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(jī)構(gòu)在吸動(dòng)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(jī)構(gòu)在吸動(dòng)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(jī)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(dòng)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(huì)出現(xiàn)什么故障？為什么？解：電磁鐵的吸引線圈通電時(shí)，會(huì)出現(xiàn)銜鐵發(fā)出振動(dòng)或較大的噪聲。這時(shí)因?yàn)?，?dāng)流過吸引線圈的單相交流電流減小時(shí)，會(huì)使吸力下降，當(dāng)吸力小于反力時(shí)，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(shí)，會(huì)使吸力上升，當(dāng)吸力大于反力時(shí)，銜鐵與靜鐵心吸合。如此周而復(fù)始引起振動(dòng)或較大的噪聲。三、觸頭設(shè)計(jì)成雙斷口橋式結(jié)構(gòu)的原因是什么？解：觸頭設(shè)計(jì)成橋式雙斷口觸點(diǎn)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(shí)利用兩段電弧的相互排斥的電磁力將電弧向外側(cè)拉長(zhǎng)，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(yè)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(huì)產(chǎn)生很大的電流？解：交流接觸器的線圈是可等效為一個(gè)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(zhǎng)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(xì)。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(dòng)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(duì)（對(duì)應(yīng)三相交流電），直流接觸器的主觸頭是二對(duì)（對(duì)應(yīng)正負(fù)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(jī)床-1-上的直流電機(jī)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(huì)引起振動(dòng)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(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？解：電磁線圈等效為一個(gè)電阻和一個(gè)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(gè)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(shí)，會(huì)因?yàn)槠潆娮杼?，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(shí)，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(yùn)行。長(zhǎng)時(shí)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(shí)間，速度，溫度，壓力等）的變化自動(dòng)接通和斷開控制電路，以完成控制或保護(hù)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(duì)觸頭允許通過的電流大小相同，多數(shù)為510A。對(duì)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(diǎn)電動(dòng)力滅弧。八、某機(jī)床上一臺(tái)型號(hào)為Y132-S-4交流電機(jī)，額定功率5.5KW電壓380V,電流11.6A,起動(dòng)電流為

7、額定電流的7倍，試為其起、停控制線路選擇電源開關(guān)、熔斷器、熱繼電器、按鈕、接觸器等電器元件的型號(hào)與規(guī)格。解：Y132-S-4II1磁極數(shù)為4機(jī)座代號(hào)為S（短）中心高（132mm籠型異步電機(jī)起動(dòng)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(hào)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(hù)）。熱繼電器的整定電流調(diào)節(jié)參考第9題。九、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流遠(yuǎn)大于熱繼電器整定電流，起動(dòng)時(shí)熱繼電會(huì)不會(huì)動(dòng)作？為什么？如何防止可能發(fā)生的誤動(dòng)作？一般情況下，熱繼電器的整定電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的0.951.05倍。如果電機(jī)拖動(dòng)是沖擊性負(fù)載或啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)或拖動(dòng)的設(shè)備不允許停電，熱繼電器的整定電流值可取電機(jī)額定電流的1.11.5倍。如果電機(jī)的過載能力較差，整定電流可取電機(jī)額定電流的0.60.8倍,當(dāng)電機(jī)起動(dòng)電流遠(yuǎn)大于熱繼電器整定電流時(shí)，如果起動(dòng)時(shí)間短一般不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，因?yàn)槎虝旱臅r(shí)間不足以使熱繼電器發(fā)熱動(dòng)作。若電機(jī)起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，可能會(huì)使熱繼電器產(chǎn)生誤動(dòng)作。為避免因起動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)使

9、熱繼電器產(chǎn)生誤動(dòng)作，可把整定電流調(diào)為電機(jī)額定電流的1.3倍左右。或者改為降壓起動(dòng)。十、既然在電機(jī)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(shí)現(xiàn)線路（包括電機(jī)）的短路保護(hù)，熱繼電器是實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過載和斷相保護(hù)。當(dāng)線路出現(xiàn)短路時(shí)，熱繼電器是不會(huì)迅速動(dòng)作切斷電源的。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)過載或斷相時(shí)，由于沒有超過短路電流，熔斷器是不會(huì)動(dòng)作切斷電源的。十一、能否用過電流繼電器取代熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)？為什么？解：過電流繼電器的線圈與被測(cè)量電路串聯(lián)。當(dāng)線圈中的電流超過預(yù)定值時(shí)，引起觸頭動(dòng)作切斷電源。這個(gè)過程沒有溫度上升帶來的延時(shí)。它用于電機(jī)和主電路的短暫沖擊性嚴(yán)重過載和短路保護(hù)。熱繼電器是熱元件溫度

