其反力，銜鐵就不會產(chǎn)生振動和噪聲。參見答案圖2所示。答案圖2對于三相交流電而言，因為三相不可能同時為零。就相當(dāng)于整個電磁鐵磁通沒有過零點，磁場不會消失，銜鐵就不會振動。故無須加裝短路環(huán)。3. 從結(jié)構(gòu)特征上如何區(qū)分交流、直流電磁機構(gòu)？答：交流接觸器的線圈通以交流電，將產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，使鐵心發(fā)熱。為減少鐵損，鐵心用硅鋼片沖壓而成。為便于散熱，線圈做成短而粗的筒狀繞在骨架上。直流接觸器的線圈通以直流電，鐵心中不會產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，所以不會發(fā)熱。為方便加工，鐵心用整塊鋼塊制成。為使線圈散熱良好，通常將線圈繞制成長而薄的筒狀。4. 交流電磁線圈通電

5、后，銜鐵長時間被卡不能吸合，會產(chǎn)生什么后果？答：銜鐵在吸合過程中，交流勵磁線圈的電流與氣隙成正比，當(dāng)線圈通電瞬間，銜鐵尚未吸合時，氣隙較大，電流將達到吸合后額定電流的515倍，如果銜鐵長時間被卡不能吸合，容易燒毀線圈。5. 交流電磁線圈誤接入直流電源，直流電磁線圈誤接入交流電源，會發(fā)生什么問題？為什么？答：交流電磁線圈接入直流電源時會通過很大的電流，很快會燒毀。因為交流線圈對交流電有感抗，而對直流電沒有感抗，交流線圈只有很小的直流電阻，所以會通過很大的電流。若將直流電磁線圈誤接入交流電源上，接觸器將不能正常工作。因阻抗增大，電流減小，吸力不足，不能吸合，線圈電流降不下去。此外，直流電磁鐵鐵心采

6、用整塊鋼制成，交流電磁場會導(dǎo)致鐵心中產(chǎn)生較大的渦流，導(dǎo)致鐵心和線圈發(fā)熱。6. 線圈電壓為220v的交流接觸器，誤接入380v交流電源會發(fā)生什么問題？為什么？答：接入380v的電壓遠遠超過它的額定電壓220v，線圈電流將大大增加，線圈迅速發(fā)熱最終導(dǎo)致燒毀。7. 接觸器是怎樣選擇的？主要考慮哪些因素？答：首先，根據(jù)電路中負載電流的種類選擇接觸器的類型。交流負載應(yīng)選用交流接觸器，直流負載應(yīng)選用直流接觸器，如果控制系統(tǒng)中主要是交流負載，而直流電動機或直流負載的容量較小，也可都選用交流接觸器來控制，但觸點的額定電流應(yīng)選得大一些。主要考慮因素有：接觸器的額定電壓、接觸器的額定電流、電磁線圈的額定電壓、觸頭

7、數(shù)目、額定操作頻率。8. 兩個相同的交流線圈能否串聯(lián)使用？為什么？答：在交流控制線路中，不能串聯(lián)接入兩個電器線圈。因為每個線圈上所分配到的電壓與線圈阻抗成正比，兩個電器動作總有先后，先吸合的電器，磁路先閉合，其阻抗比沒吸合的電器大，電感顯著增加，線圈上的電壓也相應(yīng)增大，故沒吸合電器的線圈的電壓達不到吸合值。同時電路電流將增加，有可能燒毀線圈。因此，兩個電器需要同時動作時，線圈應(yīng)并聯(lián)連接。9. 常用的滅弧方法有哪些？答：當(dāng)開關(guān)電器的觸頭分離時，觸頭間的距離很小，觸頭間電壓即使很低，但電場強度很大（e=u/d），在觸頭表面由于強電場發(fā)射和熱電子發(fā)射產(chǎn)生的自由電子，逐漸加速運動，并在間隙中不斷與介質(zhì)

