工廠電氣控制技術(shù)的習(xí)題參考答案

1、第一章繼電接觸邏輯控制基礎(chǔ)習(xí)題參考答案一、何謂電磁式電器的吸力特性與反力特性？為什么兩者配合應(yīng)盡量靠近？吸力特性是指電磁機構(gòu)在吸動過程中，電磁吸力Fat與氣隙6（銜鐵與靜鐵心之間空氣問隙）的變化關(guān)系曲線。反力特性是指電磁機構(gòu)在吸動過程中，反作用力（包括彈簧力、銜鐵自身重力、摩擦阻力）Fr與氣隙6的變化關(guān)系曲線。為了使電磁機構(gòu)能正常工作，其吸力特性與反力特性配合必須得當(dāng)。在吸合過程中，其吸力特性位于反力特性上方，保證可靠吸合；若銜鐵不能吸合，或銜鐵頻繁動作，除了設(shè)備無法正常工作外，交流電磁線圈很可能因電流過大而燒毀。在釋放過程中，吸力特性位于反力特性下方。保證可靠釋放。二、單相交流電磁鐵短路環(huán)斷

2、裂或脫落后，工作中會出現(xiàn)什么故障？為什么？解：電磁鐵的吸引線圈通電時，會出現(xiàn)銜鐵發(fā)出振動或較大的噪聲。這時因為，當(dāng)流過吸引線圈的單相交流電流減小時，會使吸力下降，當(dāng)吸力小于反力時，銜鐵與靜鐵心釋放。當(dāng)流過吸引線圈的單相交流電流增大時，會使吸力上升，當(dāng)吸力大于反力時，銜鐵與靜鐵心吸合。如此周而復(fù)始引起振動或較大的噪聲。三、觸頭設(shè)計成雙斷口橋式結(jié)構(gòu)的原因是什么？解：觸頭設(shè)計成橋式雙斷口觸點是為了提供滅弧能力。將電弧分成兩段，以提高電弧的起弧電壓；同時利用兩段電弧的相互排斥的電磁力將電弧向外側(cè)拉長，以增大電弧與冷空氣的接觸面，迅速散熱而滅弧。見教材第7頁的圖1-6所示。四、交流接觸器在銜鐵吸合前線圈

3、中為什么會產(chǎn)生很大的電流？解：交流接觸器的線圈是可等效為一個電感和電阻串聯(lián)，鐵心越大，電感量越大。則感抗越大。在吸合前，由于鐵心與銜鐵不吸合，磁阻很大，電感量就小，阻抗就小，所以電流大。當(dāng)鐵心和銜鐵吸合后，磁阻小，電感量增大，感抗增大，所以電流小。直流接觸器通的是直流電流，電感在直流電流下近似于短路。線圈的直流電阻很大，電流變化不大。五、從結(jié)構(gòu)、性能及故障形式等方面說明交流接觸器與直流接觸器的主要區(qū)別是什么？解：結(jié)構(gòu)方面：兩者的組成部分一樣。交流接觸器的線圈一般做成粗而短的圓筒形，并繞在絕緣骨架上。直流接觸器的線圈做成長而薄的圓筒形，且不設(shè)骨架。直流接觸器線圈匝數(shù)多，但線圈導(dǎo)線線徑較細。交流接

4、觸器的鐵心是用硅鋼片怫疊而成的，鐵心和銜鐵形狀通常采用E型。直流接觸器的鐵心用整塊鑄鋼或鑄鐵制成，銜鐵采用拍合式。交流接觸器的鐵心裝有短路環(huán)。直流接觸器沒有。交流接觸器的滅弧裝置常采用雙斷口電動力滅弧、縱縫滅弧和柵片滅弧。直流接觸器常采用磁吹式滅弧。交流接觸器的主觸頭是三對（對應(yīng)三相交流電），直流接觸器的主觸頭是二對（對應(yīng)正負極）。交流接觸器的線圈通交流電流，直流接觸器的線圈通直流電流。性能方面：直流接觸器，主回路的電流是直流的，一般比較少用，主要用在精密機床-1-上的直流電機控制中。交流接觸器，主回路的電流是交流的，應(yīng)用非常廣泛，大部分用電都是交流的。故障方面：兩者故障現(xiàn)象及原因基本大致相同

