電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù) （FX3U） 第4版 習(xí)題及答案 第1章

第1章1．開(kāi)關(guān)設(shè)備通斷時(shí)，觸頭間的電弧是如何產(chǎn)生的？常用哪些滅弧措施？答案：當(dāng)開(kāi)關(guān)電器的觸頭分離時(shí)，觸頭間的距離很小，觸頭間電壓即使很低，但電場(chǎng)強(qiáng)度很大（E=U/d），在觸頭表面由于強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射和熱電子發(fā)射產(chǎn)生的自由電子，逐漸加速運(yùn)動(dòng)，并在間隙中不斷與介質(zhì)的中性質(zhì)點(diǎn)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。滅弧方法：吹弧、拉弧、長(zhǎng)弧割短弧、多斷口滅弧、利用介質(zhì)滅弧、改善觸頭表面材料。2．寫(xiě)出下列電器的作用、圖形符號(hào)和文字符號(hào)：（１）熔斷器（２）組合開(kāi)關(guān)（３）按鈕開(kāi)關(guān)（４）自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)（５）交流接觸器（６）熱繼電器（７）時(shí)間繼電器（８）速度繼電器答案：（１）熔斷器：用于電器的嚴(yán)重過(guò)載和短路保護(hù)，文字符號(hào)為FU，圖形符號(hào)見(jiàn)圖1。（２）組合開(kāi)關(guān)：用于電源和用電設(shè)備相接，文字符號(hào)為SA，圖形符號(hào)見(jiàn)圖2。（３）按鈕開(kāi)關(guān)：不直接控制主電路，而在控制電路發(fā)出手動(dòng)控制信號(hào)。文字符號(hào)為SB，圖形符號(hào)見(jiàn)圖3。（４）自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)：自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)又稱低壓斷路器，在正常工作條件下作為線路的不頻繁接通和分?jǐn)嘤?，在電路發(fā)生過(guò)載、短路及失壓時(shí)能自動(dòng)分?jǐn)嚯娐?，保護(hù)線路和電氣設(shè)備。文字符號(hào)為QS，圖形符號(hào)見(jiàn)圖4。（５）交流接觸器：用來(lái)遠(yuǎn)距離頻繁接通或斷開(kāi)交流主電路和大容量控制電路。文字符號(hào)為KM，圖形符號(hào)見(jiàn)圖5。（６）熱繼電器：用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)、斷相保護(hù)、電流不平衡運(yùn)行保護(hù)和其它電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。文字符號(hào)為FR，圖形符號(hào)見(jiàn)圖6。（７）時(shí)間繼電器：是按整定時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行動(dòng)作的控制電器，用于需要按時(shí)間順序進(jìn)行控制的電氣控制線路中。文字符號(hào)為KT，圖形符號(hào)見(jiàn)圖7。（８）速度繼電器：用于把轉(zhuǎn)速的快慢轉(zhuǎn)換成電路通斷信號(hào)，文字符號(hào)為KV，圖形符號(hào)見(jiàn)圖8。圖4斷路器圖3按鈕開(kāi)關(guān)圖4斷路器圖3按鈕開(kāi)關(guān)圖2組合開(kāi)關(guān)圖1熔斷器線圈主觸點(diǎn)常開(kāi)常閉輔助觸點(diǎn)輔助觸點(diǎn)線圈主觸點(diǎn)常開(kāi)常閉輔助觸點(diǎn)輔助觸點(diǎn)圖5接觸器的符號(hào)圖圖6熱繼電器a)b)c)d)e)f)g)h)圖7時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)(a)線圈一般符號(hào)(b)通電延時(shí)線圈(c)斷電延時(shí)線圈(d)通電延時(shí)閉合動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)(e)通電延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（f）斷點(diǎn)延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)（g）斷點(diǎn)延時(shí)閉合動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（h）瞬動(dòng)觸點(diǎn)圖8圖8速度繼電器SBSB3．在電動(dòng)機(jī)的控制線路中，熔斷器和熱繼電器能否相互代替？為什么？答案：在電動(dòng)機(jī)的控制線路中，熔斷器和熱繼電器不能相互代替。熱繼電器和熔斷器在電動(dòng)機(jī)電路中保護(hù)作用是不同的。熔斷器用于電動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重過(guò)載和短路保護(hù)，熔斷器的熔斷時(shí)間隨著電流的增大而減小，即通過(guò)熔體的電流越大，熔斷時(shí)間越短。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生輕度過(guò)載時(shí)，熔斷器將持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間才熔斷有時(shí)甚至不熔斷。