電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)習(xí)題參考答案(梅麗鳳)第1章習(xí)題答案

1、第1章 習(xí)題參考答案1.答:低壓電器的定義:根據(jù)外界特定的信號(hào)和要求，自動(dòng)或手動(dòng)接通和斷開電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象的切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)、變換和調(diào)節(jié)用的電氣元件統(tǒng)稱為電器。常用的低壓電器:控制電器有接觸器、繼電器、起動(dòng)器、主令電器等。配電電器有斷路器、熔斷器、刀開關(guān)等。執(zhí)行電器有電磁鐵、電磁閥、電磁離合器等。2. 答:根據(jù)交流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性和直流電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性,對(duì)于一般的交流電磁機(jī)構(gòu)，在線圈通電而銜鐵尚未吸合瞬間，電流將達(dá)到吸合后額定電流的幾倍甚至十幾倍,而直流電磁機(jī)構(gòu)中銜鐵閉合前后激磁線圈的電流不變 3. 答:機(jī)械性拉弧、雙斷口滅弧、磁吹滅弧、滅弧柵滅弧、利用有機(jī)固體介質(zhì)的狹縫滅

2、弧、利用真空滅弧。 4.答：主要有觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、各種脫扣器和開關(guān)機(jī)構(gòu)等組成。脫扣器包括過電流脫扣器、失壓（欠壓）脫扣器、熱脫扣器、分勵(lì)脫扣器和自由脫扣結(jié)構(gòu)。開關(guān)是靠操作機(jī)構(gòu)手動(dòng)或電動(dòng)合閘的。觸點(diǎn)閉合后，自由脫扣器機(jī)構(gòu)將觸點(diǎn)鎖在合閘位置上。當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，通過各自的脫扣器使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，自動(dòng)跳閘，實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，過電流脫扣器的銜鐵吸合，使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，主觸點(diǎn)斷開主電路；當(dāng)電路過載時(shí)，熱脫扣器的熱元件發(fā)熱使雙金屬片上彎曲，推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作；當(dāng)電路欠電壓時(shí)，欠電壓脫扣器的銜鐵釋放，也使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作；分勵(lì)脫扣器則作為遠(yuǎn)距離控制用，在正常工作時(shí)，其線圈是

3、斷電的，在需要距離控制時(shí)，按下起動(dòng)按鈕，使線圈通電，銜鐵帶動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使主觸點(diǎn)斷開。 5. 答：對(duì)于單相交流電磁機(jī)構(gòu)，由于磁通是交變的，當(dāng)磁通過零時(shí)吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力彈簧的作用下將被拉開。磁通過零后吸力增大，當(dāng)吸力大于反力時(shí)，銜鐵又吸合。由于交流電源頻率的變化，銜鐵的吸力隨之每個(gè)周波二次過零，因而銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)與噪聲，甚至使鐵芯松散。因此交流接觸器鐵芯端面上都安裝一個(gè)銅制的分磁環(huán)（或稱短路環(huán)），使鐵芯通過2個(gè)在時(shí)間上不相同的磁通1和2，作用在銜鐵上的力是1+2的合力，合力始終超過其反力，銜鐵的振動(dòng)現(xiàn)象就消失了。6. 答：不會(huì)動(dòng)作。熱繼電器提供過載保護(hù),較大的起動(dòng)電流維持時(shí)

4、間很短,熱繼電器達(dá)不到動(dòng)作值7. 答:熔斷器提供短路保護(hù),熱繼電器提供過載保護(hù)，短路保護(hù)和過載保護(hù)的用途不同。短路保護(hù)是當(dāng)電路出現(xiàn)短路或嚴(yán)重過載時(shí)切斷電路的一種保護(hù)電器，反應(yīng)速度較快；過載保護(hù)的作用時(shí)當(dāng)電路長(zhǎng)時(shí)間過載時(shí)，為了防止電路元器件損壞而切斷電路的一種保護(hù)電器，反應(yīng)速度較慢。當(dāng)電路出現(xiàn)過載的時(shí)候，如果沒用過載保護(hù)，負(fù)載會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間過載而損壞，這時(shí)候熔斷器不能熔斷，起不到保護(hù)作用。所以電路中已經(jīng)有了短路保護(hù)還需要有過載保護(hù)。 8. 答:接觸器有主觸點(diǎn),串接在主電路中,而中間繼電器沒有，中間繼電器用于頻繁地接通、斷開小電流控制電路。接觸器頻繁地接通、斷開交直流主電路。9. 答:固態(tài)繼電器的優(yōu)點(diǎn)

