電氣控制與PLC應用技術習題集參考答案第1章習題集規(guī)范標準答案

1、第1章習題參考答案1.答：低壓電器的定義：根據外界特定的信號和要求，自動或手動接通和斷開電路，實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調節(jié)用的電氣元件統(tǒng)稱為電器。常用的低壓電器：控制電器有接觸器、繼電器、起動器、主令電器等。配電電器有斷路 器、熔斷器、刀開關等。執(zhí)行電器有電磁鐵、電磁閥、電磁離合器等。2.答:根據交流電磁機構的吸力特性和直流電磁機構的吸力特性，對于一般的交流電磁機構，在線圈通電而銜鐵尚未吸合瞬間，電流將達到吸合后額定電流的幾倍甚至十幾倍，而直流電磁機構中銜鐵閉合前后激磁線圈的電流不變3.答:機械性拉弧、雙斷口滅弧、磁吹滅弧、 滅弧柵滅弧、利用有機固體介質的狹縫滅弧、

2、 利用真空滅弧。4.答：主要有觸點系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、各種脫扣器和開關機構等組成。脫扣器包括過電流脫 扣器、失壓（欠壓）脫扣器、熱脫扣器、分勵脫扣器和自由脫扣結構。開關是靠操作機構手 動或電動合閘的。觸點閉合后，自由脫扣器機構將觸點鎖在合閘位置上。當電路發(fā)生故障時，通過各自的脫扣器使自由脫扣機構動作，自動跳閘，實現(xiàn)保護作用。當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，過電流脫扣器的銜鐵吸合， 使自由脫扣機構動作， 主觸點斷開主電路；當電路過載時，熱脫扣器的熱元件發(fā)熱使雙金屬片上彎曲，推動自由脫扣機構動作；當電路欠電壓時，欠電壓脫扣器的銜鐵釋放，也使自由脫扣機構動作；分勵脫扣器 則作為遠距離控制用，在正常工作時，其

3、線圈是斷電的，在需要距離控制時，按下起動按鈕， 使線圈通電，銜鐵帶動自由脫扣機構動作，使主觸點斷開。5.答：對于單相交流電磁機構，由于磁通是交變的，當磁通過零時吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力彈簧的作用下將被拉開。磁通過零后吸力增大，當吸力大于反力時，銜鐵又吸合。由于交流電源頻率的變化， 銜鐵的吸力隨之每個周波二次過零，因而銜鐵產生強烈振動與噪（或稱短路環(huán)），F(xiàn) 1+F 2的合力F ,聲，甚至使鐵芯松散。因此交流接觸器鐵芯端面上都安裝一個銅制的分磁環(huán) 使鐵芯通過2個在時間上不相同的磁通1和 2,作用在銜鐵上的力是合力始終超過其反力，銜鐵的振動現(xiàn)象就消失了。6.,熱繼電器達不到答：不會動作。熱繼電

4、器提供過載保護，較大的起動電流維持時間很短 動作值7.答:熔斷器提供短路保護，熱繼電器提供過載保護， 短路保護和過載保護的用途不同。短路保護是當電路出現(xiàn)短路或嚴重過載時切斷電路的一種保護電器，反應速度較快；過載保護反應這時的作用時當電路長時間過載時，為了防止電路元器件損壞而切斷電路的一種保護電器，速度較慢。當電路出現(xiàn)過載的時候，如果沒用過載保護， 負載會因長時間過載而損壞，候熔斷器不能熔斷，起不到保護作用。所以電路中已經有了短路保護還需要有過載保護。8.答：接觸器有主觸點，串接在主電路中，而中間繼電器沒有，中間繼電器用于頻繁地接通、斷開小電流控制電路。接觸器頻繁地接通、斷開交直流主電路。9.答

5、：固態(tài)繼電器的優(yōu)點:1 ）高壽命，高可靠；2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好； 3）快速轉換;4 ）電磁干擾小.如漏電流大，接盡管固態(tài)繼電器有許多優(yōu)點，但與傳統(tǒng)的繼電器相比，仍有不足之處， 觸電壓大，觸點單一，使用范圍窄，過載能力差及價格偏高等。10.答:有額定電壓、額定電流、極數(shù)、脫扣器類型及其整定電流范圍、分斷能力、動作時 間等。11.答：（1）熔體額定電流的選擇1）對于照明和電熱設備等阻性負載電路的斷路保護，熔體的額定電流應稍大于或等于 負載的額定電流。2）由于電動機的啟動電流很大，必須考慮啟動時，熔絲不能斷，因此熔體的額定電流 選得要大些。單臺電動機：熔體額定電流 =（1.52.5