5、。唯一不同的是，當(dāng)交流接觸器的短路環(huán)脫落或斷裂，會引起振動或噪聲，而直流接觸器沒有這種故障原因。六、額定電壓相同，交流電磁線圈誤接入直流電源或直流線圈誤接入交流電源會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？解：電磁線圈等效為一個電阻和一個電感的串聯(lián)電路。在直流電路中，頻率為零。電磁線圈的感抗等于零。線圈相當(dāng)于一個電阻。在交流電路中，頻率不為零。線圈的感抗不等于零。交流線圈的電阻小于直流線圈。當(dāng)交流電磁線圈誤接入直流電源時，會因為其電阻太小，而流過很大的電流容易使線圈燒壞。當(dāng)直流電磁線圈誤接入交流電源時，因感抗導(dǎo)致電流減小,電磁力減弱。而且沒有短路環(huán)。使觸頭頻繁地通短，造成設(shè)備的不能正常運行。長時間通電也容易使觸

6、頭損壞。七、中間繼電器與接觸器有什么區(qū)別？解：繼電器是一種根據(jù)電量（電流，電壓）或非電量（時間，速度，溫度，壓力等）的變化自動接通和斷開控制電路，以完成控制或保護任務(wù)的電器。繼電器有很多種。而中間繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理與接觸器基本相同，因而又稱接觸器式繼電器。中間繼電器觸頭數(shù)目多，且沒有主輔之分，各對觸頭允許通過的電流大小相同，多數(shù)為510A。對于工作電流小于510A的電氣控制線路，可用中間繼電器代替接觸器。接觸器則是用來控制大于10A工作電流的控制線路。中間繼電器只采用雙斷點電動力滅弧。八、某機床上一臺型號為Y132-S-4交流電機，額定功率5.5KW電壓380V,電流11.6A,起動電流為

7、額定電流的7倍，試為其起、?？刂凭€路選擇電源開關(guān)、熔斷器、熱繼電器、按鈕、接觸器等電器元件的型號與規(guī)格。解：Y132-S-4II1磁極數(shù)為4機座代號為S（短）中心高（132mm籠型異步電機起動電流是額定電流的7倍（最大值，一般為47倍）=11.6X（4-7）=46.481.2A?？蛇x三極低壓斷路器作為電源開關(guān)，其參考型號和規(guī)格為：DZ47-60/60A。熔斷器可選RL或RT系列，如果考慮導(dǎo)線截面積選用2.5mm。則熔體參考熔斷電流選15A或20A均可。交流接觸器可考慮選用CJ0-20或CJ10-20（CJ0和CJ10系列主要區(qū)別是額定操作頻率不同）。熱繼電器可考慮選用JR16-20/3D（三相

8、額定電流為20A,帶斷相保護）。熱繼電器的整定電流調(diào)節(jié)參考第9題。九、電動機起動電流遠大于熱繼電器整定電流，起動時熱繼電會不會動作？為什么？如何防止可能發(fā)生的誤動作？一般情況下，熱繼電器的整定電流為電動機額定電流的0.951.05倍。如果電機拖動是沖擊性負載或啟動時間較長或拖動的設(shè)備不允許停電，熱繼電器的整定電流值可取電機額定電流的1.11.5倍。如果電機的過載能力較差，整定電流可取電機額定電流的0.60.8倍,當(dāng)電機起動電流遠大于熱繼電器整定電流時，如果起動時間短一般不會產(chǎn)生誤動作，因為短暫的時間不足以使熱繼電器發(fā)熱動作。若電機起動時間較長，可能會使熱繼電器產(chǎn)生誤動作。為避免因起動時間過長使

