1、 习题及答案 电气控制及 PLC 应用 第一部分 电气控制部分 项目一 电动机正反转控制线路 1电路中 FU、 KM、 KA、 FR和 SB 分别是什么电器元件的文字符号？ 答：熔断器、接触器、继电器、热继电器、按钮 2鼠笼型异步电动机是如何改变旋转方向的？ 答：改变电动机三相电源的相序即可改变电动机的旋转方向，而改变三相电源的相序只需任意调换电源的两根进线 3什么是互锁（联锁）？什么是自锁？试举例说明各自的作用。 答：自锁：典型的应用是用自己的常开触点与开启按钮并联，锁定回路。即使开启按钮弹开了，由于有自锁触 点的连接，仍可形成回路。这种接法就叫做“自锁”。 互锁：典型的应用是将继电器 A
2、的常闭触点串联在其他回路当中，而其他回路中继电器 B 的常闭触电串联在继电器 A 的回路中。当继电器 A的线圈先得电时，它的常闭触电会断开继电器 B的回路。相反，如果继电器 B 的线圈先得电时，它的常闭触电会断开继电器 A 的回路。这样互相牵制，起到一定的逻辑作用。这种接法就叫“互锁”。 4低压电器的电磁机构由哪几部分组成 ? 答：电磁系统主要由线圈、铁芯（静铁芯）和衔铁（动铁芯） 3部分组成 5熔断器有哪几种类型？试写出各种熔断器的型号。熔断 器在电路中的作用是什么？ 答：熔断器按结构形式分为半封闭插入式、无填料封闭管式、有填料封闭管式、螺旋自复式熔断器等。其中，有填料封闭管式熔断器又分为刀
3、形触点熔断器、螺栓连接熔断器和圆筒形帽熔断器。 瓷插式 RC 螺旋式 RL 有填料式 RT 无填料密封式 RM 快速熔断器RS 熔断器的作用：熔断器是在控制系统中主要用作短路保护的电器，使用时串联在被保护的电路中，当电路发生短路故障，通过熔断器的电流达到或超过某一规定值时，以其自身产生的热量使熔体熔断，从而自动分断电路，起到保护作用。 6熔断器有哪些主要参数？熔断器的额定电 流与熔体的额定电流是不是一样？ （ 1）额定电压（ 2） 额定电流 （ 3）分断能力 （ 4）时间 电流特性 不一样，熔断器的额定电流 与熔体的额定电流是两个不同的概念，通常一个额定电流等级的熔断器可以配用若干个额定电流等
4、级的熔体，但熔体的额定电流不能大于熔断器的额定电流。 7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：不能，熔断器短路保护，热继电器过载保护 8交流接触器主要由哪几部分组成？简述其工作原理。 答： 1）电磁机构 电磁机构由线圈、动铁心 (衔铁 )和静铁心组成，其作用是将电磁能 转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。 （ 2）触点系统 包括主触点和辅助触点。主触点用于通断主电路，通常为三对常开触点。辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，一般常开、常闭各两对。 （ 3）灭弧装置 容量在 10A 以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口
5、触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。 （ 4）其他部件 包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。 电磁式接触器的工作原理 如下：线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或接通线路。线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解除互锁。 9试说明热继电器的工作原理和优缺点。 工作原理：热继电器是由两种不同热膨胀系数的金属片压制组合构成，在通过电流时，造成该双金属体发热膨胀，因膨胀系数
