《电气控制与PLC应用第四版》习题解答课件文档格式.docx

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5）额定通断能力指接触器主触头在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。

6）线圈额定工作电压指接触器电磁吸引线圈正常工作电压值。

7）允许操作频率指接触器在每小时内可实现的最高操作次数。

8）机械寿命和电气寿命机械寿命是指接触器在需要修理或更换机构零件前所能承受的无载操作次数。

电气寿命是在规定的正常工作条件下，接触器不需修理或更换的有载操作次数。

9）接触器线圈的起动功率和吸持功率直流接触器起动功率和吸持功率相等。

交流接触器起动视在功率一般为吸持视在功率的5～8倍。

而线圈的工作功率是指吸持有功功率。

10）使用类别接触器用于不同负载时，其对主触头的接通和分断能力要求不同，按不同使用条件来选用相应使用类别的接触器便能满足其要求。

1-6交流接触器与直流接触器有哪些不同？

1）直流接触器额定电压有：

110、220、440、660V，交流接触器额定电压有：

127、220、380、500、660V。

2）直流接触器额定电流有40、80、100、150、250、400及600A；

交流接触器额定电流有10、20、40、60、100、150、250、400及600A。

3）常用接触器线圈额定电压等级为：

交流线圈有127、220、380V；

直流线圈有110、220、440V。

4）直流接触器起动功率和吸持功率相等。

1-7如何选用接触器？

1）接触器极数和电流种类的确定根据主触头接通或分断电路的性质来选择直流接触器还是交流接触器。

三相交流系统中一般选用三极接触器，当需要同时控制中性线时，则选用四极交流接触器。

单相交流和直流系统中则常用两极或三极并联。

一般场合选用电磁式接触器；

易爆易燃场合应选用防爆型及真空接触器。

2）根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。

如负载是一般任务则选用AC3使用类别；

负载为重任务则应选用AC4类别；

如果负载为一般任务与重任务混合时，则可根据实际情况选用AC3或AC4类接触器，如选用AC3类时，应降级使用。

3）根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。

当接触器使用类别与所控制负载的工作任务相对应时，一般按控制负载电流值来决定接触器主触头的额定电流值；

若不对应时，应降低接触器主触头电流等级使用。

4）根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压。

5）接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定。

6）接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。

1-8交流、直流电磁式继电器是以什么来定义的？

按继电器线圈电流种类不同区分为交流电磁式继电器与直流电磁式继电器。

1-9电磁式继电器与电磁式接触器在结构上有何不同？

电磁式继电器在结构上无灭弧装置，有调节装置。

电磁式接触器有灭弧装置，但无调节装置。

1-10何为电磁式继电器的吸力特性与反力特性？

它们之间应如何配合？

电磁式继电器的吸力特性是指电磁机构的电磁吸力与衔铁和铁心之间气隙的关系曲线。

电磁式继电器的反力特性是指电磁机构使衔铁复位的力与气隙的关系曲线。

吸力特性与反力特性的配合：

电磁机构衔铁吸合时，吸力必须始终大于反力，但也不宜过大，衔铁释放时反力大于剩磁吸力。

因此电磁机构的反力特性必须介于电磁吸力特性和剩磁吸力特性之间。

1-11电磁式继电器的主要参数有哪些？

其含义如何？