9、熱繼電器產(chǎn)生誤動作，可把整定電流調(diào)為電機額定電流的1.3倍左右?；蛘吒臑榻祲浩饎?。十、既然在電機控制主電路中裝有熔斷器，為什么還要裝熱繼電器？、解：熔斷器是實現(xiàn)線路（包括電機）的短路保護，熱繼電器是實現(xiàn)電機的過載和斷相保護。當(dāng)線路出現(xiàn)短路時，熱繼電器是不會迅速動作切斷電源的。當(dāng)電機出現(xiàn)過載或斷相時，由于沒有超過短路電流，熔斷器是不會動作切斷電源的。十一、能否用過電流繼電器取代熱繼電器進行過載保護？為什么？解：過電流繼電器的線圈與被測量電路串聯(lián)。當(dāng)線圈中的電流超過預(yù)定值時，引起觸頭動作切斷電源。這個過程沒有溫度上升帶來的延時。它用于電機和主電路的短暫沖擊性嚴重過載和短路保護。熱繼電器是熱元件溫度

10、升高到一定值才動作，這個過程有溫度上升帶來的延時。它用于電機一般性過載保護。如果用過電流繼電器作為電機的過載保護，必須選用其動作電流大于電機的啟動電流。而不是電機的額定電流。因為電機啟動時，啟動電流是額定電流的4到7倍，否則電機一啟動就會使過電流繼電器動作。但是，過電流繼電器的動作電流大于電機啟動電流時，如果電機過載電流沒有超過啟動電流，過電流繼電器是不會動作的。這就失去了過載保護作用。實際工作中，如果電機存在短暫嚴重過載情況的可能性（如起重電機），那就要選用過電流繼電器，但是，過電流繼電器不單獨用作電機的過載保護，而是與熱繼電器配合使用。十二、何謂失壓保護？在控制線路中通常采用哪些方式實現(xiàn)這

11、種保護？解：失壓保護：電機在正常運行時，由于某種原因引起突然斷電使電機停轉(zhuǎn)。當(dāng)重新供電時,電機不會自行啟動（只有按下啟動按鈕或扳動自動開關(guān)）的一種保護。保護方式：接觸器自鎖控制線路、繼電器自鎖控制線路、萬能斷路器、零電壓繼電器等。十三、為什么固態(tài)繼電器使用中要設(shè)置瞬間過電壓保護？控制線路中通常采用什么方式實現(xiàn)？解：因為固態(tài)繼電器主要是由光電耦合管、三極管、二極管、雙向晶閘管等半導(dǎo)體電子元件組成。固態(tài)繼電器用于控制感性負載（如電機、變壓器）時，易出現(xiàn)瞬間過電壓使這些電子元件擊穿損壞。因此需要設(shè)置過壓保護。通常采用方式：在交流感性負載（交流電機、變壓器）兩端并聯(lián)RC串聯(lián)吸收回路或壓敏電阻。在直流感

12、性負載（直流電機）兩端并聯(lián)二極管（該二極管稱為續(xù)流二極管，二極管的負極接直流電機的正極，二極管的正極接直流電機的負極）。十四、電氣原理圖圖區(qū)劃分和區(qū)號檢索有什么規(guī)定？對線路分析有什么幫助？解：為了便于確定原理圖的內(nèi)容和組成部分在圖中的位置，可在各種幅面的圖樣上分區(qū)。并注明區(qū)號檢索。這樣做的目的是為了方便讀圖。有利于理解電路工作原理；有利于理解各電氣元件的用途。圖區(qū)劃分和區(qū)號檢索規(guī)定：（1）每個分區(qū)內(nèi)豎邊方向用大寫的拉丁字母編號，橫邊方向用阿拉伯?dāng)?shù)字編號。(2)編號的順序應(yīng)從與標題欄相對應(yīng)的圖幅的左上角開始，分區(qū)代號用該項區(qū)的拉丁字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。有時為了分析方便，也把數(shù)字區(qū)放在圖的下面。(