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

11、種保護(hù)？解：失壓保護(hù)：電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，由于某種原因引起突然斷電使電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)重新供電時(shí),電機(jī)不會(huì)自行啟動(dòng)（只有按下啟動(dòng)按鈕或扳動(dòng)自動(dòng)開關(guān)）的一種保護(hù)。保護(hù)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(hù)？控制線路中通常采用什么方式實(shí)現(xiàn)？解：因?yàn)楣虘B(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(fù)載（如電機(jī)、變壓器）時(shí)，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(hù)。通常采用方式：在交流感性負(fù)載（交流電機(jī)、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(fù)載（直流電機(jī)）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(fù)極接直流電機(jī)的正極，二極管的正極接直流電機(jī)的負(fù)極）。十四、電氣原理圖圖區(qū)劃分和區(qū)號(hào)檢索有什么規(guī)定？對(duì)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(hào)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(hào)檢索規(guī)定：（1）每個(gè)分區(qū)內(nèi)豎邊方向用大寫的拉丁字母編號(hào)，橫邊方向用阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)。(2)編號(hào)的順序應(yīng)從與標(biāo)題欄相對(duì)應(yīng)的圖幅的左上角開始，分區(qū)代號(hào)用該項(xiàng)區(qū)的拉丁字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。有時(shí)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(biāo)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(hào)，索引代號(hào)用圖面區(qū)域號(hào)表示。(5)對(duì)于接觸器而言，索引代號(hào)分為三欄。左欄索引數(shù)字為其主觸頭所在圖區(qū)號(hào)，中欄為常開觸頭所圖區(qū)號(hào)。右欄為常閉觸頭所圖區(qū)號(hào)。(6)對(duì)于繼電器而言，索引代號(hào)分兩欄。左欄索引數(shù)字為常開觸頭所在圖區(qū)號(hào)，右欄為常閉觸頭所在圖區(qū)號(hào)。(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(hào)旁。十五、畫出Y-減壓起動(dòng)控制線路，并說明該線路的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合解：三相異步電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流為額定電流的47倍。在電源變壓器容量不夠大而電機(jī)功率較大的情況下，直接啟動(dòng)將

14、導(dǎo)致電源變壓器輸出電壓下降，這不僅減小電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且會(huì)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?jiǎn)?dòng)。判斷一臺(tái)電動(dòng)機(jī)能否直接啟動(dòng)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式來確定：Ist-電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)電流I3|n44PP-電機(jī)額定電流S-電源變壓器容量電機(jī)額定功率常見的降壓?jiǎn)?dòng)方法有四種：定子繞組用聯(lián)電阻或電抗器降壓?jiǎn)?dòng)、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)、Y-降壓起動(dòng)、延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)。Y-降壓起動(dòng)的特點(diǎn)是：電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低至全壓?jiǎn)?dòng)的三倍。在啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不大的機(jī)械設(shè)備中，可以滿足機(jī)械要求。只適用于三角形接法的三相籠型電動(dòng)機(jī)。十六、何謂反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)？各有什么特點(diǎn)？控制線路各有什么要求？交直流電機(jī)的能耗制

15、動(dòng)線路有什么區(qū)別？解：反接制動(dòng)：改變電機(jī)通電的電源相序，使定子繞組產(chǎn)生一個(gè)反向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而形成一個(gè)反向制動(dòng)轉(zhuǎn)矩使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。其特點(diǎn)是制動(dòng)快、沖擊電流大。因此要求在制動(dòng)過程中主電路串聯(lián)限流電阻。而且在電機(jī)停轉(zhuǎn)前及時(shí)切除電源以防反向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。能耗制動(dòng)：電機(jī)切斷電源后，定子繞組流入直流電流形成方向固定的磁場(chǎng)的，該磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)動(dòng)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(chǎng)的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，這樣使電機(jī)受制動(dòng)而迅速停轉(zhuǎn)。因?yàn)楦袘?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(dòng)。具特點(diǎn)是制動(dòng)緩和平穩(wěn)、沖擊電流小。要求是制動(dòng)結(jié)束時(shí)及時(shí)切斷直流電源，以免因過熱損壞