8、的中性質(zhì)點產(chǎn)生碰撞游離，使自由電子的數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致介質(zhì)被擊穿，引起弧光放電，弧隙溫度劇增，產(chǎn)生熱游離，不斷有大量自由電子產(chǎn)生，間隙由絕緣變成導(dǎo)電通道，電弧持續(xù)燃燒。為了加速電弧熄滅，常采用以下滅弧方法：電動力滅?。粶缁艤缁。淮糯禍缁〉?。10. 熔斷器的額定電流、熔體的額定電流和熔體的極限分?jǐn)嚯娏魅哂泻螀^(qū)別？答：熔斷器的額定電流是指所裝熔體額定電流的最大值；熔斷體的額定電流是在規(guī)定條件下，熔斷體能夠長期承載而不使性能降低的電流；熔斷體的極限分?jǐn)嚯娏魇侵冈谝?guī)定的使用和性能條件下，熔斷體在規(guī)定電壓下能夠分?jǐn)嗟念A(yù)期電流的極限值，必須大于線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流，否則就不能獲得可靠的短路保護

9、。11. 如何調(diào)整電磁式繼電器的返回系數(shù)？答：繼電器的釋放值x1與吸合值x2之比k= x1/ x2稱為繼電器的返回系數(shù)。k值是可以調(diào)節(jié)的，可通過調(diào)節(jié)釋放彈簧的松緊程度（擰緊時，x1與x2同時增大，k增大；放松時，k減小）或調(diào)整鐵心與銜鐵間非磁性墊片的厚?。ㄔ龊駮rx1增大，k增大；減薄時k減?。﹣磉_到。12. 電氣控制線路中，既裝設(shè)熔斷器，又裝設(shè)熱繼電器，各起什么作用？能否相互代用？答：二者不能相互替換，熱繼電器和熔斷器在電路中的保護作用是不相同的。熱繼電器只做長期的過載保護，而熔斷器是做嚴(yán)重過載和短路保護，因此一個較完整的保護電路，特別是電動機控制電路，應(yīng)該兩種保護都具有。13. 熱繼電器在電

10、路中的作用是什么？帶斷相保護和不帶斷相保護的三相式熱繼電器各用在什么場合？答：熱繼電器（fr）主要用于電力拖動系統(tǒng)中電動機負載的過載保護。熱繼電器的選擇主要根據(jù)電動機定子繞組的聯(lián)結(jié)方式來確定熱繼電器的型號，在三相異步電動機電路中，對y連接的電動機可選兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，一般采用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，即在兩相主電路中串接熱元件。對于三相感應(yīng)電動機，定子繞組為連接的電動機，必須采用帶斷相保護的熱繼電器。14. 時間繼電器和中間繼電器在電路中各起什么作用？答：時間繼電器用來控制電器延時通斷。中間繼電器實質(zhì)上是一種電壓繼電器，它的特點是觸頭數(shù)目較多，電流容量可增大，起到中間放大（觸頭數(shù)目和電流容量

11、）的作用。15. 什么是主令電器？常用的主令電器有哪些？答：主令電器是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號的電器，用來控制接觸器、繼電器或其他電器線圈，使電路接通或分?jǐn)?，從而達到控制生產(chǎn)機械的目的。主令電器應(yīng)用廣泛、種類繁多。按其作用可分為：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器及其他主令電器（如腳踏開關(guān)、鈕子開關(guān)、急停開關(guān)）等。16. 試為一臺交流380v、4kw（cos=0.88）、連接的三相籠型異步電動機選擇接觸器、熱繼電器和熔斷器。答：首先根據(jù)三相異步電動機的功率計算公式 式中，u為三相電源的線電壓(v)；i為電動機的線電流(a)；cos為電動機的功率因數(shù)。計算出電動機額定電流in為接觸器選擇：交流接觸器；額定電壓380v；額定電流10a；電磁線圈額定電壓110v/127v/220v/380v之中選一；參考型號