13、3)在圖面區(qū)域?qū)?yīng)的上方標明該區(qū)域的元件或電路的功能。(4)在繼電器、接觸器線圈的下方注有該元件觸頭所在圖中位置的索引代號，索引代號用圖面區(qū)域號表示。(5)對于接觸器而言，索引代號分為三欄。左欄索引數(shù)字為其主觸頭所在圖區(qū)號，中欄為常開觸頭所圖區(qū)號。右欄為常閉觸頭所圖區(qū)號。(6)對于繼電器而言，索引代號分兩欄。左欄索引數(shù)字為常開觸頭所在圖區(qū)號，右欄為常閉觸頭所在圖區(qū)號。(7)電器元件的重要技術(shù)參數(shù)用小字體注在電器元件符號旁。十五、畫出Y-減壓起動控制線路，并說明該線路的優(yōu)缺點及適用場合解：三相異步電機直接啟動時，啟動電流為額定電流的47倍。在電源變壓器容量不夠大而電機功率較大的情況下，直接啟動將

14、導(dǎo)致電源變壓器輸出電壓下降，這不僅減小電機的啟動轉(zhuǎn)矩，而且會影響同一線路中其他電氣設(shè)備的正常工作。因此，需要采用降壓啟動。判斷一臺電動機能否直接啟動，可用以下經(jīng)驗公式來確定：Ist-電機全壓啟動電流I3|n44PP-電機額定電流S-電源變壓器容量電機額定功率常見的降壓啟動方法有四種：定子繞組用聯(lián)電阻或電抗器降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動、Y-降壓起動、延邊三角形降壓啟動。Y-降壓起動的特點是：電機的啟動轉(zhuǎn)矩降低至全壓啟動的三倍。在啟動轉(zhuǎn)矩要求不大的機械設(shè)備中，可以滿足機械要求。只適用于三角形接法的三相籠型電動機。十六、何謂反接制動、能耗制動？各有什么特點？控制線路各有什么要求？交直流電機的能耗制

15、動線路有什么區(qū)別？解：反接制動：改變電機通電的電源相序，使定子繞組產(chǎn)生一個反向的旋轉(zhuǎn)磁場，從而形成一個反向制動轉(zhuǎn)矩使電機迅速停轉(zhuǎn)。其特點是制動快、沖擊電流大。因此要求在制動過程中主電路串聯(lián)限流電阻。而且在電機停轉(zhuǎn)前及時切除電源以防反向起動運轉(zhuǎn)。能耗制動：電機切斷電源后，定子繞組流入直流電流形成方向固定的磁場的，該磁場與轉(zhuǎn)動的籠型轉(zhuǎn)子繞組相互作用而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受到直流磁場的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)動方向相反，這樣使電機受制動而迅速停轉(zhuǎn)。因為感應(yīng)電流以熱能形式消耗在轉(zhuǎn)子回路中。所以稱之為能耗制動。具特點是制動緩和平穩(wěn)、沖擊電流小。要求是制動結(jié)束時及時切斷直流電源，以免因過熱損壞

16、定子繞組。交直流電機的能耗制動線路的區(qū)別：直流電機在運行時，將電樞兩端從電網(wǎng)中斷開，并迅速接到一個適當(dāng)?shù)碾娮枭稀ｋ姍C處于發(fā)電機運行狀態(tài)，將轉(zhuǎn)動部分的動能轉(zhuǎn)換成電能消耗在電阻上。隨著動能的消耗，轉(zhuǎn)速下降，制動轉(zhuǎn)矩也越來越小，這種制動方法在轉(zhuǎn)速還比較高時制動作用比較大，隨著轉(zhuǎn)速的下降，制動作用也隨著減小。交流電機在運行時，不僅斷開三相交流電源，還要在定子線圈中接入直流電源，在定子線圈中通入直流電流，形成磁場,轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)切割磁場，而在轉(zhuǎn)子中形成感應(yīng)電流，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向與電機的旋轉(zhuǎn)方向相反，產(chǎn)生制動作用，最終使電機停止。當(dāng)電機的轉(zhuǎn)速下降為零時，制動轉(zhuǎn)矩也降為零。能耗制動能使交流電機準確停轉(zhuǎn)。