6、 ）X電動機額定電流多臺電動機：熔體額定電流=（1.52.5 ） X容量最大的電動機額定電流 +其余電動機額 定電流之和降壓啟動電動機：熔體額定電流 =（1.52.0 ）X電動機額定電流直流電動機和繞線式電動機：熔體額定電流=（1.21.5 ）X電動機額定電流（2）熔斷器的選擇熔斷器熔斷器的額定電壓和額定電流應不小于線路的額定電壓和所裝熔體的額定電流。 的類型根據線路要求和安裝條件而定。12.Y形（繞流過熱繼電器的電流等于電動機相 電動機的相電流小于線電流，熱 另兩相電流明顯增大，但不至于超過 也就起不到保護作用。所以， 對于答:由于熱繼電器是串聯(lián)在電機主電路中的，所以其通過的電流就是線電流。

7、對于 接法，當電路發(fā)生缺相運行時， 另兩相電流明顯增大， 組）電流，熱繼電器可以起到保護作用。而對于形接法， 繼電器是按線電流來整定的，當電路發(fā)生缺相運行時，線電流值或超過的數(shù)值有限，這時熱繼電器就不會動作， 形接法的電路必須采用帶缺相保護裝置的熱繼電器。13.答:不能，應采用溫度繼電器。因為熱繼電器是根據定子電流是否過載而動作的保護電 器，而溫度繼電器是根據溫度變化而動作的保護元件。當通風不良或環(huán)境溫度過高而使電動機繞組溫度過高時，不會使熱繼電器動作， 而溫度繼電器會快速動作切斷控制電路，起到保護作用，并且當電動機繞組溫度或介質溫度冷卻到復位溫度時，溫度繼電器又能自動復位重新接通控制電路。1

8、4.答：電磁閥分類方法很多，按電源種類分有直流電磁閥、交流電磁閥、交直流電磁閥、 自鎖電磁閥等；按用途分有控制一般介質（氣體、流體）電磁閥、制冷裝置用電磁閥、蒸汽 電磁閥、脈沖電磁閥等； 按工作原理分有直動式電磁閥、分布直動式電磁閥、先導式電磁閥等；按使用環(huán)境分有一般用、戶外用、防爆用電磁閥等。各種電磁閥還可分為二通、三通、 四通、五通等規(guī)格，還可分為主閥和控制閥等。15.答:銜鐵是否能夠正常工作，是由電磁機構的吸力特性與反力特性決定的。電磁機構使銜鐵吸合的力與氣隙長度的關系曲線稱為吸力特性。它隨勵磁電流種類（交流或直流）、線圈連接方式（串聯(lián)或并聯(lián)）的不同而有所差異。電磁機構使銜鐵釋放（復位）

9、的力與氣隙長 度的關系曲線稱為反力特性。反力的大小與作用彈簧、摩擦阻力以及銜鐵質量有關。欲使電 磁銜鐵可靠吸合，在整個吸合過程中，吸力需大于反力，這樣才能保證執(zhí)行機構可靠動作。16.答:為了便于檢索電路，方便閱讀，可以在各種幅面的圖紙上進行分區(qū)。按照規(guī)定，分 區(qū)數(shù)應該是偶數(shù)，每一分區(qū)的長度一般不小于25 mm,不大于75mm。每個分區(qū)內豎邊方向用大寫拉丁字母，橫邊方向用阿拉伯數(shù)字分別編號。編號的順序應從標題欄相對的左上角開始。編號寫在圖紙的邊框內，是為了便于檢索電氣線路，方便閱讀分析而設置的。 在編號下方和圖面的上方設有功能、用途欄，用于注明該區(qū)域電路的功能和作用，以利于理解全電路的工作原理1

10、7.答:全壓起動是指起動時加在電動機定子繞組上的電壓為額定電壓，也稱直接起動。全 壓起動需要滿足下述條件中的一個：1 ）容量在7.5kW以下的三相異步電動機，均可采用直接起動。10%，對于不經常起2 ）電動機在起動瞬間造成的電網電壓降不大于電源電壓正常值的 動的電動機可放寬到 15%。3 ）也可以根據經驗公式粗略估算電動機是否可以直接起動。18.19.答:正常運行為聯(lián)接且容量較大的電動機可以采用Y- 降壓起動。電動機起動時，定子繞組接成丫形聯(lián)接，每相繞組的電壓由額定 380V降為220V,起動電流降為形聯(lián)接起動 電流的1/3。待轉速升高到額定轉速時改為形聯(lián)接，直到穩(wěn)定運行。星形一三角形起動方法