1）额定参数继电器的线圈和触头在正常工作时允许的电压值或电流值称为继电器额定电压或额定电流。

2）动作参数即继电器的吸合值与释放值。

对于电压继电器有吸合电压

与释放电压

；

对于电流继电器有吸合电流

与释放电流

。

3）整定植根据控制要求，对继电器的动作参数进行人为调整的数值。

4）返回参数是指继电器的释放值与吸合值的比值，用

表示。

值可通过调节释放弹簧或调节铁心与衔铁之间非磁性垫片的厚度来达到所要求的值。

返回系数反映了继电器吸力特性与反力特性配合的紧密程度，是电压和电流继电器的主要参数。

5）动作时间有吸合时间和释放时间两种。

吸合时间是指从线圈接受电信号起，到衔铁完全吸合止所需的时间；

释放时间是从线圈断电到衔铁完全释放所需的时间。

6）灵敏度灵敏度是指继电器在整定值下动作时所需的最小功率或按匝数。

1-12过电压继电器、过电流继电器的作用是什么？

过电压继电器在电路中用于过电压保护，过电流继电器在电路中起过电流保护。

1-13中间继电器与接触器有何不同？

首先作用不同：

接触器是一种容量较大的自动开关电器，中间继电器是在电路中起增加触头数量和中间放大作用的控制电器，容量小。

第二结构不同：

接触器有主触头、辅助触头之分，中间继电器触头容量相同且触头对数多。

另外，接触器有灭弧装置，中间继电器无灭弧装置。

1-14何为通用电磁式继电器？

有的电磁式直流继电器，更换不同电磁线圈可成为直流电压继电器，直流电流继电器及直流中间继电器，若在铁心柱套上阻尼套筒又可成为电磁式时间继电器，对于这类电磁式直流继电器称为通用继电器。

1-15如何选用电磁式继电器？

电磁式继电器选用时应考虑下面四点：

1）使用类别的选用继电器的典型用途是控制接触器的线圈，即控制交、直流电磁铁。

继电器使用类别：

AC-11用来控制交流电磁铁负载，DC-11控制直流电磁铁负载。

2）额定工作电流与额定工作电压的选用继电器在对应使用类别下，继电器的最高工作电压为继电器的额定绝缘电压，继电器的最高工作电流应小于继电器的额定发热电流。

选用继电器电压线圈的电压种类与额定电压值时，应与系统电压种类与电压值一致。

3）工作制的选用继电器工作制应与其使用场合工作制一致，且实际操作频率应低于继电器额定操作频率。

4）继电器返回系数的调节应根据控制要求来调节电压和电流继电器的返回系数。

一般采用增加衔铁吸合后的气隙、减小衔铁打开后的气隙或适当放松释放弹簧等措施来达到增大返回系数的目的。

1-16空气阻尼式时间继电器由哪几部分组成？

简述其工作原理。

空气阻尼式时间继电器由电磁机构、延时机构和触头系统三部分组成。

以通电延时型时间继电器为例：

当线圈通电后，衔铁吸合，活塞杆在塔形弹簧作用下带动活塞及橡皮膜向上移动，橡皮膜下方空气室的空气变得稀薄，形成负压，活塞杆只能缓慢移动，其向上移动速度由进气孔气隙大小决定。

经一段延时后，活塞杆通过杠杆压动微动开关，使其触点动作，起到通电延时作用。

1-17星形接法的三相异步电动机能否采用两相热继电器来作断相与过载保护，为什么？

星形接法的三相异步电动机采用两相热继电器就能实现电动机断相与过载保护，因为星形接线时，线电流等于相电流，流过电动机绕组的电流就是流过热继电器热元件的电流。

1-18三角形接法的三相异步电动机为何必须采用三相带断相保护的热继电器来作断相与过载保护？

对于三角形联接的三相异步电动机在正常运转时，线电流是相电流的

倍，串接在电动机电源进线中的热元件是按电动机的额定电流即线电流来整定的。

当发生一相电源断路时，流过跨接全电压下的一相绕组电流等于1.15倍额定相电流，而流过另两相绕组串联的电流仅为0.58倍的额定相电流。

这时流过未断相的那两相电源线中的线电流正好为

倍额定相电流即为额定线电流，接在电动机进线中的热元件流过的是额定线电流，热继电器不动作，但流过全压下的一相绕组已流过1.15倍额定相电流，时间一长有过热烧毁危险。