而熱繼電器用于電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)、斷相保護(hù)、電流不平衡運(yùn)行保護(hù)。因此一個(gè)較完整的保護(hù)電路，應(yīng)該兩種保護(hù)都具有。4．簡(jiǎn)述交流接觸器在電路中的作用，結(jié)構(gòu)和工作原理。答案：接觸器常用來(lái)遠(yuǎn)距離頻繁接通或斷開(kāi)交直流主電路和大容量控制電路。主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置三部分組成。電磁系統(tǒng)由動(dòng)、靜鐵芯，線圈和反作用彈簧組成。觸頭系統(tǒng)采用雙斷點(diǎn)橋式觸頭，按通斷能力分為主觸頭和輔助觸頭。滅弧裝置大容量的接觸器（20A以上）采用縫隙滅弧罩及滅弧柵片滅弧，小容量接觸器采用雙斷口觸頭滅弧、電動(dòng)力滅弧、相間弧板隔弧及陶土滅弧罩滅弧。工作原理：當(dāng)接觸器線圈通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)，使鐵芯產(chǎn)生大于反作用彈簧彈力的電磁吸力，將銜鐵吸合，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主觸頭和輔助觸頭動(dòng)作，即常閉觸頭斷開(kāi)，常開(kāi)觸頭閉合。當(dāng)接觸器線圈斷電或電壓顯著下降時(shí)，電磁吸力消失或過(guò)小，觸頭在反作用彈簧力作用下恢復(fù)常態(tài)。5．?dāng)嗦菲饔心男┟摽垩b置？各起什么作用？答案：自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的脫扣機(jī)構(gòu)有：過(guò)流脫扣器（電磁脫扣器）：過(guò)流脫扣器上的線圈串聯(lián)在主電路，線圈通過(guò)正常電流產(chǎn)生的電磁吸力不足以使銜鐵吸合，脫扣器2的上下搭鉤鉤住，使三對(duì)主觸頭閉合。當(dāng)線路發(fā)生短路或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，電磁脫扣器的電磁吸力增大，將銜鐵吸合，向上撞擊杠桿，使上下搭鉤脫離，彈簧力把三對(duì)主觸頭1的動(dòng)觸頭拉開(kāi)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘，達(dá)到切斷電路之目的。失壓脫扣器：當(dāng)線路電壓正常時(shí)，失壓脫扣器的銜鐵被吸合，銜鐵與杠桿脫離，斷路器主觸頭能夠脫離；當(dāng)線路電壓下降或失去時(shí)，失壓脫扣器的吸力減小或消失，銜鐵在彈簧的作用下撞擊杠桿，使搭鉤脫離，斷開(kāi)主觸頭，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘。常用于電動(dòng)機(jī)的失壓保護(hù)。熱脫扣器：熱脫扣器的熱元件5串聯(lián)在主電路，當(dāng)線路過(guò)載時(shí)，過(guò)載電流流過(guò)熱元件產(chǎn)生一定熱量，使雙金屬片受熱向上彎曲，通過(guò)杠桿推動(dòng)搭鉤分離，主觸頭斷開(kāi)，從而切斷電路，使用電設(shè)備不致因過(guò)載而燒毀。跳閘后須等1～3分鐘待雙金屬片冷卻復(fù)位后才能再合閘。分勵(lì)脫扣器：由分勵(lì)電磁鐵和一套機(jī)械機(jī)構(gòu)組成，當(dāng)需要斷開(kāi)電路時(shí)，按下跳閘按鈕，分勵(lì)電磁鐵線圈通入電流，產(chǎn)生電磁吸力吸合銜鐵，使開(kāi)關(guān)跳閘。分勵(lì)脫扣器只用于遠(yuǎn)距離跳閘，對(duì)電路不起保護(hù)作用。6．為保證供電線路的安全如何選擇熔斷器？答案：根據(jù)被保護(hù)電路的要求首先選擇熔體的額定電流，然后根據(jù)使用條件與特點(diǎn)選定熔斷器的種類和型號(hào)。(1)在無(wú)沖擊電流（啟動(dòng)電流）的電路中，熔體的額定電流等于或稍大于線路正常工作電流，即Ｉｕｅ≥Ｉｆｚ。(2)對(duì)于有沖擊電流的電路，如電動(dòng)機(jī)電路，為了保證電動(dòng)機(jī)即能啟動(dòng)又能發(fā)揮熔體的保護(hù)作用，熔體的額定電流可按下式計(jì)算：Iue≥（1.5～2.5）ＩedIue≥（1.5～2.5）Ied·zd＋ΣIｇ（1-3）用于單臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)回路，Ied為電動(dòng)機(jī)的額定電流；（1-4）用于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)回路，Ied·zd為線路中容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流,ΣIｇ為其余電動(dòng)機(jī)工作電流之和。7．時(shí)間繼電器JS7的延時(shí)原理是什么？如何調(diào)整延時(shí)范圍？畫(huà)出圖形符號(hào)并解釋各觸頭的動(dòng)作特點(diǎn)。答案：JS7系列為空氣阻尼式時(shí)間繼電器，是利用空氣阻尼的原理制成的，根據(jù)觸頭延時(shí)的特點(diǎn)，分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種。由電磁系統(tǒng)、工作觸頭、氣室和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)四部分組成。當(dāng)線圈通電時(shí)，動(dòng)鐵芯和固定在動(dòng)鐵芯上的托板被鐵芯電磁引力吸引而下移。這時(shí)固定在活塞桿上的撞塊因失去托板的支托在彈簧作用下也要下移，但由于與活塞桿相連的橡皮膜也跟著向下移動(dòng)時(shí)，受進(jìn)氣孔進(jìn)氣速度的限制，橡皮膜上方形成空氣稀薄的空間，與下方的空氣形成壓力差，對(duì)活塞桿下移產(chǎn)生阻尼作用。