工廠電氣控制設(shè)備第1.2章習(xí)題解答

第一章習(xí)題解答1.1如何區(qū)分直流電磁系統(tǒng)和交流電磁系統(tǒng)？如何區(qū)分電壓線圈和電流線圈？答：直流電磁鐵鐵心由整塊鑄鐵鑄成，而交流電磁鐵的鐵心則用硅鋼片疊成，以減小鐵損。直流電磁鐵僅有線圈發(fā)熱，線圈匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)，制成細(xì)長(zhǎng)形，且不設(shè)線圈骨架，鐵心與線圈直接接觸，利于線圈的散熱。交流電磁鐵由于鐵心和線圈均發(fā)熱，所以線圈匝數(shù)少，導(dǎo)線粗，制成短粗形，吸引線圈設(shè)有骨架，且鐵心與線圈隔離，利于鐵心與線圈的散熱。1.2交流電磁系統(tǒng)中短路環(huán)的作用是什么？三相交流電磁鐵有無(wú)短路環(huán)？為什么？答：交流接觸器線圈通過(guò)的是交變電流，電流正負(fù)半波要經(jīng)過(guò)零點(diǎn)，在電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)線圈電磁吸力接近于零，如此動(dòng)鐵芯會(huì)與靜鐵芯發(fā)生振動(dòng)和噪聲。在鐵心端面上開(kāi)槽安放短路環(huán)后，交變的磁通使得短路環(huán)產(chǎn)生同頻交變感應(yīng)電流，該電流使短路環(huán)內(nèi)產(chǎn)生與鐵心磁通變化相反的逆磁通。如此在鐵心端面上，短路環(huán)內(nèi)的磁通與環(huán)外磁通在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)，避免了吸力過(guò)零產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)現(xiàn)象。沒(méi)有短路環(huán)，因?yàn)槎搪翻h(huán)是在電流過(guò)零時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流維持鐵芯吸合，三相交流電磁鐵一相電流過(guò)零時(shí)其余兩相不為零，鐵芯還是吸合的，因此不再需要短路環(huán)。1.3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，將發(fā)什么問(wèn)題？為什么？答：交流電磁線圈誤接入對(duì)應(yīng)直流電源,時(shí)間長(zhǎng)了有可能將線圈燒掉，因?yàn)榻涣骶€圈的電感一般很大，其電阻阻值較小，所以當(dāng)通直流電源后，電流會(huì)很大，電磁閥不會(huì)動(dòng)作。直流電磁線圈誤接入對(duì)應(yīng)交流電源，不會(huì)有什么影響，因?yàn)橹绷麟姶啪€圈的阻值大，相應(yīng)的電感也大，一般比交流電磁線圈的大。1.4電弧是如何產(chǎn)生的？有哪些危害？直流電弧與交流電弧各有什么特點(diǎn)？低壓電器中常用的滅弧方式有哪些？答：開(kāi)關(guān)觸頭在大氣中斷開(kāi)電路時(shí)，如果電路的電流超過(guò)0.25～1A，電路斷開(kāi)后加在觸頭間的電壓超過(guò)12～20V，則在觸頭間隙（又稱弧隙）中便會(huì)產(chǎn)生一團(tuán)溫度極高、發(fā)出強(qiáng)光和能夠?qū)щ姷慕茍A柱形的氣體。電弧的危害：(1)延長(zhǎng)了切斷故障的時(shí)間；(2)高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；(3)形成飛弧造成電源短路事故；(4)電弧是造成電器的壽命縮短的主要原因。1.4電弧是如何產(chǎn)生的？有哪些危害？直流電弧與交流電弧各有什么特點(diǎn)？低壓電器中常用的滅弧方式有哪些？交流是成正弦變化的，當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)總會(huì)有某一時(shí)刻電流為零，此時(shí)電流熄滅。直流電弧由于其不過(guò)零點(diǎn)，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)不能斷開(kāi)電弧，與交流電相比，直流電弧不易熄滅。機(jī)械性拉弧、磁吹式滅弧、窄縫滅弧、柵片滅弧法、固體產(chǎn)氣滅弧、石英砂滅弧、油吹滅弧、氣吹滅弧等。1.5接觸器的主要結(jié)構(gòu)有哪些？交流接接觸器和直流接觸器如何區(qū)分？答：接觸器的結(jié)構(gòu)主要由電磁系統(tǒng)，觸頭系統(tǒng)，滅弧裝置和其他部件等組成。直流接觸器與交流接觸器相比，直流接觸器的鐵心比較小,線圈也比較小,交流電磁鐵的鐵心是用硅鋼片疊柳而成的。線圈做成有支架式,形式較扁。