16、定子繞組。交直流電機(jī)的能耗制動(dòng)線路的區(qū)別：直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，將電樞兩端從電網(wǎng)中斷開，并迅速接到一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮枭稀ｋ姍C(jī)處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，將轉(zhuǎn)動(dòng)部分的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能消耗在電阻上。隨著動(dòng)能的消耗，轉(zhuǎn)速下降，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也越來越小，這種制動(dòng)方法在轉(zhuǎn)速還比較高時(shí)制動(dòng)作用比較大，隨著轉(zhuǎn)速的下降，制動(dòng)作用也隨著減小。交流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，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(chǎng),轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)切割磁場(chǎng)，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(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，產(chǎn)生制動(dòng)作用，最終使電機(jī)停止。當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降為零時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也降為零。能耗制動(dòng)能使交流電機(jī)準(zhǔn)確停轉(zhuǎn)。

17、十七、有一臺(tái)4級(jí)帶式運(yùn)輸機(jī)，分別由MbM4共4臺(tái)小功率交流電機(jī)拖動(dòng)，起動(dòng)要求按MB乂如M"M4順序依次間隔起動(dòng)，停車時(shí)按相反順序依次間隔停車。試設(shè)計(jì)電氣控制線路，并設(shè)置必須的電氣保護(hù)（短路、過載、失壓、欠壓保護(hù)）。解：電氣保護(hù)：由FU11FU13FU21FU23FU31FU33FU4卜FU43FU51FU52實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。由FR卜FR4實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。由交流接觸器的自鎖電路實(shí)現(xiàn)失壓和欠壓保護(hù)。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(dòng)啟動(dòng)啟動(dòng)啟動(dòng)KM4自鎖觸頭閉合自鎖一產(chǎn)啟動(dòng)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(dòng)(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(tái)裝卸小車由一臺(tái)小功率三相籠型異步電機(jī)拖動(dòng)，其動(dòng)作順序與控制要求是：(1)小車由原位起動(dòng)前進(jìn)到1位自動(dòng)停留t1(s)時(shí)間后，裝第一種料。(2)1位裝料完畢，自動(dòng)返回原位，并停留t2(s)時(shí)間，卸第一種料。(3)卸料完畢，自動(dòng)前進(jìn)經(jīng)1位不停留直到2位停t3(s)時(shí)間裝和二種料(4)2位裝料完畢，自動(dòng)返回至原位，停留t4(s)時(shí)間卸第二種料。(5)至此一個(gè)循

20、環(huán)結(jié)束。此后按上述過程自動(dòng)循環(huán)，直至完成裝卸任務(wù)，例如循環(huán)n次后自動(dòng)停機(jī)?；蛑型景聪峦Ｖ拱粹o，則待本循環(huán)結(jié)束后停止運(yùn)行。試設(shè)計(jì)電氣控制原理線路，并設(shè)置必要的電氣保護(hù)。解：采用PLG可簡(jiǎn)化進(jìn)行電路的復(fù)雜程序第一步，PLC的I/O分配。輸入信號(hào)輸入點(diǎn)輸出信號(hào)輸出點(diǎn)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(jī)止轉(zhuǎn)KM1Y1停止按鈕SB2X2電機(jī)反轉(zhuǎn)KM2Y2啟動(dòng)按鈕SB3X3原位行程開關(guān)SQ1X41號(hào)位行程開關(guān)SQ21X52號(hào)位行程開關(guān)SQ3X6說明：計(jì)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(dòng)按鈕SB2如果D0的值*0,按啟動(dòng)按鈕SB2有效，且指示燈L1亮。第二步，設(shè)計(jì)控制電路L1NQF1L1L2L3FU4FU5PEQF2KM1FR匚FU卜FU3SB1KM2ESB2SB3SQ1jj1,SQ2I_SQ3LPLCFX1S-30MRCOM0NCOM1X0COM2X1Y0X2Y1X3X4Y2X5X6COMKM