5、:1）高壽命，高可靠; 2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好;3）快速轉(zhuǎn)換;4）電磁干擾小.盡管固態(tài)繼電器有許多優(yōu)點(diǎn)，但與傳統(tǒng)的繼電器相比，仍有不足之處，如漏電流大，接觸電壓大，觸點(diǎn)單一，使用范圍窄，過載能力差及價(jià)格偏高等。10.答:有額定電壓、額定電流、極數(shù)、脫扣器類型及其整定電流范圍、分?jǐn)嗄芰?、?dòng)作時(shí)間等。11. 答:（1）熔體額定電流的選擇1）對(duì)于照明和電熱設(shè)備等阻性負(fù)載電路的斷路保護(hù)，熔體的額定電流應(yīng)稍大于或等于負(fù)載的額定電流。2）由于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流很大，必須考慮啟動(dòng)時(shí)，熔絲不能斷，因此熔體的額定電流選得要大些。單臺(tái)電動(dòng)機(jī)：熔體額定電流=（1.52.5）×電動(dòng)機(jī)

6、額定電流多臺(tái)電動(dòng)機(jī)：熔體額定電流=（1.52.5）×容量最大的電動(dòng)機(jī)額定電流+其余電動(dòng)機(jī)額定電流之和降壓?jiǎn)?dòng)電動(dòng)機(jī)：熔體額定電流=（1.52.0）×電動(dòng)機(jī)額定電流直流電動(dòng)機(jī)和繞線式電動(dòng)機(jī)：熔體額定電流=（1.21.5）×電動(dòng)機(jī)額定電流（2）熔斷器的選擇熔斷器的額定電壓和額定電流應(yīng)不小于線路的額定電壓和所裝熔體的額定電流。熔斷器的類型根據(jù)線路要求和安裝條件而定。12.答:由于熱繼電器是串聯(lián)在電機(jī)主電路中的，所以其通過的電流就是線電流。對(duì)于Y形接法，當(dāng)電路發(fā)生缺相運(yùn)行時(shí)，另兩相電流明顯增大，流過熱繼電器的電流等于電動(dòng)機(jī)相（繞組）電流，熱繼電器可以起到保護(hù)作用。而對(duì)于形

7、接法，電動(dòng)機(jī)的相電流小于線電流，熱繼電器是按線電流來整定的，當(dāng)電路發(fā)生缺相運(yùn)行時(shí)，另兩相電流明顯增大，但不至于超過線電流值或超過的數(shù)值有限，這時(shí)熱繼電器就不會(huì)動(dòng)作，也就起不到保護(hù)作用。所以，對(duì)于形接法的電路必須采用帶缺相保護(hù)裝置的熱繼電器。13. 答:不能，應(yīng)采用溫度繼電器。因?yàn)闊崂^電器是根據(jù)定子電流是否過載而動(dòng)作的保護(hù)電器，而溫度繼電器是根據(jù)溫度變化而動(dòng)作的保護(hù)元件。當(dāng)通風(fēng)不良或環(huán)境溫度過高而使電動(dòng)機(jī)繞組溫度過高時(shí)，不會(huì)使熱繼電器動(dòng)作，而溫度繼電器會(huì)快速動(dòng)作切斷控制電路，起到保護(hù)作用，并且當(dāng)電動(dòng)機(jī)繞組溫度或介質(zhì)溫度冷卻到復(fù)位溫度時(shí)，溫度繼電器又能自動(dòng)復(fù)位重新接通控制電路。14.答: 電磁閥分

8、類方法很多，按電源種類分有直流電磁閥、交流電磁閥、交直流電磁閥、自鎖電磁閥等；按用途分有控制一般介質(zhì)（氣體、流體）電磁閥、制冷裝置用電磁閥、蒸汽電磁閥、脈沖電磁閥等；按工作原理分有直動(dòng)式電磁閥、分布直動(dòng)式電磁閥、先導(dǎo)式電磁閥等；按使用環(huán)境分有一般用、戶外用、防爆用電磁閥等。各種電磁閥還可分為二通、三通、四通、五通等規(guī)格，還可分為主閥和控制閥等。15.答:銜鐵是否能夠正常工作，是由電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性與反力特性決定的。電磁機(jī)構(gòu)使銜鐵吸合的力與氣隙長(zhǎng)度的關(guān)系曲線稱為吸力特性。它隨勵(lì)磁電流種類（交流或直流）、線圈連接方式（串聯(lián)或并聯(lián)）的不同而有所差異。電磁機(jī)構(gòu)使銜鐵釋放（復(fù)位）的力與氣隙長(zhǎng)度的關(guān)系曲線