因?yàn)橹绷麟姶盆F不存在電渦流的現(xiàn)象，區(qū)分方式如下：(1)銘牌：AC是交流，DC是直流；(2)滅弧罩：交流接觸器設(shè)有滅弧裝置，以便迅速切斷電弧，免于燒壞主觸頭，大的有滅弧柵片。直流接觸器由于直流電弧比交流電弧難以熄滅，直流接觸器常采用磁吹式滅弧裝置滅弧；(3)極數(shù)：交流的主極為三、直流的主極為二；(4)線圈的鐵芯和銜鐵：交流的為分片硅鋼片、直流為整體式）。1.6交流接觸器在銜鐵吸合時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生沖擊電流，為什么？直流接觸器會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象嗎？為什么？答：交流接觸器的線圈是一個(gè)電感，是用交流電工作的。吸合前線圈內(nèi)部沒(méi)有鐵心，電感很小，阻抗也就很小，所以電流大；吸合后鐵心進(jìn)入線圈內(nèi)部，電感量增大，阻抗增大，所以電流就降下來(lái)了。直流接觸器工作電流主要取決于其內(nèi)部電阻，所以不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流。1.7中間繼電器的作用是什么？中間繼電器與接觸器有何異同？答：中間繼電器的作用是將一個(gè)輸入信號(hào)變成多個(gè)輸出信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)放大即增大觸頭容量的繼電器。中間繼電器的觸頭對(duì)數(shù)多，觸頭容量較大（額定電流5A～10A），動(dòng)作靈敏。其主要用途是當(dāng)其它繼電器的觸頭對(duì)數(shù)或觸頭容量不夠時(shí)，可借助中間繼電器來(lái)擴(kuò)大觸頭數(shù)目，起到中轉(zhuǎn)或變換作用；接觸器觸點(diǎn)有主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)之分，而中間繼電器沒(méi)有主、輔助觸點(diǎn)之分。1.8對(duì)于星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī)能否用一般三相結(jié)構(gòu)熱繼電器作斷相保護(hù)？為什么？對(duì)于三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī)必須使用三相具有斷相保護(hù)的熱繼電器，對(duì)嗎？答：可以。因?yàn)闊崂^電器內(nèi)部有雙金屬片。當(dāng)電機(jī)電源缺相時(shí)，包括機(jī)械方面的原因造成機(jī)堵轉(zhuǎn)，電機(jī)的電流會(huì)增加。電流增加使金屬片受熱到一定程度，根據(jù)熱膨脹系數(shù)的不同金屬片會(huì)分開(kāi)。從而來(lái)斷開(kāi)熱繼電器的輔助觸頭，被控制的接觸器會(huì)釋放，切斷電源，熱繼電器有過(guò)熱過(guò)載保護(hù)，保護(hù)電機(jī)不會(huì)因?yàn)殡娏鞯脑黾颖粺龎摹１仨毷褂萌嗑哂袛嘞啾Ｗo(hù)的熱繼電器。三角形接法的電動(dòng)機(jī)，線電流是相電流的1.732倍。當(dāng)發(fā)生斷相時(shí)，線電流等于相電流。同樣的相電流下，斷相時(shí)的線電流較小，造成普通熱繼電器在斷相時(shí)保護(hù)靈敏度下降，因此要用斷相熱繼電器才行。1.9試比較電磁式時(shí)間繼電器、空氣阻尼式時(shí)間繼電器、電動(dòng)式時(shí)間繼電器與電子式時(shí)間繼電器的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合？答：1、電磁式時(shí)間繼電器是根據(jù)電磁阻尼原理產(chǎn)生延時(shí)的,延時(shí)時(shí)間短(0.3~1.6s)，但它結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，通常用在斷電延時(shí)場(chǎng)合和直流電路中。2、空氣阻尼式時(shí)間繼電器又稱為氣囊式時(shí)間繼電器，它是根據(jù)空氣壓縮產(chǎn)生的阻力來(lái)進(jìn)行延時(shí)的，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，延時(shí)范圍大(0.4~180s)，但延時(shí)精確度低。3、電動(dòng)式時(shí)間繼電器的原理與鐘表類(lèi)似，它是由內(nèi)部電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)而獲得延時(shí)的。這種繼電器延時(shí)精度高，延時(shí)范圍寬(0.4~72h)，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價(jià)格很貴。

