工廠電氣控制設(shè)備第1.2章習(xí)題解答

第一章習(xí)題解答1.1如何區(qū)分直流電磁系統(tǒng)和交流電磁系統(tǒng)？如何區(qū)分電壓線圈和電流線圈？答：直流電磁鐵鐵心由整塊鑄鐵鑄成，而交流電磁鐵的鐵心則用硅鋼片疊成，以減小鐵損。直流電磁鐵僅有線圈發(fā)熱，線圈匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)，制成細(xì)長形，且不設(shè)線圈骨架，鐵心與線圈直接接觸，利于線圈的散熱。交流電磁鐵由于鐵心和線圈均發(fā)熱，所以線圈匝數(shù)少，導(dǎo)線粗，制成短粗形，吸引線圈設(shè)有骨架，且鐵心與線圈隔離，利于鐵心與線圈的散熱。1.2交流電磁系統(tǒng)中短路環(huán)的作用是什么？三相交流電磁鐵有無短路環(huán)？為什么？答：交流接觸器線圈通過的是交變電流，電流正負(fù)半波要經(jīng)過零點，在電流過零點時線圈電磁吸力接近于零，如此動鐵芯會與靜鐵芯發(fā)生振動和噪聲。在鐵心端面上開槽安放短路環(huán)后，交變的磁通使得短路環(huán)產(chǎn)生同頻交變感應(yīng)電流，該電流使短路環(huán)內(nèi)產(chǎn)生與鐵心磁通變化相反的逆磁通。如此在鐵心端面上，短路環(huán)內(nèi)的磁通與環(huán)外磁通在時間上錯開，避免了吸力過零產(chǎn)生噪聲和振動現(xiàn)象。沒有短路環(huán)，因為短路環(huán)是在電流過零時產(chǎn)生感應(yīng)電流維持鐵芯吸合，三相交流電磁鐵一相電流過零時其余兩相不為零，鐵芯還是吸合的，因此不再需要短路環(huán)。1.3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，將發(fā)什么問題？為什么？答：交流電磁線圈誤接入對應(yīng)直流電源,時間長了有可能將線圈燒掉，因為交流線圈的電感一般很大，其電阻阻值較小，所以當(dāng)通直流電源后，電流會很大，電磁閥不會動作。直流電磁線圈誤接入對應(yīng)交流電源，不會有什么影響，因為直流電磁線圈的阻值大，相應(yīng)的電感也大，一般比交流電磁線圈的大。1.4電弧是如何產(chǎn)生的？有哪些危害？直流電弧與交流電弧各有什么特點？低壓電器中常用的滅弧方式有哪些？答：開關(guān)觸頭在大氣中斷開電路時，如果電路的電流超過0.25～1A，電路斷開后加在觸頭間的電壓超過12～20V，則在觸頭間隙（又稱弧隙）中便會產(chǎn)生一團(tuán)溫度極高、發(fā)出強(qiáng)光和能夠?qū)щ姷慕茍A柱形的氣體。電弧的危害：(1)延長了切斷故障的時間；(2)高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；(3)形成飛弧造成電源短路事故；(4)電弧是造成電器的壽命縮短的主要原因。1.4電弧是如何產(chǎn)生的？有哪些危害？直流電弧與交流電弧各有什么特點？低壓電器中常用的滅弧方式有哪些？交流是成正弦變化的，當(dāng)觸點斷開時總會有某一時刻電流為零，此時電流熄滅。直流電弧由于其不過零點，導(dǎo)致開關(guān)不能斷開電弧，與交流電相比，直流電弧不易熄滅。機(jī)械性拉弧、磁吹式滅弧、窄縫滅弧、柵片滅弧法、固體產(chǎn)氣滅弧、石英砂滅弧、油吹滅弧、氣吹滅弧等。1.5接觸器的主要結(jié)構(gòu)有哪些？交流接接觸器和直流接觸器如何區(qū)分？答：接觸器的結(jié)構(gòu)主要由電磁系統(tǒng)，觸頭系統(tǒng)，滅弧裝置和其他部件等組成。直流接觸器與交流接觸器相比，直流接觸器的鐵心比較小,線圈也比較小,交流電磁鐵的鐵心是用硅鋼片疊柳而成的。線圈做成有支架式,形式較扁。因為直流電磁鐵不存在電渦流的現(xiàn)象，區(qū)分方式如下：(1)銘牌：AC是交流，DC是直流；(2)滅弧罩：交流接觸器設(shè)有滅弧裝置，以便迅速切斷電弧，免于燒壞主觸頭，大的有滅弧柵片。直流接觸器由于直流電弧比交流電弧難以熄滅，直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置滅??；(3)極數(shù)：交流的主極為三、直流的主極為二；(4)線圈的鐵芯和銜鐵：交流的為分片硅鋼片、直流為整體式）。1.6交流接觸器在銜鐵吸合時，線圈中會產(chǎn)生沖擊電流，為什么？直流接觸器會產(chǎn)生這種現(xiàn)象嗎？為什么？答：交流接觸器的線圈是一個電感，是用交流電工作的。吸合前線圈內(nèi)部沒有鐵心，電感很小，阻抗也就很小，所以電流大；吸合后鐵心進(jìn)入線圈內(nèi)部，電感量增大，阻抗增大，所以電流就降下來了。