1-第一部分習(xí)題解析

陳慶彬E-mail:cqb@福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院§4電器控制線路設(shè)計(jì)2024/8/16邏輯設(shè)計(jì)法：邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來(lái)設(shè)計(jì)電器控制線路，同時(shí)也可以用于線路的簡(jiǎn)化。把電器控制線路中的接觸器、繼電器等電器元件線圈的通電和斷電、觸頭的閉合和斷開(kāi)看成是邏輯變量，通過(guò)簡(jiǎn)單的“邏輯與”、“邏輯或”、“邏輯非”等基本運(yùn)算，得出其運(yùn)算結(jié)果，此結(jié)果即表明電器控制線路的結(jié)果。對(duì)邏輯函數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)，然后由簡(jiǎn)化的邏輯函數(shù)式畫出相應(yīng)的電氣原理圖，最后再進(jìn)一步檢查、完善，以期得到既滿足工藝要求，又經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的最佳設(shè)計(jì)線路。羅輯設(shè)計(jì)法1．邏輯變量在繼電接觸式控制線路邏輯設(shè)計(jì)中規(guī)定如下：(1)繼電器、接觸器線圈通電狀態(tài)為“1”狀態(tài)，線圈斷電狀態(tài)為“0”狀態(tài)；(2)繼電器、接觸器控制按鈕觸點(diǎn)閉合狀態(tài)為“1”狀態(tài)，斷開(kāi)狀態(tài)為“0”狀態(tài)。2．邏輯函數(shù)與真值表在繼電—接觸器控制線路中，把表示觸點(diǎn)狀態(tài)的邏輯變量稱為輸入邏輯變量；把表示繼電器、接觸器等受控元件的邏輯變量稱輸出邏輯變量。羅輯設(shè)計(jì)法3．邏輯運(yùn)算邏輯與——觸點(diǎn)串聯(lián)KM=KA1·KA22)邏輯或——觸點(diǎn)并聯(lián)KM=KA1+KA23)邏輯非——常閉觸點(diǎn)羅輯運(yùn)算4．邏輯函數(shù)的簡(jiǎn)化與電器控制線路的簡(jiǎn)化1)邏輯函數(shù)的簡(jiǎn)化交換律：(2)結(jié)合律：(3)分配律：A?B=B?AA+B=B+AA?(B?C)=(A?B)?CA+(B+C)=(A+B)+CA?(B+C)=A?B+A?CA+B?C=(A+B)?(A+C)羅輯函數(shù)的化簡(jiǎn)(4)吸收律：(5)互補(bǔ)律：羅輯函數(shù)的化簡(jiǎn)(6)非非律：(7)反演律(摩根定律)：例1：例題2)電器控制線路簡(jiǎn)化實(shí)例例2：某電動(dòng)機(jī)只有在繼電器KA1、KA2和KA3中任何一個(gè)或任何兩個(gè)繼電器動(dòng)作時(shí)才能運(yùn)轉(zhuǎn)，而在其他任何情況下都不運(yùn)轉(zhuǎn)，試設(shè)計(jì)其控制線路。例題接觸器通電狀態(tài)真值表例題根據(jù)真值表，接觸器KM通電的邏輯函數(shù)式為：利用邏輯代數(shù)基本公式進(jìn)行化簡(jiǎn)：例題化簡(jiǎn)后的電器控制線路：設(shè)計(jì)步驟：(1)根據(jù)工藝要求，做出工藝循環(huán)圖；(2)根據(jù)工作循環(huán)圖做出執(zhí)行元件和檢測(cè)元件狀態(tài)轉(zhuǎn)換表；(3)根據(jù)轉(zhuǎn)換表，增設(shè)必要的中間記憶元件(中間繼電器)；(4)列出中間記憶元件邏輯函數(shù)關(guān)系式和執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)關(guān)系式，并進(jìn)行化簡(jiǎn)；(5)根據(jù)邏輯函數(shù)關(guān)系式繪出相應(yīng)的電器控制線路；(6)檢查并完善所設(shè)計(jì)的控制線路。設(shè)計(jì)步驟上篇課后習(xí)題1.從外部結(jié)構(gòu)特征上如何區(qū)分直流電磁機(jī)構(gòu)與交流電磁機(jī)構(gòu)？怎樣區(qū)分電壓線圈與電流線圈？答：（1）、交流：鐵心用硅鋼片沖壓而成（減少鐵損），線圈做成短而粗的圓筒狀繞在骨架上（便于散熱）。