9、稱為反力特性。反力的大小與作用彈簧、摩擦阻力以及銜鐵質(zhì)量有關(guān)。欲使電磁銜鐵可靠吸合，在整個(gè)吸合過程中，吸力需大于反力，這樣才能保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠動(dòng)作。16.答:為了便于檢索電路，方便閱讀，可以在各種幅面的圖紙上進(jìn)行分區(qū)。按照規(guī)定，分區(qū)數(shù)應(yīng)該是偶數(shù)，每一分區(qū)的長(zhǎng)度一般不小于25 mm，不大于75mm。每個(gè)分區(qū)內(nèi)豎邊方向用大寫拉丁字母，橫邊方向用阿拉伯?dāng)?shù)字分別編號(hào)。編號(hào)的順序應(yīng)從標(biāo)題欄相對(duì)的左上角開始。編號(hào)寫在圖紙的邊框內(nèi)，是為了便于檢索電氣線路，方便閱讀分析而設(shè)置的。在編號(hào)下方和圖面的上方設(shè)有功能、用途欄，用于注明該區(qū)域電路的功能和作用，以利于理解全電路的工作原理17.答:全壓起動(dòng)是指起動(dòng)時(shí)加在電

10、動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓為額定電壓，也稱直接起動(dòng)。全壓起動(dòng)需要滿足下述條件中的一個(gè)： 1）容量在7.5kW以下的三相異步電動(dòng)機(jī)，均可采用直接起動(dòng)。 2）電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)瞬間造成的電網(wǎng)電壓降不大于電源電壓正常值的10，對(duì)于不經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)可放寬到15。 3）也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式粗略估算電動(dòng)機(jī)是否可以直接起動(dòng)。18.答:19.答:正常運(yùn)行為聯(lián)接且容量較大的電動(dòng)機(jī)可以采用Y-降壓起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組接成Y形聯(lián)接，每相繞組的電壓由額定380V降為220V，起動(dòng)電流降為形聯(lián)接起動(dòng)電流的1/3。待轉(zhuǎn)速升高到額定轉(zhuǎn)速時(shí)改為形聯(lián)接，直到穩(wěn)定運(yùn)行。星形三角形起動(dòng)方法的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩只有全壓起動(dòng)的1/3，所以這種起動(dòng)控

11、制線路只適用于輕載或空載起動(dòng)場(chǎng)合。 20.答案:合QS按下SB2（反向）KA4線圈得電，觸點(diǎn)動(dòng)作KM2線圈得電，觸點(diǎn)動(dòng)作，n>120r/min自鎖電動(dòng)機(jī)串R運(yùn)行繼電器KS2觸點(diǎn)動(dòng)作KA2線圈得電，觸點(diǎn)動(dòng)作KM4線圈得電，觸點(diǎn)動(dòng)作短接電阻R,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速反向停車制動(dòng)：串R反接制動(dòng)KM3失電，觸點(diǎn)動(dòng)作KM1得電，觸點(diǎn)動(dòng)作KA4失電，觸點(diǎn)動(dòng)作KM2失電，觸點(diǎn)動(dòng)作按下SB1 轉(zhuǎn)速下降n<90r/minKS2觸點(diǎn)斷開KA2線圈失電，觸點(diǎn)動(dòng)作KM1線圈失電，觸點(diǎn)動(dòng)作電動(dòng)機(jī)停機(jī)21. 答案:1）能同時(shí)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)和同時(shí)停止。2） 能分別控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止。22. 答

12、案:1）實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2） 工作臺(tái)到達(dá)兩端終點(diǎn)時(shí)停留5s之后再自動(dòng)返回，并進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。23. 答案:24. 答案:25.答案 26. 答案: 27.答案： 變頻器一般由主電路和控制電路兩大部分組成。主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分。控制電路的主要作用是將檢測(cè)到的各種信號(hào)送至運(yùn)算電路，使運(yùn)算電路能夠根據(jù)要求為主電路提供必要的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)提供必要的保護(hù)。此外，控制電路還提供A/D、D/A等外部接口，接收/發(fā)送多種形式的外部信號(hào)，并給出系統(tǒng)內(nèi)部工作狀態(tài)，以使調(diào)速系統(tǒng)能夠和外部設(shè)備配合進(jìn)行各種高性能的控制。28.答案：V/F控制方式的特點(diǎn)：1）它是最簡(jiǎn)單的一

