第二章 電氣控制系統(tǒng)答案

何謂高壓電器？何謂低壓電器？解答:高壓電器是工作電壓高于交流1200V或直流1500V的各種電器；低壓電器是工作電壓在交流1200V或直流1500V以上的各種電器。試述電磁式電器的工作原理。解答：電磁式電器的主要由電磁機(jī)構(gòu)和觸頭構(gòu)成，電磁機(jī)構(gòu)由鐵心，銜鐵和吸引線圈組成。當(dāng)在吸引線圈兩端施加一定的電壓或電流時(shí)，在電磁機(jī)構(gòu)的磁路產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)氣隙轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，當(dāng)施加在銜鐵上的電磁吸力大于電磁機(jī)構(gòu)反力時(shí)，銜鐵吸引觸頭，使其閉合。當(dāng)電磁吸力小于電磁機(jī)構(gòu)反力時(shí)，觸頭斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)電路的通斷。電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性和反力特性要如何配合才能保證其可靠工作？解答：電磁機(jī)構(gòu)在銜鐵吸合過(guò)程中，吸力必須大于反力，但不宜過(guò)大，否則會(huì)影響電器的機(jī)械壽命；在銜鐵釋放過(guò)程中，其反力必須大于剩磁吸力才能保證可靠釋放；因此電磁機(jī)構(gòu)的反力特性必須介于電磁吸力特性和剩磁吸力特性之間。改變氣隙的大小或改變釋放彈簧的松緊，是否會(huì)影響電磁鐵的工作？解答：改變氣隙的大小或改變釋放彈簧的松緊，都會(huì)影響電磁鐵的工作。改變氣隙大小會(huì)改變電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性，改變彈簧的松緊會(huì)影響電氣機(jī)構(gòu)的反力特性，二者都可能造成吸力特性和反力特性的協(xié)調(diào)性，進(jìn)而影響電磁機(jī)構(gòu)的斷開(kāi)和閉合，影響器件的正常工作和壽命。為什么可靠性高或頻繁動(dòng)作的控制系統(tǒng)常采用直流電磁機(jī)構(gòu)？解答：電磁機(jī)構(gòu)一般有直流和交流兩類(lèi)。交流電磁機(jī)構(gòu)的勵(lì)磁電流在線圈已通電但銜鐵尚未動(dòng)作時(shí)，其電流遠(yuǎn)大于額定電流。若發(fā)生銜鐵卡住不能吸合或銜鐵頻繁動(dòng)作，交流線圈可能燒毀，而在直流電磁鐵吸合過(guò)程中，電磁吸力逐漸增加，完全吸合時(shí)電磁吸力最大，所以在可靠性高或頻繁動(dòng)作的控制系統(tǒng)，一般采用直流電磁機(jī)構(gòu)。能否將交流電磁線圈接入對(duì)應(yīng)直流電壓源，將直流電磁機(jī)構(gòu)接入對(duì)應(yīng)的交流電壓源？為什么？解答：不能。為什么單相交流電磁鐵要加短路環(huán)？解答：交流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力隨時(shí)間周期性變化。在變化過(guò)程中，當(dāng)電磁吸力小于銜鐵上彈簧的反作用力時(shí)，銜鐵從與鐵心閉合處被拉開(kāi)；當(dāng)電磁吸力大于彈簧反作用力時(shí)，銜鐵又被吸合。如此周而復(fù)始，是銜鐵產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)出噪聲，同時(shí)還會(huì)使鐵心的結(jié)合處有磨損，降低電磁鐵使用壽命。為了消除銜鐵振動(dòng)，在地那次鐵心的某一端添加短路環(huán)。短路環(huán)將鐵心中磁通分成兩部分，產(chǎn)生兩個(gè)有相位偏移的吸力，只要使二者的合成吸力大于彈簧反作用力，就能消除銜鐵影響，進(jìn)而消除噪聲。