（2）、直流：鐵心用整塊鋼制成（方便加工），線圈繞制成長(zhǎng)而薄的圓筒狀（便于散熱）。（3）、電壓線圈：匝數(shù)多，線徑細(xì)。（4）、電流線圈：匝數(shù)少，線徑粗。習(xí)題交流電磁鐵的吸力特性習(xí)題2.單相交流電磁機(jī)構(gòu)為何要設(shè)置短路環(huán)？它的作用是什么？三相交流電磁鐵是否要裝設(shè)短路環(huán)？2.單相交流電磁機(jī)構(gòu)為何要設(shè)置短路環(huán)？它的作用是什么？三相交流電磁鐵是否要裝設(shè)短路環(huán)？答：（1）、由于交流接觸器鐵心的磁通是交變的，故當(dāng)磁通過(guò)零時(shí)，電磁吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力彈簧的作用下將被拉開(kāi)，磁通過(guò)零后電磁吸力又增大，當(dāng)吸力大于反力時(shí)，銜鐵又被吸合。這樣，隨著交流電源頻率的變化，銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)和噪聲，甚至使鐵心松散。（2）、當(dāng)交變的磁通穿過(guò)短路環(huán)所包圍的面積S2在環(huán)中產(chǎn)生渦流時(shí)，此渦流產(chǎn)生的磁通φ2在相位上落后于短路環(huán)外鐵心截面S1中的磁通φ1，由φ1、φ2產(chǎn)生的電磁吸力為F1、F2，作用在銜鐵上的合成電磁吸力是F1+F2，只要此合力始終大于其反力，銜鐵就不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。（3）、由于三相電流電磁鐵的電磁吸力三相本身具有相位差，其電磁吸力為一恒定值，故無(wú)需設(shè)置分磁環(huán)。習(xí)題3.當(dāng)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時(shí)，會(huì)發(fā)生什么問(wèn)題？為什么？答：（1）、交流電磁線圈誤接入直流電源，由于不存在感抗，則I=U/R，比原來(lái)的電流大很多，則線圈容易燒毀。（2）、直流電磁線圈誤接入交流電源，由于存在感抗，則I=u/(R+jX)，比原來(lái)的電流小很多，可能吸力不夠，不能吸合，即使可以吸合也會(huì)由于直流電磁系統(tǒng)沒(méi)有分磁環(huán)而發(fā)生振動(dòng)。同時(shí)由于直流電磁系統(tǒng)的鐵心由整塊鋼構(gòu)成，損耗比較大。（3）、由于交流接觸器觸頭所通過(guò)的電流是正弦電流，電流存在過(guò)零點(diǎn)；而直流接觸器觸頭所通過(guò)的電流是直流，電流不存在過(guò)零點(diǎn)，因此交流電流在斷開(kāi)時(shí)所產(chǎn)生的電弧較直流電流容易熄滅。因此在一樣的功率情況下，直流接觸器的滅弧措施比交流接觸器嚴(yán)格，因此若將交流接觸器直接用于直流場(chǎng)合，會(huì)存在電弧難以熄滅的問(wèn)題。習(xí)題習(xí)題4.若交流接觸器線圈通電后，銜鐵長(zhǎng)時(shí)間被卡死不能吸合，則會(huì)產(chǎn)生什么后果？答：一般U形鐵心的交流電磁機(jī)構(gòu)的勵(lì)磁線圈通電而銜鐵尚未吸合的瞬間，電流將達(dá)到銜鐵吸合后額定電流的5～6倍，E形鐵心電磁機(jī)構(gòu)則達(dá)到額定電流的10～15倍，如果銜鐵卡住不能吸合時(shí)，交流勵(lì)磁線圈則可能燒毀。5.什么是電磁機(jī)構(gòu)的返回系數(shù)？過(guò)量與欠量電磁機(jī)構(gòu)的返回系數(shù)有何不同？答：（1）、返回系數(shù)是繼電器的復(fù)歸值與動(dòng)作值的比值。（2）、過(guò)量電磁機(jī)構(gòu)返回系數(shù)大于1，欠量電磁機(jī)構(gòu)返回系數(shù)小于1。習(xí)題6.從結(jié)構(gòu)特征上如何區(qū)分交流、直流電磁機(jī)構(gòu)？答：（1）、交流：鐵心用硅鋼片沖壓而成（減少鐵損），線圈做成短而粗的圓筒狀繞在骨架上（便于散熱）。（2）、直流：鐵心用整塊鋼制成（方便加工），線圈繞制成長(zhǎng)而薄的圓筒狀（便于散熱）。習(xí)題7.低壓斷路器具有哪些脫扣裝置？分別敘述其功能？塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器