11、的起動轉矩只有全壓起動的1/3，所以這種起動控制線路只適用于輕載或空載起動場合。20.答案：合QS-7按下自鎖 電動機串SB2（反向）一-> KA4線圈得電，觸點動作KM2線圈得電，觸點動作,R運行巳繼電器 KS2觸點動作一-> KA2線圈得電，觸點動作KM4線圈得電，觸點動作一-短接電阻 反向停車制動：R,電動機轉速上升至穩(wěn)定轉速按下SB1 一 KA4失電，觸點動作 按'KM2失電，觸點動作KM3失電，觸點動作R接制動轉速下降KM1得電，觸點動作轉速下降巴KS2觸點斷開一-> KA2線圈失電，觸點動作KM1線圈失電，觸點動作電動機停機21.答案：1）能同時控制兩臺電

12、動機同時起動和同時停止。2）能分別控制兩臺電動機的起動和停止。22.答案：1）實現(xiàn)工作臺自動往復運動。FUsBiEySB2|kM1|sQ2|SB3|kM2|SQIISQ1KM2KM1Zkmi5s之后再自動返回，并進行往復運動。KIM223.答案:1.1 L2 1.3 Q O叭/KMI1L± LLL .LLP3Ppl777FKf Ml f M2 )( M2 1e £ £24.答案:25.答案D m QiauE/sb,EKT2 J -工A "<jL嚴!M3 J3M,3 -kA kA口 n n nn口口KM, KM> KM, KT, KJ, KT,

13、 KT,26.答案:LI L2 L30 Q OFUIFU2k f3 *”qfV-VAFK1SB6E-SB ISB5E-TSB2 SB7| KMlSB41lb7E-SB8|iaV12E- EA KTKM2M2 KM127. 答案：變頻器一般由主電路和控制電路兩大部分組成。主電路是給異步電動機提供調壓調頻 電源的電力變換部分?？刂齐娐返闹饕饔檬菍z測到的各種信號送至運算電路，使運算電路能夠根據要求為主電路提供必要的驅動信號，同時對異步電動機提供必要的保護。此外， 控制電路還提供 A/D、D/A等外部接口，接收/發(fā)送多種形式的外部信號，并給出系統(tǒng)內部工作狀態(tài)，以使調速系統(tǒng)能夠和外部設備配合進行各種

14、高性能的控制。28. 答案：V/F控制方式的特點：通用性優(yōu)良。2）與其他控制方式相1 : 10左右的調速范圍內使用。3）4）不能精密控制電動機實際速度，不1）它是最簡單的一種控制方式，不用選擇電動機， 比，在低速區(qū)內電壓調整困難，故調速范圍窄，通常在 急加速、減速或負載過大時，抑制過電流能力有限。 適合用于同步運轉場合。矢量控制變頻器特點：2）調速范圍1: 100以上；3）速度響1）需要使用電動機參數(shù)，一般用做專用變頻器；應性極高，適合于急加、減速運轉和連續(xù)4象限運轉，能適用任何場合。29. 答案：電氣控制系統(tǒng)分析的任務就是通過對各種技術資料的分析，掌握電氣控制電路的工作 原理、技術指標、使用

15、方法和維護要求等。應分析內容和應達到的要求如下。1. 設備說明書設備說明書由機械（包括液壓部分）與電氣兩部分組成。分析時首先閱讀這兩部分說明 書，重點掌握以下內容：1）設備的結構，機械、液壓、氣動部分的傳動方式與工作原理。2）電氣傳動方式，電動機與執(zhí)行電器的數(shù)目、規(guī)格型號、安裝位置與控制要求。3）設備使用方法，各操作手柄、開關、旋鈕、指示裝置的布置及在控制線路中的作用。2. 電氣控制原理圖電氣控制原理圖是控制線路分析的中心內容。電氣控制原理圖由主電路、 控制電路、輔助電路、保護電路、 聯(lián)鎖環(huán)節(jié)及特殊控制電路等部分組成。分析原理圖時，必須與閱讀其它技術資料結合起來。例如，通過閱讀說明書了解電動機