三相交流電磁鐵有無(wú)短路環(huán)？為什么？解答：無(wú)短路環(huán)。2.9什么是a斑點(diǎn)和接觸斑點(diǎn)？解答：放置在空氣中的金屬導(dǎo)體表面會(huì)覆蓋一層不導(dǎo)電的金屬膜或硫化膜，在實(shí)際的接觸小面中，只有膜被壓破裂的地方才能形成金屬與金屬的直接接觸，實(shí)際上電流只能從這些更小的金屬接觸點(diǎn)通過(guò)，這些能導(dǎo)電的金屬接觸點(diǎn)為導(dǎo)電斑點(diǎn)，國(guó)際上通常稱(chēng)為a斑點(diǎn)。把那些發(fā)生機(jī)械接觸的笑面稱(chēng)為機(jī)械接觸斑點(diǎn)，簡(jiǎn)稱(chēng)接觸斑點(diǎn)。2.10有一對(duì)線接觸的銅觸頭，設(shè)表面未氧化，觸頭壓力為10N,試求觸頭的接觸電阻。解答：利用公式Rj=K（0.102F）-m來(lái)計(jì)算。由查表可知：K=（80?140）x10-6,F=10N，m=0.7，帶入公式即可。接觸電阻是怎樣產(chǎn)生的？如何減小接觸電阻？解答：接觸電阻是收縮電阻與表面膜電阻之和。收縮電阻電阻是由于電阻線在導(dǎo)電斑點(diǎn)附近發(fā)生收縮，會(huì)增加電流流通路徑，從而在接觸內(nèi)表面形成。表面膜電阻是當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)電斑點(diǎn)時(shí)以準(zhǔn)金屬接觸導(dǎo)電斑點(diǎn)間薄膜，使電流受到阻礙而產(chǎn)生。一般通過(guò)減小接觸面粗糙度和增大接觸面壓力來(lái)減小接觸電阻。什么叫熱熔焊？什么叫冷焊？解答：觸頭工作時(shí)因溫度升高而熔化，以致焊在一起無(wú)法正常分開(kāi)的現(xiàn)象稱(chēng)為觸頭的熔焊或熱熔。它分為動(dòng)熔焊和靜熔焊。所謂冷焊是指閉合觸頭未通電時(shí)在室溫或冷態(tài)下出現(xiàn)的粘結(jié)現(xiàn)象。冷焊通常在貴金屬材料之間，如金和合金等制成的小型或高靈敏繼電器觸點(diǎn)中。如何減低觸頭的機(jī)械振動(dòng)？解答：通過(guò)力學(xué)分析可知，適當(dāng)減小動(dòng)觸頭的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度，增大觸頭初壓力或運(yùn)用K值接近1的觸頭材料，可實(shí)現(xiàn)觸頭的無(wú)害振動(dòng)，但要完全消除觸頭接通時(shí)的振動(dòng)式不可能的。什么是觸頭的電磨損？它有哪幾種形式？如何降低橋磨損？解答：將觸頭在分段過(guò)程中，由于存在觸頭間金屬的轉(zhuǎn)移、液態(tài)金屬的濺射及金屬間的擴(kuò)散，會(huì)使觸點(diǎn)表面凹凸不平或出現(xiàn)深坑、凸起、龜裂等觸頭材料轉(zhuǎn)移或損失稱(chēng)為觸頭電磨損。主要有橋磨損和電弧磨損兩種?？赏ㄟ^(guò)如下措施降低橋磨損：（1）在觸頭回路中附加電流回路使觸頭工作中零轉(zhuǎn)移電流下；（2）觸頭采用高溫時(shí)易氧化的金屬或合金，當(dāng)橋折斷后殘樁氧化，觸頭下次閉合時(shí)殘樁絕緣，迫使電流由其他接觸點(diǎn)通過(guò)；（3）在觸頭基底金屬表面鍍一層貴金屬，以限制針刺的高度；（4）用兩種金屬的觸頭組成“補(bǔ)償觸頭對(duì)”，使橋液穩(wěn)度分布接近對(duì)稱(chēng)，減小橋體積。試述電弧對(duì)電器的利與弊。解答：利:可以給電路中磁能的釋放提供場(chǎng)所，從而降低電路開(kāi)斷時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓。弊：電弧會(huì)延長(zhǎng)電路的切斷時(shí)間，電弧的高溫還會(huì)燒壞觸頭，嚴(yán)重時(shí)甚至引起開(kāi)館電器著火和爆炸，形成火災(zāi)，影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。