7．按鈕習(xí)題7.低壓斷路器具有哪些脫扣裝置？分別敘述其功能？答：低壓斷路器具有自由脫扣器、過(guò)電流脫扣器、熱脫扣器、失壓脫扣器和分勵(lì)脫扣器等脫扣裝置。具體功能如下：（1）、自由脫扣器是聯(lián)系觸頭系統(tǒng)和其他保護(hù)功能脫扣器的中間傳遞部分。（2）、過(guò)電流脫扣器主要用于短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)。（3）、熱脫扣器主要用于過(guò)載保護(hù)。（4）、失壓脫扣器主要用于失壓保護(hù)。（5）、分勵(lì)脫扣器主要用于遠(yuǎn)距離控制。習(xí)題8.兩個(gè)相同的交流電磁線圈能否串聯(lián)使用？為什么？答：（1）、在交流控制線路中，兩個(gè)相同的交流電磁線圈不能串聯(lián)使用，主要原因是造成吸力不足。（2）、即使外加電壓是兩個(gè)線圈額定電壓之和，也是不允許的。因?yàn)槊總€(gè)線圈上所分配到的電壓與線圈阻抗成正比，兩個(gè)電器動(dòng)作總有先后，先吸合的電器磁路先閉合，其阻抗比沒(méi)吸合的電器大，電感顯著增加，線圈上的電壓也相應(yīng)增大，故沒(méi)吸合電器線圈的電壓達(dá)不到吸合值。同時(shí)電路電流將增加，有可能燒毀線圈。習(xí)題9.電器控制線路中，既裝設(shè)熔斷器，又裝設(shè)熱繼電器，它們各起什么作用？答：（1）、熔斷器：是一種簡(jiǎn)單而有效的保護(hù)電器，在電路中主要起短路保護(hù)作用。（2）、熱繼電器：是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的電器，廣泛用于三相異步電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。（3）、不能互相代用，由于其保護(hù)功能不一樣。習(xí)題FU1KMM3～FRQL1L3L2主電路FU2SB1KMKMFRSB2SB3控制電路10.試設(shè)計(jì)一個(gè)采取兩地操作的點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電路圖？習(xí)題11.試采用按鈕、刀開(kāi)關(guān)、接觸器和中間繼電器，畫出異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行的混合控制線路？習(xí)題12.試設(shè)計(jì)用按鈕和接觸器控制異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止，用組合開(kāi)關(guān)選擇電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的控制電路（包括主回路、控制回路和必要的保護(hù)環(huán)節(jié)）？SB1KMFU2FRKMSB2M3~L1L2L3KMFRQSFU1SA倒順開(kāi)關(guān)習(xí)題13.電器控制線路常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有哪些？各采用什么電器元件？答：（1）、電器控制線路中的主回路常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、失壓保護(hù)、熱過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)。其中過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、失壓保護(hù)一般采用相應(yīng)的過(guò)壓繼電器、欠壓繼電器和失壓繼電器進(jìn)行保護(hù)；熱過(guò)載保護(hù)一般采用熱繼電器進(jìn)行保護(hù)；短路保護(hù)一般采用熔斷器或斷路器進(jìn)行保護(hù)。（2）、電器控制線路中的控制回路常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有短路保護(hù)，通常采用熔斷器或斷路器進(jìn)行保護(hù)。習(xí)題14.試設(shè)計(jì)電器控制線路。要求：第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)10s后，第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)；運(yùn)行5s后，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)停止，同時(shí)第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)；運(yùn)行15s后，全部電動(dòng)機(jī)停止？習(xí)題15.供油泵向兩處地方供油，油都到達(dá)規(guī)定油位時(shí)，油泵停止供油；只要有一處油不足，則繼續(xù)供油。試用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)控制線路？答：假設(shè)供油泵由接觸器KM控制，兩處地方的油位可通過(guò)限位開(kāi)關(guān)SQ1和SQ2來(lái)體現(xiàn)。根據(jù)題目要求，列出接觸器通電狀態(tài)的真值表如右表所示，控制電路如下圖所示：SQ1SQ2KM001011101110習(xí)題16.設(shè)計(jì)一個(gè)小車運(yùn)行的電路圖，其動(dòng)作程序如下：（1）小車由原位開(kāi)始前進(jìn)，到終端后自動(dòng)停止；（2）到終端停留2min后自動(dòng)返回原位停止；（3）要求在前進(jìn)或后退途中的任意位置都能停止或再次啟動(dòng)。習(xí)題設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)料小車控制電路，同時(shí)滿足以下要求：