直流接觸器工作電流主要取決于其內(nèi)部電阻，所以不會產(chǎn)生沖擊電流。1.7中間繼電器的作用是什么？中間繼電器與接觸器有何異同？答：中間繼電器的作用是將一個輸入信號變成多個輸出信號或?qū)⑿盘柗糯蠹丛龃笥|頭容量的繼電器。中間繼電器的觸頭對數(shù)多，觸頭容量較大（額定電流5A～10A），動作靈敏。其主要用途是當(dāng)其它繼電器的觸頭對數(shù)或觸頭容量不夠時，可借助中間繼電器來擴(kuò)大觸頭數(shù)目，起到中轉(zhuǎn)或變換作用；接觸器觸點有主觸點和輔助觸點之分，而中間繼電器沒有主、輔助觸點之分。1.8對于星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī)能否用一般三相結(jié)構(gòu)熱繼電器作斷相保護(hù)？為什么？對于三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī)必須使用三相具有斷相保護(hù)的熱繼電器，對嗎？答：可以。因為熱繼電器內(nèi)部有雙金屬片。當(dāng)電機(jī)電源缺相時，包括機(jī)械方面的原因造成機(jī)堵轉(zhuǎn)，電機(jī)的電流會增加。電流增加使金屬片受熱到一定程度，根據(jù)熱膨脹系數(shù)的不同金屬片會分開。從而來斷開熱繼電器的輔助觸頭，被控制的接觸器會釋放，切斷電源，熱繼電器有過熱過載保護(hù)，保護(hù)電機(jī)不會因為電流的增加被燒壞。必須使用三相具有斷相保護(hù)的熱繼電器。三角形接法的電動機(jī)，線電流是相電流的1.732倍。當(dāng)發(fā)生斷相時，線電流等于相電流。同樣的相電流下，斷相時的線電流較小，造成普通熱繼電器在斷相時保護(hù)靈敏度下降，因此要用斷相熱繼電器才行。1.9試比較電磁式時間繼電器、空氣阻尼式時間繼電器、電動式時間繼電器與電子式時間繼電器的優(yōu)缺點及應(yīng)用場合？答：1、電磁式時間繼電器是根據(jù)電磁阻尼原理產(chǎn)生延時的,延時時間短(0.3~1.6s)，但它結(jié)構(gòu)比較簡單，通常用在斷電延時場合和直流電路中。2、空氣阻尼式時間繼電器又稱為氣囊式時間繼電器，它是根據(jù)空氣壓縮產(chǎn)生的阻力來進(jìn)行延時的，其結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，延時范圍大(0.4~180s)，但延時精確度低。3、電動式時間繼電器的原理與鐘表類似，它是由內(nèi)部電動機(jī)帶動減速齒輪轉(zhuǎn)動而獲得延時的。這種繼電器延時精度高，延時范圍寬(0.4~72h)，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價格很貴。

4、電子式時間繼電器又稱為晶體管式時間繼電器，它是利用延時電路來進(jìn)行延時的，這種繼電器精度高，體積小。1.10在電動機(jī)的控制電路中，熱繼電器與熔斷器各起什么作用？兩者能否互相替換？為什么？答：熱繼電器主要是起到過載保護(hù)作用還有因三相電流不平衡、缺相引起的過載保護(hù)，而保險絲主要起短路保護(hù)作用和限流保護(hù)。件的文字符號？答：QS刀開關(guān)、FU熔斷器、KM接觸器、KA中間繼電器、KT時間繼電器、KS速度繼電器、FR熱繼電器、SB按鈕、SQ行程開關(guān)。3.電氣原理圖中，電器元件的技術(shù)數(shù)據(jù)如何標(biāo)注？答：可以采用下面兩種方法：（1）電氣元件明細(xì)表：元器件名稱、符號、功能、型號、數(shù)量等；（2）用小號字體注在其電氣原理圖中的圖形符號旁邊。4.什么是失電壓、欠電壓保護(hù)？采用什么電器元件來實現(xiàn)失電壓，欠電壓保護(hù)？答：失電壓保護(hù)：當(dāng)電力元件失去電壓時執(zhí)行相應(yīng)保護(hù)動作(如斷路器跳閘)的保護(hù)方式。主要采用接觸器來進(jìn)行保護(hù)。欠電壓保護(hù)：是指在供電過程中由于某種原因，會出現(xiàn)電網(wǎng)電壓急劇降低，此時，開關(guān)自動跳閘，切斷供電電源。主要采用接觸器和電壓繼電器來進(jìn)行保護(hù)。5.點動、長動在控制電路上的區(qū)別是什么？試用按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、中間繼電器、接觸器等電器，分別設(shè)計出既能長動又能點動的控制線路。