所以活塞桿和撞塊只能緩慢地下移。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，撞塊才觸及微動(dòng)開(kāi)關(guān)的推桿，使常閉觸頭斷開(kāi)、常開(kāi)觸頭閉合，起通電延時(shí)作用。從線圈通電開(kāi)始到觸頭完成動(dòng)作為止的時(shí)間間隔就是繼電器的延時(shí)時(shí)間。延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短可通過(guò)延時(shí)調(diào)節(jié)螺釘，調(diào)節(jié)空氣室進(jìn)氣孔的大小來(lái)改變，延時(shí)范圍有0.4～60S和0.4～180S兩種。a)b)c)d)e)f)g)h)時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)(a)線圈一般符號(hào)(b)通電延時(shí)線圈(c)斷電延時(shí)線圈(d)通電延時(shí)閉合動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)(e)通電延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（f）斷點(diǎn)延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)（g）斷點(diǎn)延時(shí)閉合動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（h）瞬動(dòng)觸點(diǎn)8．從接觸器的結(jié)構(gòu)上，如何區(qū)分是交流還是直流接觸器？答案：交流接觸器的鐵芯由硅鋼片疊成，以減小交變磁場(chǎng)在鐵芯中產(chǎn)生的渦流及磁滯損耗；鐵芯上有短路環(huán)，以減小銜鐵吸合時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音；線圈短粗便于散熱。直流接觸器的鐵芯由整塊鑄鐵或鑄鋼做成，鐵芯上沒(méi)有短路環(huán)；線圈細(xì)長(zhǎng)。9．線圈電壓為220V的交流接觸器，誤接入220V直流電源上；或線圈電壓為220V直流接觸器，誤接入220V交流電源上，會(huì)產(chǎn)生什么后果？為什么？答案：根據(jù)公式線圈電壓為220V的交流接觸器，阻抗Z=R+jXL，其中XL較大，如果誤接入220V直流電源上，XL=0，阻抗Z下降很多，使得電流增加很多，可能燒壞線圈；線圈電壓為220V直流接觸器，阻抗Z=R，如果誤接入220V交流電源上，Z=R+jXL，阻抗中增加了電抗部分而大大增加，使得電流減少。10．交流接觸器鐵芯上的短路環(huán)起什么作用？若此短路環(huán)斷裂或脫落后，在工作中會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？答案：交流接觸器鐵芯上的短路環(huán)，是為了減小銜鐵吸合時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。如果短路環(huán)斷裂或脫落，交流接觸器在工作中會(huì)產(chǎn)生很大的噪音。因?yàn)?0Hz的工頻電產(chǎn)生的電磁吸力每秒2次過(guò)零，會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)和噪音，在鐵芯上安裝短路環(huán)可以產(chǎn)生一個(gè)滯后于交變磁場(chǎng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得合成電磁吸力過(guò)零點(diǎn)發(fā)生偏移，從而減小銜鐵吸合時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。，如果短路環(huán)斷裂或脫落，減小銜鐵吸合時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音的作用就消失了。11．帶有交流電磁鐵的電器如果銜鐵吸合不好（或出現(xiàn)卡阻）會(huì)產(chǎn)生什么問(wèn)題？為什么？答案：帶有交流電磁鐵的電器線圈通電時(shí)銜鐵吸合瞬間電流很大，是正常吸合電流的幾倍或幾十倍，當(dāng)銜鐵正常吸合后線圈電流減小到正常工作電流。如果銜鐵吸合不好或出現(xiàn)卡阻，線圈一直處于銜鐵吸合瞬間大電流狀態(tài)，可能燒壞線圈和電器。12．某機(jī)床的電動(dòng)機(jī)為JO2－42－4型，額定功率5.5KW，額定電壓380，額定電流為12.5A，啟動(dòng)電流為額定電流的7倍，現(xiàn)用按鈕進(jìn)行起?？刂?，需有短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)，試選用接觸器、按鈕、熔斷器、熱繼電器和電源開(kāi)關(guān)的型號(hào)。答案：（1）接觸器，選擇交流接觸器，額定電壓為500V，額定電流為20A（大于電動(dòng)機(jī)的額定電流）。型號(hào)如CJ20（2）熱繼電器。熱繼電器的電流應(yīng)大于或等于的電動(dòng)機(jī)的額定電流。型號(hào)如JR16-20（3）熔斷器。對(duì)于單臺(tái)電動(dòng)機(jī)，熔斷器的額定電流≥（1.5～2.5）電動(dòng)機(jī)的額定電流。所以可選擇額定電流為（18.75～31.25）A之間的熔斷器，再根據(jù)熔斷器的型號(hào)對(duì)應(yīng)的額定電流標(biāo)稱值選擇。熔斷器的額定電壓≥電動(dòng)機(jī)的額定電壓，一般為500V。如選擇螺旋式熔斷器，型號(hào)為RL1-30A