1.小車啟動(dòng)后，前進(jìn)到A地。然后做以下往復(fù)運(yùn)動(dòng)：到A地后停2分鐘等待裝料，然后自動(dòng)走向B。到B地后停2分鐘等待卸料，然后自動(dòng)走向A。

2.有過(guò)載和短路保護(hù)。

3.小車可停在任意位置。

正程逆程電機(jī)BA控制電路綜合舉例:運(yùn)料小車的控制控制電路M3~ABCKMFFUQSFRKMRSTa、STb為A、B兩端的限位開(kāi)關(guān)

KTa、KTb為兩個(gè)時(shí)間繼電器

主回路KMFFRKMRSBFSB1KMFSTaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBR該電路的問(wèn)題：小車在兩極端位置時(shí)，不能停車。動(dòng)作過(guò)程SBFKMF小車正向運(yùn)行至A端撞STaKTa延時(shí)2分鐘

KMR小車反向運(yùn)行至B端撞STbKTb

延時(shí)2分鐘

KMF小車正向運(yùn)行……如此往反運(yùn)行。KMFKMFFRKMRSBFSB1STaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBRKMFKMFSBFKMRFRSTaSTaKTaSTbKTbKMRKTaKMRKMFSTbKTbSB1SB2KAKA加中間繼電器（KA）實(shí)現(xiàn)任意位置停車的要求SBR控制電路綜合舉例：工作臺(tái)位置控制起動(dòng)后工作臺(tái)控制要求：(1)運(yùn)動(dòng)部件A從1到2(2)運(yùn)動(dòng)部件B從3到4(3)運(yùn)動(dòng)部件A從2回到1(4)運(yùn)動(dòng)部件B從4回到3自動(dòng)循環(huán)BM1AM2ST3ST4ST2ST11234控制電路(1)根據(jù)動(dòng)作順序設(shè)計(jì)控制電路。(2)檢查有無(wú)互鎖。(3)檢查能否正確啟動(dòng)、停車。設(shè)計(jì)步驟：KMAFFRST4KMBRST2KMBFKMBRKMAFST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFSB1SB2KMARST2ST3控制電路ST4KMBRST2KMBFKMBRKMAFST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFSB1FRKMAFSB2KMARST2ST3

該電路有何問(wèn)題？小車若在1、2、3、4規(guī)定的位置時(shí)，不能正常停車。改進(jìn)方法同前：KAFRFRST4KMBRST2KMBFKMBRKMAFST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFKAKMAFSB2KMARST2ST3SB1KASB3加中間繼電器

繼電器、