13、種控制方式，不用選擇電動(dòng)機(jī)，通用性優(yōu)良。2）與其他控制方式相比，在低速區(qū)內(nèi)電壓調(diào)整困難，故調(diào)速范圍窄，通常在110左右的調(diào)速范圍內(nèi)使用。3）急加速、減速或負(fù)載過大時(shí)，抑制過電流能力有限。4）不能精密控制電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度，不適合用于同步運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)合。矢量控制變頻器特點(diǎn)：1）需要使用電動(dòng)機(jī)參數(shù)，一般用做專用變頻器；2）調(diào)速范圍1：100以上；3）速度響應(yīng)性極高，適合于急加、減速運(yùn)轉(zhuǎn)和連續(xù)4象限運(yùn)轉(zhuǎn)，能適用任何場(chǎng)合。29.答案： 電氣控制系統(tǒng)分析的任務(wù)就是通過對(duì)各種技術(shù)資料的分析，掌握電氣控制電路的工作原理、技術(shù)指標(biāo)、使用方法和維護(hù)要求等。應(yīng)分析內(nèi)容和應(yīng)達(dá)到的要求如下。1.設(shè)備說明書設(shè)備說明書由機(jī)械（包括

14、液壓部分）與電氣兩部分組成。分析時(shí)首先閱讀這兩部分說明書，重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：1）設(shè)備的結(jié)構(gòu)，機(jī)械、液壓、氣動(dòng)部分的傳動(dòng)方式與工作原理。2）電氣傳動(dòng)方式，電動(dòng)機(jī)與執(zhí)行電器的數(shù)目、規(guī)格型號(hào)、安裝位置與控制要求。3）設(shè)備使用方法，各操作手柄、開關(guān)、旋鈕、指示裝置的布置及在控制線路中的作用。2.電氣控制原理圖電氣控制原理圖是控制線路分析的中心內(nèi)容。電氣控制原理圖由主電路、控制電路、輔助電路、保護(hù)電路、聯(lián)鎖環(huán)節(jié)及特殊控制電路等部分組成。分析原理圖時(shí)，必須與閱讀其它技術(shù)資料結(jié)合起來。例如，通過閱讀說明書了解電動(dòng)機(jī)與執(zhí)行元件的控制方式及控制作用。分析原理圖時(shí)還可以通過所選用的電器元件的技術(shù)參數(shù)，分析出控制線

15、路的主要參數(shù)，估計(jì)出各部分的電流、電壓值，以便在調(diào)試或檢修中合理地使用儀表。3.電器元件位置圖與電氣設(shè)備安裝接線圖通過閱讀與分析圖紙，了解系統(tǒng)的組成分布狀況，各部分的連接方式，主要電氣部件的布置、安裝要求，導(dǎo)線和穿線管的規(guī)格型號(hào)等。這是制造、安裝、調(diào)試和維護(hù)電氣設(shè)備必須的技術(shù)資料。在調(diào)試、檢修中可通過位置圖和接線圖方便地找到各種電器元件和測(cè)試點(diǎn)，進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)試和維修保養(yǎng)。30. 答案： 分析主電路無論線路設(shè)計(jì)還是線路分析都是先從主電路入手。主電路的作用是保證整機(jī)拖動(dòng)要求的實(shí)現(xiàn)。從主電路的構(gòu)成可分析出電動(dòng)機(jī)或執(zhí)行電器的類型、工作方式、起動(dòng)、轉(zhuǎn)向、調(diào)速、制動(dòng)等控制要求與保護(hù)要求等內(nèi)容。 分析控制電

