电气控制及PLC课后习题答案.docx

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电气控制及PLC课后习题答案

模块一基本电气控制电路

任务一思考与练习

1.填空题

（1）低压电器是指工作于交流1200伏以下或直流1500伏以下电路中的电器。

（2）接触器是一种低压自动切换的电磁式电器，具有控制和保护作用。

用于频繁地接通或断开交直流主回路和大容量控制电路。

（3）接触器的结构主要由电磁机构、触头系统和灭弧装置等组成。

（4）接触器的触点分主触点与辅助触点，其中前者用于通断较大电流的主电路，后者用于通断小电流的控制电路。

（5）线圈未通电时触点处于断开状态的触点称为动合触点，而处于闭合状态的触点称为动断触点。

（6）热继电器是利用电流热效应来切断电路的一种保护电器，它用作电动机的过载保护，不宜作为短路保护。

热继电器热元件的整定电流一般情况下取1.1~1.15倍电动机额定电流。

（7）熔断器用于各种电气电路中作短路保护。

（8）按钮帽做成不同颜色用以区别各按钮作用，一般用红色表示停止按钮，绿色表示启动按钮。

（9）接触器选用时，其主触点的额定工作电压应等于或大于负载电路的电压，主触点的额定工作电流应等于或大于负载电路的电流。

2.选择题

（1）图示1-17电路中，（b）图能实现点动和自锁工作。

图1-17题

（1）图

（2）图示1-18电路中，（b）图按正常操作时出现点动工作。

（a）（b）（c）

图1-18题

（2）图

3.熔断器与热继电器用于保护交流三相异步电动机时，能不能互相取代？

为什么？

答案：

不能，熔断器用于短路保护而热继电器用于过载保护，熔断器保护时，断开电路的速度较快，而热继电器保护电路时需要一段时间的延迟。

短路保护需要快速性，因此不能互换。

4.电路中QS、FU、KM、FR和SB分别是什么电器元件的文字符号？

答案：

QS:

刀开关FU:

熔断器KM:

接触器FR:

热继电器SB:

按钮

5.交流接触器的主触点、辅助触点和线圈各接在什么电路中，应如何连接？

答案：

主触点接在主电路中，辅助触点接在控制电路中，线圈接在控制电路中。

串联

6.电动机的起动电流很大，起动时热继电器应不应该动作？

为什么

答案：

不应该，热继电器动作是在工作电流长时间超过额定值的时候才动作，而电动机启动瞬间产生较大电流时，热继电器不应该动作。

任务二思考与练习

1.简述电气原理图的绘制原则。

答：

（1）电气原理图一般分为主电路、控制电路和辅助电路3个部分。

（2）电气原理图中所有电器元件的图形符号和文字符号必须符合国家规定的统一标准

（3）在电气原理图中，所有电器的可动部分均按原始状态画出。

（4）动力电路的电源线应水平画出；主电路应垂直于电源线画出控制电路和辅助电路应垂直于两条或几条水平电源线之间；耗能元件（如线圈、电磁阀、照明灯、信号灯等）迎接在下面一条电源线一侧，而各种控制触电应接在另一条电源线上。

（5）应尽量减少线条数量，避免线条交叉。

（6）在电气原理图上应标出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数；对某些元件还应标注其特征（如电阻、电容的数值等）；不常用的电器（如位置传感器、手动开关等）还要标注其操作方式和功能等。

（7）为方便阅图，在电气原理图中可将图幅分成若干个图区，图区行的代号用英文字母表示，一般可省略，列的代号可用阿拉伯数字表示，其图区编号写在图的下面，并在图的顶部标明各图区电路的作用。