17、十七、有一臺4級帶式運輸機，分別由MbM4共4臺小功率交流電機拖動，起動要求按MB乂如M"M4順序依次間隔起動，停車時按相反順序依次間隔停車。試設(shè)計電氣控制線路，并設(shè)置必須的電氣保護（短路、過載、失壓、欠壓保護）。解：電氣保護：由FU11FU13FU21FU23FU31FU33FU4卜FU43FU51FU52實現(xiàn)短路保護。由FR卜FR4實現(xiàn)過載保護。由交流接觸器的自鎖電路實現(xiàn)失壓和欠壓保護。KM1r*自鎖觸頭閉合自鎖一rW按下SB1FKM10電吸合一KM1KM2KM1廣主觸頭閉合常開觸頭閉合一自鎖觸頭閉合自鎖一產(chǎn)一按下SB2FKM2®電吸合一KM2主觸頭閉合KM2KM2t常

18、開觸頭閉合一短接SB12常開觸頭閉合一KM3KM3一按下SB3FKM3i!電吸合一ff自鎖觸頭閉合自鎖主觸頭閉合KM3產(chǎn)常開觸頭閉合一短接SB22KM3a開觸頭閉合一工作過程如下:(1)起動啟動啟動啟動KM4自鎖觸頭閉合自鎖一產(chǎn)啟動KM4主觸頭閉合一按下SB4FKM3i!電吸合一ffKM4a開觸頭閉合一短接SB32說明：KM1常開觸頭與KM戲圈串聯(lián)，是保證只有KM1通電吸合才能使KM2通電吸合KM2a開觸頭與KM3tfe圈串聯(lián)，KM3a開觸頭與KM鉉圈串聯(lián)的目的一樣。做到順序啟動(2)停車f44f33一按下SB22KM西圈斷電釋放-rKM2Km2一按下SB12KM餞圈斷電釋放KM1閉合的主觸頭

19、斷開一M4停轉(zhuǎn)閉合的常開觸頭斷開一SB32不被KM4W接閉合的主觸頭斷開一M3停轉(zhuǎn)閉合的常開觸頭斷開一SB22不被KM飆接閉合的主觸頭斷開一M2停轉(zhuǎn)閉合的常開觸頭斷開一SB12不被KM2®接閉合的主觸頭斷開一M1停轉(zhuǎn)十八、某一碼頭有一臺裝卸小車由一臺小功率三相籠型異步電機拖動，其動作順序與控制要求是：(1)小車由原位起動前進到1位自動停留t1(s)時間后，裝第一種料。(2)1位裝料完畢，自動返回原位，并停留t2(s)時間，卸第一種料。(3)卸料完畢，自動前進經(jīng)1位不停留直到2位停t3(s)時間裝和二種料(4)2位裝料完畢，自動返回至原位，停留t4(s)時間卸第二種料。(5)至此一個循

20、環(huán)結(jié)束。此后按上述過程自動循環(huán)，直至完成裝卸任務(wù)，例如循環(huán)n次后自動停機?；蛑型景聪峦Ｖ拱粹o，則待本循環(huán)結(jié)束后停止運行。試設(shè)計電氣控制原理線路，并設(shè)置必要的電氣保護。解：采用PLG可簡化進行電路的復(fù)雜程序第一步，PLC的I/O分配。輸入信號輸入點輸出信號輸出點熱繼電器FRX0循環(huán)次數(shù)不為零指示燈L1Y0循環(huán)次數(shù)輸入按鈕SB1X1電機止轉(zhuǎn)KM1Y1停止按鈕SB2X2電機反轉(zhuǎn)KM2Y2啟動按鈕SB3X3原位行程開關(guān)SQ1X41號位行程開關(guān)SQ21X52號位行程開關(guān)SQ3X6說明：計數(shù)用的數(shù)據(jù)寄存器D0初始值為0,按一次SB1,數(shù)據(jù)寄存器D0的值+1。例如，循環(huán)次數(shù)設(shè)為5次，需要按SB1共5次。設(shè)好循環(huán)次數(shù)后，再按啟動按鈕SB2如果D0的值*0,按啟動按鈕SB2有效，且指示燈L1亮。第二步，設(shè)計控制電路L1NQF1L1L2L3FU4FU5PEQF2KM1FR匚FU卜FU3SB1KM2ESB2SB3SQ1jj1,SQ2I_SQ3LPLCFX1S-30MRCOM0NCOM1X0COM2X1Y0X2Y1X3X4Y2X5X6COMKM