4、電子式時(shí)間繼電器又稱為晶體管式時(shí)間繼電器，它是利用延時(shí)電路來(lái)進(jìn)行延時(shí)的，這種繼電器精度高，體積小。1.10在電動(dòng)機(jī)的控制電路中，熱繼電器與熔斷器各起什么作用？?jī)烧吣芊窕ハ嗵鎿Q？為什么？答：熱繼電器主要是起到過(guò)載保護(hù)作用還有因三相電流不平衡、缺相引起的過(guò)載保護(hù)，而保險(xiǎn)絲主要起短路保護(hù)作用和限流保護(hù)。降壓?jiǎn)?dòng)方法：籠型異步電動(dòng)機(jī)：(1)定子繞組中串接電阻降壓起動(dòng)；特點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，加速平滑，但電阻損耗大。場(chǎng)合：電動(dòng)機(jī)容量不大，起動(dòng)不頻繁且平穩(wěn)。(2)Y/△降壓起動(dòng)特點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，僅為額定值的1/3；轉(zhuǎn)矩特性差(起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降為原來(lái)的l／3)。場(chǎng)合：電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)定子繞組必須△接，輕載起動(dòng)。(3)自耦變壓器降壓起動(dòng)；特點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大(60%、80%抽頭)，損耗低，但設(shè)備龐大成本高。場(chǎng)合：重載起動(dòng)。(4)延邊三角形降壓起動(dòng)。特點(diǎn)：起動(dòng)時(shí)，定子繞組接成延邊三角形，以減小起動(dòng)電流，待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，再換接成三角形，使電動(dòng)機(jī)在全壓下運(yùn)行。場(chǎng)合：要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的場(chǎng)合繞線式異步電動(dòng)機(jī)：(1)轉(zhuǎn)子繞組串電阻降壓起動(dòng)；特點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)前，啟動(dòng)電阻全部接入電路，隨啟動(dòng)過(guò)程可將電阻逐段切除。場(chǎng)合：不可逆軋機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)、高爐料車(chē)卷?yè)P(yáng)等。(2)轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器降壓?jiǎn)?dòng)。頻敏變阻器的特點(diǎn)是其電阻隨轉(zhuǎn)速上升而自動(dòng)減小。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，制造容易，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，能自動(dòng)操作等。場(chǎng)合：無(wú)適用于大、中容量電動(dòng)機(jī)的重載起動(dòng)。11.試設(shè)計(jì)按時(shí)間原則控制的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)串電抗器降壓?jiǎn)?dòng)控制線路？15.設(shè)計(jì)一個(gè)控制線路，三臺(tái)籠型異步電動(dòng)機(jī)工作情況如下：M1先啟動(dòng)，經(jīng)10s后M2自行啟動(dòng)，運(yùn)行30s后M1停機(jī)并同時(shí)使M3自啟動(dòng)，再運(yùn)行30s后全部停機(jī)？17.什么叫反接制動(dòng)？什么叫能耗制動(dòng)？各有什么特點(diǎn)及適用場(chǎng)合？答：反接制動(dòng)：是利用改變電動(dòng)機(jī)電源的相序，使定子繞組產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的一種制動(dòng)方法。特點(diǎn)：制動(dòng)力強(qiáng)、停轉(zhuǎn)迅速、無(wú)需直流電源；缺點(diǎn)是制動(dòng)過(guò)程沖擊大，電能消耗多應(yīng)用場(chǎng)合：不經(jīng)常啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)容量不大(10KW以下)的設(shè)備。能耗制動(dòng)：即在電動(dòng)機(jī)脫離三相