答：點動按鈕兩端并未并聯(lián)上能實現(xiàn)自鎖功能的接觸器常開觸點，反之，長動按鈕兩端并聯(lián)了自鎖按鈕。圖自己畫7.在電動機(jī)可逆運行的控制線路中，為什么必須采用聯(lián)鎖環(huán)節(jié)控制？在圖2.7(c)中已采用了機(jī)械聯(lián)鎖，為什么還要采用電氣聯(lián)鎖？若兩種觸頭接錯，線路會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？答：(1)聯(lián)鎖控制是在控制線路中一條支路通電時保證另一條支路斷電。電氣互鎖控制過程為從一個運行狀態(tài)到另一個運行狀態(tài)必須經(jīng)過停止既“正-停-反”。雙重互鎖從一個運行狀態(tài)到另一個運行狀態(tài)可以直接切換既“正-反-?！?。(2)機(jī)械互鎖具有滯后特性，往往在0.1秒之后才會響應(yīng)。因此，一方面為提高可靠性，機(jī)械聯(lián)鎖在一些場合可靠性是無法保證的，如長距離、頻繁動作等場合。另一方面為保護(hù)元件，如線圈，如誤操作，機(jī)械部分卡住，線圈長時間帶電就會燒壞的。(3)不能正常運轉(zhuǎn)。8.某機(jī)床的主軸和油泵分別由兩臺籠型異步電動機(jī)M1和M2來拖動。試設(shè)計控制線路，其要求如下：①油泵電動機(jī)M2啟動后主軸電動機(jī)M1才能啟動；②主軸電動機(jī)能正反轉(zhuǎn)，且能單獨停車；③該控制線路具有短路、過載、失壓欠壓保護(hù)。9.什么叫直接啟動？直接啟動有何優(yōu)缺點？在什么條件下可允許交流異步電動機(jī)直接啟動？答：直接啟動：將電動機(jī)的定子繞組直接接入電源，在額定電壓下起動。主要優(yōu)點：簡單、方便、經(jīng)濟(jì)和啟動時間短，其啟動電流對電網(wǎng)的不利影響會隨著電源容量的增加而減小。主要缺點：當(dāng)電動機(jī)容量較大(大于10kw)，啟動時產(chǎn)生較大的啟動電流，會引起電網(wǎng)電壓下降。交流異步電動機(jī)直接啟動受到電源容量的限制，一般僅適用于功率在10kw以下的電動機(jī)。10.什么叫降壓啟動？有哪幾種方法？各有什么特點及適用場合？答：降壓啟動：利用起動設(shè)備將電壓適當(dāng)降低后加到電動機(jī)的定子繞組上進(jìn)行起動，待電動機(jī)起動運轉(zhuǎn)后，再使其電壓恢復(fù)到額定值正常運行。降壓啟動方法：籠型異步電動機(jī)：(1)定子繞組中串接電阻降壓起動；特點：起動轉(zhuǎn)矩小，加速平滑，但電阻損耗大。場合：電動機(jī)容量不大，起動不頻繁且平穩(wěn)。(2)Y/△降壓起動特點：起動轉(zhuǎn)矩小，僅為額定值的1/3；轉(zhuǎn)矩特性差(起動轉(zhuǎn)矩下降為原來的l／3)。場合：電動機(jī)正常工作時定子繞組必須△接，輕載起動。(3)自耦變壓器降壓起動；特點：起動轉(zhuǎn)矩大(60%、80%抽頭)，損耗低，但設(shè)備龐大成本高。場合：重載起動。(4)延邊三角形降壓起動。特點：起動時，定子繞組接成延邊三角形，以減小起動電流，待電動機(jī)起動后，再換接成三角形，使電動機(jī)在全壓下運行。場合：要求啟動轉(zhuǎn)矩較大的場合繞線式異步電動機(jī)：(1)轉(zhuǎn)子繞組串電阻降壓起動；特點：啟動前，啟動電阻全部接入電路，隨啟動過程可將電阻逐段切除。場合：不可逆軋機(jī)、起重運輸機(jī)、高爐料車卷揚(yáng)等。(2)轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器降壓啟動。頻敏變阻器的特點是其電阻隨轉(zhuǎn)速上升而自動減小。特點：結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，制造容易，運行可靠，維護(hù)方便，能自動操作等。場合：無適用于大、中容量電動機(jī)的重載起動。11.試設(shè)計按時間原則控制的三相籠型異步電動機(jī)串電抗器降壓啟動控制線路？15.設(shè)計一個控制線路，三臺籠型異步電動機(jī)工作情況如下：M1先啟動，經(jīng)10s后M2自行啟動，運行30s后M1停機(jī)并同時使M3自啟動，再運行30s后全部停機(jī)？17.什么叫反接制動？什么叫能耗制動？各有什么特點及適用場合？答：反接制動：是利用改變電動機(jī)電源的相序，使定子繞組產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩的一種制動方法。特點：制動力強(qiáng)、停轉(zhuǎn)迅速、無需直流電源；缺點是