16、與執(zhí)行元件的控制方式及控制作用。分析原理圖時還可以通過所選用的電器元件的技術參數(shù)，分析出控制線路的主要參數(shù)， 估計出各部分的電流、電壓值，以便在調試或檢修中合理地使用儀表。3. 電器元件位置圖與電氣設備安裝接線圖通過閱讀與分析圖紙， 了解系統(tǒng)的組成分布狀況， 各部分的連接方式， 主要電氣部件的 布置、安裝要求，導線和穿線管的規(guī)格型號等。這是制造、安裝、調試和維護電氣設備必須 的技術資料。在調試、檢修中可通過位置圖和接線圖方便地找到各種電器元件和測試點， 行檢測、調試和維修保養(yǎng)。30.答案：分析主電路無論線路設計還是線路分析都是先從主電路入手。主電路的作用是保證整機拖動要求的實現(xiàn)。從主電路的構成

17、可分析出電動機或執(zhí)行電器的類型、工作方式、起動、轉向、調速、 制動等控制要求與保護要求等內容。分析控制電路主電路的各種控制要求是由控制電路來實現(xiàn)的， 運用“化整為零”、“順藤摸瓜”的原則， 將控制電路按功能劃分為若干個局部控制線路， 從電源和主令信號開始， 經過邏輯判斷，寫 出控制流程，以簡便明了的方式表達出電路的自動工作過程。分析輔助電路輔助電路包括執(zhí)行元件的工作狀態(tài)顯示、 電源顯示、參數(shù)測定、照明和故障報警等。這 部分電路具有相對獨立性， 起輔助作用但又不影響主要功能。 輔助電路中很多部分是受控制 電路中的元件來控制的。分析聯(lián)鎖和保護環(huán)節(jié)生產機械對于安全性、可靠性有很高的要求， 實現(xiàn)這些要

18、求，除了合理地選擇拖動、控 制方案外，在控制線路中還設置了一系列電氣保護和必要的電氣聯(lián)鎖。在電氣控制原理圖的分析過程中，電氣聯(lián)鎖與電氣保護環(huán)節(jié)是一個重要內容，不能遺漏。分析特殊控制環(huán)節(jié)在某些電氣控制線路中， 還設置了一些與主電路、 控制電路關系不密切， 相對獨立的某 些特殊環(huán)節(jié)。如產品計數(shù)裝置、自動檢測系統(tǒng)、晶閘管觸發(fā)電路、自動調溫裝置等。這些部 分往往自成一個小系統(tǒng)， 其讀圖分析的方法可參照上述分析過程，并靈活運用所學過的電子技術、變流技術、自控原理、檢測與轉換等知識逐一分析。（6）總體檢查經過“化整為零”，逐步分析了每一局部電路的工作原理以及各部分之間的控制關系之 后，還必須用“集零為整”

19、的方法檢查整個控制線路，看是否有遺漏。特別要從整體角度去 進一步檢查和理解各控制環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，以達到正確理解原理圖中每一個電氣元器件的作用。31.答案：1）分析C650臥式車床的工作過程（1）主電路分析圖1-94所示的主電路中有三臺電動機，隔離開關QS將380V的三相電源引入。電動機M1的接線分為三部分：第一部分由正反轉控制交流接觸器KM1和KM2的兩個主觸點構成電動機 M1的正、反轉接線；第二部分為電流表A經電流互感器TA接在電動機 M1的主回路上，監(jiān)視電動機繞組工作時的電流變化。為防止電流表被起動時的沖擊電流損壞，利用時間繼電器 KT的延時斷開的常閉觸點，在起動的短時間內將電流表A暫時短

20、接掉；第三部分為串聯(lián)電阻控制部分，交流接觸器KM3的主觸點控制限流電阻 R的接入和切除。在進 行點動調整時，為防止連續(xù)的起動電流造成電動機過載，串入限流電阻 R保證電路設備正常工作。速度繼電器 KS的速度檢測部分與電動機的主軸同軸相聯(lián)，在停車制動過程中，當主 電動機轉速低于 KS的動作值時，其常開觸點可將控制電路中反接制動的相應電路切斷，完 成制動停車。KM4控制其主電路的接通和斷開。KM5控制。主電路中還設置了熔斷器的短路保護環(huán)節(jié)和熱繼電器的過載電動機M2由交流接觸器 電動機M3由交流接觸器 為保證主電路的正常運行， 保護環(huán)節(jié)。（2）控制電路分析電源：由控制變壓器 TC（ 380V/110V,36V ）的接線和參數(shù)標注可知各接觸器、繼電器線 圈電壓等級為 AC110V照明AC36V安全電壓由主令開關 SA控制。主電動機M1控制：KM主觸點閉合一7 M1串R運正向點動起動：合QS-7按下SB27 KM1線圈得電 行正向起動：按下 SB3-7 KM3線圈得電KM3主觸