（8）在继电器、接触器线圈下方均列有触点表以说明线圈和触点的从属关系，即“符号位置索引”。

此外，在绘制电气控制线路图中的支路、元件和节点时，一般要加上标号。

主电路标号有文字和数字组成；控制电路标号由3位或3位以下的数字组成，并且按照从上到下、从左到右的顺序标号。

2电气控制电路的主电路和控制电路各有什么特点？

答：

主电路是大电流通过的电路，而控制电路是低电压小电流通过的电路。

3.如图1-27所示，试分析其工作原理。

如果按下SB2，电动机正转，但按下SB3，电动机不能反转，分析主要原因有哪些？

答：

主要原因：

SB3的常开触点接触不良、SB3的常闭触点熔焊、SB2的常闭触点接触不良、KM1常闭触点接触不良、KM2线圈断路等。

4.两个交流接触器控制电动机的正、反转控制电路，为防止电源短路，必须实现什么控制？

答：

采用按钮、接触器双重互锁的控制电路。

5.在图1-24所示的电动机正反转控制线路中，采用了接触器互锁，在运行中发现合上电源开关后：

按下正转（或反转）按钮，正转（或反转）接触器就不停地吸合与释放，电路无法工作；松开按钮后，接触器不再吸合。

电动机立即正向起动，当按下停止按钮时，电动机停转；但一松开停止按钮，电动机又正向起动。

正向起动与停止控制均正常，但在反转控制时，只能实现起动控制，不能实现停止控制，只有切断电源开关，才能使电动机停转。

试分析上述错误的原因。

答：

（1）错误在于把KM1或KM2接触器的自锁点接为常闭触点了。

应该接常开触点。

（2）把SB2正转启动按钮误接为常闭触点了。

（3）把反转起动按钮SB3上面的线接到了停止按钮SB1的上面。

6.分析图1-29电路运行的结果，指出存在的错误之处，并请更正之。

图1-29题6图

答：

（a）启动和停止按钮接反了（b）启动和停止按钮接反了（c）启动按钮按下会导致电路短路，要把KM的自锁触点并联在启动按钮SB2两端。

（d）电路不能停止，自锁触点KM并联到SB2两端（e）启动与停止按钮接反了，并且要把KM的常闭触点去掉（f）一旦FR断开，电流会从SB1→KM1→KM1的线圈→KM2的线圈→HL2构成闭合回路。

将HL1和HL2灯改为分别与KM线圈并联。

任务三思考与练习

1.低压断路器有哪些保护功能？

分别由哪些部件完成？

答案：

短路保护、过载保护、欠压保护等。

过流脱扣器实现短路保护，热脱扣器实现过载保护、欠压脱扣器实现欠压保护。

2.简述低压断路器的选用原则。

答案：

（1）低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于被保护线路的正常工作电压和负载电流。

（2）热脱扣器的整定电流应等于所控制负载的额定电流。

（3）过电流脱扣器的瞬时脱口整定电流应大于负载正常工作时可能出现的峰值电流。

（4）欠压脱扣器额定电压应等于被保护线路的额定电压。

（5）低压断路器的极限分段能力应大于线路的最大短路电流的有效值。

3.现场·远程控制的起动按钮和停止按钮如何接线？

答案：

起动按钮：

并联在一起。

停止按钮：

串联在一起。

4.试画出两台电动机顺序起动、同时停车的控制电路，并分析工作原理。

答案：

按下SB2→KM1线圈得电并自锁→KM1主触点闭合→电动机M1转动

按下SB3→KM2线圈得电并自锁→电动机M2转动

按下SB1→KM1、KM2线圈均失电→两台电动机同时停止

任务四思考与练习

1.简述行程开关与接近开关的区别。

答：

工作原理不同：

行程开关是机械式元器件，其触点是断开或闭合是依靠外力作用；而接近开关是电子元器件，依靠电子电路的工作原理使触点断开或闭合。

触点不同：

行程开关的触点是机械式的，而接近开关的触点是晶体管输出型的。

2.在图1-39中，要求按下起动按钮后能依次完成下列动作：

运动部件A从1到2；

接着B从3到4；

接着A从2回到1；

接着B从4回到3。

试画出电气控制线路（提示：

用四个位置开关，装在原位和终点）。

图1-39题2图

答案：

3.如在上题中完成上述动作后能自动循环工作，试画出电气控制线路。

答：

会自动循环的电路是把SQ3和启动按钮并联就可以实现。

任务五思考与练习

1.写出时间继电器、电流继电器、电压继电器、中间继电器的图形和文字符号。

答：

时间继电器:

KT电流继电器：

KI电压继电器：

KV中间继电器：

KA

时间继电器的图形符号和文字符号

电流继电器的图形符号和文字符号

电压继电器的图形符号和文字符号

中间继电器的图形符号和文字符号

2.什么是降压起动，降压起动的方法有哪些？

答：

利用起动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行起动，待电动机起动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运转的起动方法称为降压起动。

降压起动的方法有定子串电阻降压起动、自耦变频器降压起动、Y-△降压起动。

3.分析图1-51中的电路，并思考以下问题：

电动机起动的工作原理；

KM1、KM2、KM3辅助动断触点串接在KM线圈回路中的作用。

答:

合上电源开关QS。

由于电动机刚起动时转子电流很大，3个电流继电器KI1、KI2、KI3都吸合，它们的动断触点全部断开，转子绕组串全电阻起动。

随着电动机转速的升高，转子电流逐渐减小，当减小至KI1的释放电流时，KI1首先释放，KI1的动断触点恢复闭合，接触器KM1线圈得电，主触点闭合，切除第1级电阻R1。

R1被切除后，转子电流重新增大，但随着电动机转速的继续升高，转子电流又会减小，当减小至KI2的释放电流时，KI2释放，KI2的动断触点恢复闭合，接触器KM2线圈得电，主触点闭合，切除第2级电阻R2。

如此继续下去，直到全部电阻被切除，电动机起动完毕，进入正常运行状态。

在KM线圈支路中串联KM1、KM2、KM3的动断触点，主要是为了保证电动机在起动瞬间串接了所有电阻。

4.设计一个小车运行的控制线路，其要求如下：

小车由原位开始前进，到终端后自动停止；

在终端停留2分钟后自动返回原位停止；

要求在前进或后退途中的任意位置都能停止或起动。

任务六思考与练习

1.什么叫能耗制动？

什么叫反接制动？

各有什么特点及适用场合？

答：

能耗制动：

能耗制动是在切除三相交流电源之后，定子绕组通入直流电流，在定子、转子之间的气隙中产生静止磁场，惯性转动的转子导体切割该磁场，形成感应电流，产生与惯性转动方向相反的电磁力矩而使电动机迅速停转，并在制动结束后将直流电源切除。

这种制动方法把转子及拖动系统的动能转换为电能并以热能的形式迅速消耗在转子电路中，因而称为能耗制动。

反接制动：

依靠改变三相异步电动机定子绕组中三相电源的相序产生制动力矩，迫使电动机迅速停转的方法。

能耗制动特点：

制动平稳，能准确停车，能量消耗小。

这种制动方法一般用于要求制动准确、平稳的场合。

缺点是需附加直流电源装置，设备费用较高，制动力较弱，在低速时制动力矩小。

反接制动特点：

制动转矩大，制动效果显著，但能量消耗大，制动不平稳；适应场合：

用于制动不频繁功率小于10KW的中小型机床，及辅助型的电力拖到中

2.速度继电器在反接制动中起什么作用？

答：

当电动机的转速下降到接近零时，迅速切除三相电源。

3.在图1-55中，若将速度继电器KS的正转动作触点和反转动作触点接错，电路将会出现什么现象？

答：

不会制动，只能自由停车。

4.试在图1-55的基础上进一步组成电动机可逆运行的反接制动控制电路。

答案一：

答案二：

5.试设计一个控制一台三相异步电动机的控制电路，使其满足下列要求：

Y-△降压起动；

停机时进行能耗制动；

具有必要的保护环节。