所以，三角形接法的三相异步电动机必须采用带断相保护的三相热继电器来作为断相和过载保护。

1-19什么是热继电器的整定电流？

热继电器的整定电流是指调节热继电器上的凸轮，进而调节补偿双金属片与导板的距离，达到调节热继电器整定动作电流的目的。

所以整定电流是预先设定的动作电流。

1-20熔断器的额定电流、熔体的额定电流、熔体的极限分断电流三者有何区别？

熔断器的额定电流也就是熔管额定电流，指长期工作熔管温升不超过允许温升的最大工作电流。

熔体的额定电流是熔体长期工作，熔体不会熔断的最大电流。

熔体的极限分断电流是指熔断器可靠分断的是最大短路电流。

熔管额定电流等级较少，熔体额定电流等级较多，且一种电流规格的熔管内可安装等于或小于熔管额定电流的多种规格的熔体。

1-21热继电器、熔断器的保护功能有何不同？

热继电器主要用作电动机的断相保护与长期过载保护。

熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中作短路和过电流保护。

1-22能否用过电流继电器来作电动机的过载保护，为什么？

不能用过电流继电器来作电动机的过载保护。

这是因为三相异步电动机在设计时是允许短时过载的，若用过电流继电器作为过载保护时，只要电动机一出现过载，过电流继电器立即动作，电动机停转，这不符合电动机的使用要求，也使电动机因起动电流过大致使过电流继电器动作而无法正常工作。

1-23如何选用电动机过载保护用的热继电器？

一般来说按电动机的额定电流来选择热继电器的额定电流，但对于过载能力较差的电动机，则按电动机额定电流的0.6~0.8倍来选择热继电器的额定电流。

1-24低压断路器具有哪些脱扣装置？

各有何保护功能？

低压断路器有分励脱扣器，欠电压、失电压脱扣器，过电流脱扣器，热脱扣器。

分励脱扣器用来远距离断开电路；

欠电压、失电压脱扣器用来实现欠电压与失电压保护；

过电流脱扣器用来实现过电流与短路电流保护；

热脱扣器用来实现长期过载保护。

1-25如何选用塑壳式断路器？

塑壳式低压断路器常用来作电动机的过载与短路保护，其选择原则是；

1）断路器额定电压等于或大于线路额定电压。

2）断路器额定电流等于或大于线路或设备额定电流。

3）断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大短路电流。

4）欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。

5）分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。

6）长延时电流整定值等于电动机额定电流。

7）瞬时整定电流：

对保护笼型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为8~15倍电动机额定电流；

对于保护绕线型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为3~6倍电动机额定电流。

8）6倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际起动时间。

1-26电动机主电路中接有断路器，是否可以不接熔断器，为什么？

电动机主电路中接有断路器，可以不接熔断器。

一方面低压断路器具有短路保护作用，更何况低压断路器短路保护要比熔断器性能更为优越，不会出现单相运行状况。

1-27行程开关与接近开关工作原理有何不同？

行程开关分为机械结构的接触式有触点行程开关与电气结构下的非接触式接近开关。

前者工作原理是依靠移动机械上的撞块碰撞行程开关的可动部件使触头动作发出信号的。

后者是一种开关型传感器，既有开关作用又具有传感性能，它是当机械运动部件运动到接近开关一定距离时就能发出动作信号的开关元件。

常用的高频振荡型接近开关其工作原理是当装在移动机械上的金属检测体接近感辨头时，由于感应作用，使高频振荡器线圈磁场中的物体内部产生涡流与磁滞损耗，使振荡回路振荡减弱，甚至停振，将此信号发出起到控制作用。

1-28速度继电器的释放转速应如何调整？

速度继电器的释放转速是通过调节反力弹簧的松紧程度来改变的。

若将反力弹簧压紧，反力作用加大，则释放转速较高，否则反之。

第二章电气控制电路基本环节

2-1常用的电气控制系统有哪三种？

常用的电气控制系统图有电气原理图、电器布置图与安装接线图。

2-2何为电气原理图？

绘制电气原理图的原则是什么？

电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的图。

绘制电气原理图的原则

1）电气原理图的绘制标准图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。

2）电气原理图的组成电气原理图由主电路和辅助电路组成。

主电路是从电源到电动机的电路，其中有刀开关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元件与电动机等。

主电路用粗线绘制在图面的左侧或上方。

辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等。

它们由继电器、接触器的电磁线圈，继电器、接触器辅助触头，控制按钮，其他控制元件触头、控制变压器、熔断器、照明灯、信号灯及控制开关等组成，用细实线绘制在图面的右侧或下方。