何為電離與消電離？他們各有哪幾種形式？解答：原子被撞擊分裂成帶負(fù)電的電子和帶正電的離子的過(guò)程稱(chēng)為電離，主要有撞擊電離和熱電離兩種形式。電離氣體中帶電粒子自身消失或失去電荷轉(zhuǎn)變成中性粒子的現(xiàn)象稱(chēng)為消電離，主要有復(fù)合和擴(kuò)散兩種形式。電弧的本質(zhì)是什么？解答：電弧放電實(shí)際上是自持放電的最終形式。其物理過(guò)程可歸納為：在外加電壓作用下，由陰極區(qū)連續(xù)提供電子流，在弧柱區(qū)產(chǎn)生高溫?zé)犭婋x，最后電子進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)被陽(yáng)極所吸引。因此電弧可以說(shuō)是產(chǎn)生于氣體中的熾熱電流、是高溫氣體中的離子化放電通道，是充滿電離和消電離過(guò)程的熱電統(tǒng)一體。試分析直流滅弧的條件和交流滅弧的條件。解答：直流電弧滅弧條件：u/E-iR。uh為電弧電壓，i為電弧電流，E為外加直流電源電壓，R外加可調(diào)電阻。交流電弧滅弧條件：交流電弧電流過(guò)零后，弧隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)的速度大于弧隙電壓恢復(fù)的速度。什么是近陰極效應(yīng)？它有利于熄滅哪一種電??？解答：在電流過(guò)零后很短時(shí)間內(nèi)，近陰極區(qū)獲得一定值擊穿電壓（弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度，一般為150?250V）的現(xiàn)象稱(chēng)為近陰極效應(yīng)。且電流越小，起始介質(zhì)強(qiáng)度值越高。近陰極效應(yīng)有利于熄滅交流電弧。根據(jù)電弧的電壓方程，試述交流滅弧的滅弧方法。解答：根據(jù)電弧的電壓方程可知，交流滅弧主要有減小恢復(fù)電壓增長(zhǎng)速度和增加介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)速度這兩種方法。增加介質(zhì)強(qiáng)度恢速度方法是通過(guò)金屬柵片將電弧分割成許多短弧，這樣每一個(gè)短弧相當(dāng)于處于一對(duì)電極之中，電流過(guò)零后就產(chǎn)生近陰極效應(yīng)。此時(shí)介質(zhì)強(qiáng)度之和比一對(duì)極下產(chǎn)生的擴(kuò)大了許多倍。當(dāng)外界加在電弧兩端的電壓小于此值時(shí)，電弧在過(guò)零后就不在重燃。減小恢復(fù)電壓增長(zhǎng)速度的方法是在弧隙兩端并聯(lián)一電阻，在弧電流過(guò)零時(shí)，線路電流通過(guò)并聯(lián)電阻分流，則弧隙電流減小，弧隙兩端電壓增長(zhǎng)速度變慢，一直恢復(fù)電壓增長(zhǎng)速度。從分流角度考慮，并聯(lián)電阻值不需太大，但電阻小時(shí)損耗較大，因此一般采用非線性電阻。把觸頭設(shè)計(jì)成雙斷開(kāi)橋式結(jié)構(gòu)有什么好處？解答;觸頭設(shè)計(jì)成橋式雙斷開(kāi)結(jié)構(gòu)一方面有利于電弧拉長(zhǎng)，另一方面使電弧溫度降低，有助于熄滅電弧。兩處斷開(kāi)點(diǎn)相當(dāng)于兩隊(duì)電極，若要使該處電弧熄滅后重燃需要達(dá)到兩倍的擊穿電壓（150?250V）,—般難以達(dá)到，因此可起到滅弧效果。一般根據(jù)需要可將兩個(gè)或三個(gè)極串聯(lián)當(dāng)一個(gè)出點(diǎn)使用，這組出點(diǎn)則變成多斷點(diǎn)，加強(qiáng)了滅弧效果。怎樣才能