16、路主電路的各種控制要求是由控制電路來實(shí)現(xiàn)的，運(yùn)用“化整為零”、“順藤摸瓜”的原則，將控制電路按功能劃分為若干個(gè)局部控制線路，從電源和主令信號(hào)開始，經(jīng)過邏輯判斷，寫出控制流程，以簡(jiǎn)便明了的方式表達(dá)出電路的自動(dòng)工作過程。 分析輔助電路輔助電路包括執(zhí)行元件的工作狀態(tài)顯示、電源顯示、參數(shù)測(cè)定、照明和故障報(bào)警等。這部分電路具有相對(duì)獨(dú)立性，起輔助作用但又不影響主要功能。輔助電路中很多部分是受控制電路中的元件來控制的。 分析聯(lián)鎖和保護(hù)環(huán)節(jié)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)于安全性、可靠性有很高的要求，實(shí)現(xiàn)這些要求，除了合理地選擇拖動(dòng)、控制方案外，在控制線路中還設(shè)置了一系列電氣保護(hù)和必要的電氣聯(lián)鎖。在電氣控制原理圖的分析過程中，電氣

17、聯(lián)鎖與電氣保護(hù)環(huán)節(jié)是一個(gè)重要內(nèi)容，不能遺漏。 分析特殊控制環(huán)節(jié) 在某些電氣控制線路中，還設(shè)置了一些與主電路、控制電路關(guān)系不密切，相對(duì)獨(dú)立的某些特殊環(huán)節(jié)。如產(chǎn)品計(jì)數(shù)裝置、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、晶閘管觸發(fā)電路、自動(dòng)調(diào)溫裝置等。這些部分往往自成一個(gè)小系統(tǒng)，其讀圖分析的方法可參照上述分析過程，并靈活運(yùn)用所學(xué)過的電子技術(shù)、變流技術(shù)、自控原理、檢測(cè)與轉(zhuǎn)換等知識(shí)逐一分析。（6）總體檢查經(jīng)過“化整為零”， 逐步分析了每一局部電路的工作原理以及各部分之間的控制關(guān)系之后，還必須用“集零為整”的方法檢查整個(gè)控制線路，看是否有遺漏。特別要從整體角度去進(jìn)一步檢查和理解各控制環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，以達(dá)到正確理解原理圖中每一個(gè)電氣元器件

18、的作用。31.答案：1）分析C650臥式車床的工作過程（1）主電路分析圖1-94所示的主電路中有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，隔離開關(guān)QS將380V的三相電源引入。電動(dòng)機(jī)M1的接線分為三部分：第一部分由正反轉(zhuǎn)控制交流接觸器KM1和KM2的兩個(gè)主觸點(diǎn)構(gòu)成電動(dòng)機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)接線；第二部分為電流表A經(jīng)電流互感器TA接在電動(dòng)機(jī)M1的主回路上，監(jiān)視電動(dòng)機(jī)繞組工作時(shí)的電流變化。為防止電流表被起動(dòng)時(shí)的沖擊電流損壞，利用時(shí)間繼電器KT的延時(shí)斷開的常閉觸點(diǎn)，在起動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)將電流表A暫時(shí)短接掉；第三部分為串聯(lián)電阻控制部分，交流接觸器KM3的主觸點(diǎn)控制限流電阻R的接入和切除。在進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)，為防止連續(xù)的起動(dòng)電流造成電動(dòng)機(jī)過載，

19、串入限流電阻R保證電路設(shè)備正常工作。速度繼電器KS的速度檢測(cè)部分與電動(dòng)機(jī)的主軸同軸相聯(lián)，在停車制動(dòng)過程中，當(dāng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于KS的動(dòng)作值時(shí)，其常開觸點(diǎn)可將控制電路中反接制動(dòng)的相應(yīng)電路切斷，完成制動(dòng)停車。電動(dòng)機(jī)M2由交流接觸器KM4控制其主電路的接通和斷開。電動(dòng)機(jī)M3由交流接觸器KM5控制。為保證主電路的正常運(yùn)行，主電路中還設(shè)置了熔斷器的短路保護(hù)環(huán)節(jié)和熱繼電器的過載保護(hù)環(huán)節(jié)。（2）控制電路分析電源：由控制變壓器TC（380V/110V,36V）的接線和參數(shù)標(biāo)注可知各接觸器、繼電器線圈電壓等級(jí)為AC110V，照明AC36V安全電壓由主令開關(guān)SA控制。主電動(dòng)機(jī)M1控制：正向點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)：合QS按下SB2KM1線圈得電 KM主觸點(diǎn)閉合M1串R運(yùn)行短接RKA線圈得電,輔助KM3主觸點(diǎn)閉合KM3輔助觸點(diǎn)動(dòng)作正向