3）电源线的画法原理图中直流电源用水平线画出，一般直流电源的正极画在图面上方，负极画在图面的下方。

三相交流电源线集中水平画在图面上方，相序自上而下依L1、L2、L3排列，中性线（N线）和保护接地线（PE线）排在相线之下。

主电路垂直于电源线画出，控制电路与信号电路垂直在两条水平电源线之间。

耗电元器件（如接触器、继电器的线圈、电磁铁线圈、照明灯、信号灯等）直接与下方水平电源线相接，控制触头接在上方电源水平线与耗电元器件之间。

4）原理图中电气元器件的画法原理图中的各电气元器件均不画实际的外形图，原理图中只画出其带电部件，同一电气元器件上的不同带电部件是按电路中的连接关系画出，但必须按国家标准规定的图形符号画出，并且用同一文字符号注明。

对于几个同类电器，在表示名称的文字符号之后加上数字序号，以示区别。

5）电气原理图中电气触头的画法原理图中各元器件触头状态均按没有外力作用时或未通电时触头的自然状态画出。

对于接触器、电磁式继电器是按电磁线圈未通电时触头状态画出；

对于控制按钮、行程开关的触头是按不受外力作用时的状态画出；

对于断路器和开关电器触头按断开状态画出。

当电气触头的图形符号垂直放置时，以“左开右闭”原则绘制，即垂线左侧的触头为常开触头，垂线右侧的触头为常闭触头；

当符号为水平放置时，以“上闭下开”原则绘制，即在水平线上方的触头为常闭触头，水平线下方的触头为常开触头。

6）原理图的布局原理图按功能布置，即同一功能的电气元器件集中在一起，尽可能按动作顺序从上到下或从左到右的原则绘制。

7）线路连接点、交叉点的绘制在电路图中，对于需要测试和拆接的外部引线的端子，采用“空心圆”表示；

有直接电联系的导线连接点，用“实心圆”表示；

无直接电联系的导线交叉点不画黑圆点，但在电气图中尽量避免线条的交叉。

8）原理图绘制要求原理图的绘制要层次分明，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。

2-3何为电器布置图？

电器元件的布置应注意哪几方面？

电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。

电器元件的布置应注意以下几方面：

1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。

2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。

3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。

4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。

外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。

5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。

如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。

2-4何为安装接线图？

安装接线图的绘制原则是什么？

安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。

接线图表示出项目的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线型号、导线截面等内容。

安装接线图的绘制原则是：

1）各电气元器件均按实际安装位置绘出，元器件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。

2）一个元器件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。

3）各电气元器件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。

4）各电气元器件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。

5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。

2-5电气控制电路的基本控制规律主要有哪些控制？

电气控制电路的基本控制规律有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地联锁控制、顺序控制与自动循环的控制等。

2-6电动机点动控制与连续运转控制的关键控制环节是什么？

其主电路又有何区别（从电动机保护环节设置上分析）？

电动机点动控制与连续运转控制的关键控制环节在于有无自锁电路，该电路是用电动机起动接触器的常开辅助触头并接在起动按钮常开触头两端构成。

有自锁电路为连续运转，无自锁电路为点动控制。

对于点动控制的电动机主电路中不用接热继电器，即无需长期过载保护。

2-7何为电动机的欠电压与失电压保护？

接触器与按钮控制电路是如何实现欠电压与失电压保护的？

电动机的欠电压保护是指当电动机电源电压降到0.6~0.8倍额定电压时，将电动机电源切除而停止工作的保护。

电动机的失电压保护是指当电动机电源电压消失而停转，但一旦电源电压恢复时电动机不会自行起动的保护。

对于采用接触器和按钮控制的起动、停止电路，当电动机电源电压消失或下降过多时，接触器自行释放，主触头断开电动机主电路而停止转动，接触器自锁常开触头断开自锁电路，电源恢复时，电动机不会自行起动，而需再次按下按钮后电动机方可起动旋转，实现欠电压、失电压保护。

2-8何为互锁控制？

实现电动机正反转互锁控制的方法有哪两种？

它们有何不同？

在控制电路中相互制约的控制关系称为互锁，其中电动机正反转控制中正转控制与反转控制的互锁最为典型。

实现电动机正反转互锁控制的方法其一是将正反转接触器的常闭辅助触头串接在对方接触器线圈的前面，此法常称为电气互锁；

其二是将正、反转起动按钮的常闭触头串接在对方接触器线圈的前面，此法常称为机械互锁。

常用电气互锁时，电路是正转起动-停止-反转起动的控制，而采用机械互锁时，电路是可以实现由正转直接变反转的正转起动-反转-正转-…-停止的控制。

题2-9图

2-9试画出用按钮选择控制电动机既可点动又可连续运转的控制电路。

题2-10图

2-10试画出用按钮来两地控制电动机单向旋转既可点动又可连续运转的控制电路。

2-11指出电动机正反转控制电路中关键控制在哪两处？

电动机正反转电路控制电路关键控制在：

一是在主电路中正转接触器与反转接触器主触点应保证电动机定子绕组所接三相交流电源相序要接反，这样才能保证电动机能实现正、反转。

为此正反转接触器主触头之间上方采用对应接，下方则采用包围接；

二是在控制电路中要有正、反转控制的互锁环节，否则发生按下正转起动按钮，电动机正转运行后发生又按下反转起动按钮的误操作时出现正、反转接触线圈都通电吸合，造成三相交流电源相间短路，电源三相熔断器熔断，电动机停止。

2-12电动机正反转电路中何为电气互锁?

何为机械互锁？

电动机正反转电路中，由正、反转接触器辅助常闭触点接于对方接触器线圈电路中为电气互锁；

由正、反转起动按钮常闭触头串接与对方接触器线圈电路中为机械互锁。

2-13实现电动机可直接由正转变反转或由反转变正转，其控制要点在何处？

实现电动机可直接由正转变反转或由反转变正转，其控制要点为采用机械互锁。

2-14分析图2-13电路工作原理。

电路工作原理：

合上主电路与控制电路电源开关，按下正转起动按钮SB2，KM1线圈通电并自锁，电动机正转起动旋转，拖动工作台前进向右移动，当移动到位时，撞块A压下ST2，其常闭触头断开，常开触头闭合，前者使KM1线圈断电，后者使KM2线圈通电并自锁，电动机由正转变为反转，拖动工作台由前进变为后退，工作台向左移动。

当后退到位时，撞块B压下ST1，使KM2断电，KM1通电，电动机由反转变为正转，拖动工作台变后退为前进，如此周而复始实现自动往返工作。

当按下停止按钮SB1时，电动机停止，工作台停下。

当行程开关ST1、ST2失灵时，电动机换向无法实现，工作台继续沿原方向移动，撞块将压下SQ1或SQ2限位开关，使相应接触器线圈断电释放，电动机停止，工作台停止移动，从而避免运动部件因超出极限位置而发生事故，实现限位保护。

2-15试分析图2-31中各电路中的错误，工作时会出现什么现象？

应如何改进？

图2-31中a）按下SB点动按钮，KM线圈无法通电吸合，即无法工作。

见题2-15改进图a）。

b）按下起动按钮SB2，KM线圈通电后，按下停止按钮SB1，KM线圈无法断电释放。

见题2-15改进图b）。

c）按下SB2，KM线圈通电吸合后，按下SB1，KM线圈不能断电释放。

见题2-15改进图c）。

d）按下SB2，KM线圈通电吸合，松开SB2，KM线圈断电释放成为点动控制。

见题2-15改进图d）。

e）KM1线圈吸合时与KM2线圈通电吸合时，相序不变，电动机无法实现正、反转。

见题2-15改进图e）。

f）按下正转起动按钮SB2、KM1线圈无法通电吸合。

见题2-15改进图f）。

g）控制电源一合闸，不用按下SB2，KM2线圈立即通电吸合。

见题2-15改进图g）。

题2-15改进图

2-16两台三相笼型异步电动机M1、M2，要求M1先起动，在M1起动后才可进行M2的起动，停止时M1、M2同时停止。

试画出其电气电路图。

见图2-10

题2-17图

2-17两台三相笼型异步电动机M1、M2，要求既可