6、不同，致该双金属变形、弯曲，从而断开常闭接点或接通常开接点，起到自动控制的作用。在电动机控制回路中，主要应用热继 电器的常闭接点，其常闭接点串入电动机主控制回路接触器的电磁线圈，通过调节热继电器的动作电流，在电动机超过额定工作电流时，热继电器双金属片能够正常动作，断开接触器电磁线圈，从而断开电动机电源，起到了保护电动机的目的 优缺点：目前使用得比较普遍的还是热继电器。热继电器是上个世纪五十年代初从前苏联引进的金属片机械式电动机过载保护器。它结构简单，价格低廉，在保护电动机过载方面具有反时限特性。但它的保护功能少，无断相保护，对电机发生通风不畅、扫膛、堵转、长期过载、频繁启动等故障也不能起保护作
7、用。此外，热继电器还存在重 复性能差、大电流过载或短路故障后不能再次使用、调整误差大、易受环境温度的影响误动或拒动、功耗大、耗材多、性能指标落后等缺陷。 10图 1-29 所示是两种在控制电路实现电动机顺序控制的电路(主电路略 )，试分析说明各电路有什么特点，能满足什么控制要求。 图 1-29 习题 10 电路图 答：第一个图顺序启动， KM1 必须自锁才能启动 KM2，同时停止 第二个图顺序启动， KM1 必须自锁才能启动 KM2，其中 KM1 的自锁与控制 KM2 的常开触点是分开的，停止时按下 SB12 可以同时停，按下SB22KM2 停止，而 KM1 正常运行 。 11试设计一个控制一
8、台电动机的电路，要求：可正、反转；正、反向点动；具有短路和过载保护 。 项目二 Z3050 摇臂钻床电气控制 1解释 Z3050 型的含义 2 QS、 FU、 KM、 FR、 KT、 2 QS、 FU、 KM、 FR、 KT、 SB、 SQ 是什么电器元件？画出这些电器元件的图 形符号，并写出中文名称 2 QS、 FU、 KM、 FR、 KT、 SB、 SQ 是什么电器元件 ？画出这些电器元件的图 形符号，并写出中文名称。 2 QS、 FU、 KM、 FR、 KT、 SB、 SQ 是什么电器元件？画出这些电器元件的图 形符号，并写出中文名称。 2 QS、 FU、 KM、 FR、 KT、 SB、
9、 SQ 是什么电器元件？画出这些电器元件的图形符号，并写出中文名称。 2 QS、 FU、 KM、 FR、 KT、 SB、 SQ 是什么电器元件？画出这些电器元件的图形符号，并写出中文名称。 3电流继电器在电路中的作用是什么？它和热继电器有何异同？ 电流继电器在电路中作为电动机或线路过载保护或短路保护；热继电器在电路中作为电动机过载保护，但不能作为短路保护用； 电流继电器是根据电流的电磁效应原理工作的，热继电器是根据电流的热效应原理工作的； 电流继电器的是瞬时动作的，热继电器是反时限动作的。 4既然在电动机的主电路中装有熔断器，为什么还要装热继电器 ?装有热继电器是否就可以不装熔断器？为什么？
10、熔断器作为电动机线路的短路保护，热继电器作为电动机的过载保护；当电动机过载电流小，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断，故熔断器不能作为电动机的过载保护；当线路短路时，热继电器热元件发热来不及传递给双金属片，而使热继电器不能动作，故热继电器的能作为线路的短路保护，所以装有热继电器不可以不装熔断器。 5是否可用过电流继电器来作电动机的过载保护？为什么？ 电流继电器不能作为电动机过载保护。 只有流过电流继电器的电流等于它的动作电流时，电流继电器才会动作，而电动机在起动时，起动电 流等于额定电流的 4 7 倍，为了躲过电动机的起动电流，电流继电器的动作值应整定在电动机额定电流的 4 7 倍，当电
11、动机过载时，过载电流不足以使电流继电器动作，而电动机会因过载而烧毁，因此电流继电器不能作为电动机的过载保护。 6 Z3050 型摇臂钻床摇臂不能上升的原因有哪些？ Z3050型摇臂钻床摇臂不能上升的原因有： （ 1）当控制电路正常时，摇臂升降电机坏。 （ 2）摇臂不能放松，放松电路有问题，或机械部分卡死等原因造成摇臂不能上升。 （ 3）当摇臂能放松时，摇臂上升控制电路有问题。 （ 4）在涉及到控制电路有问题时， 有线路的导线连接松动，电路元器件损坏，电气元件触点接触不良等原因。 7位置开关与按钮开关的作用有何异同 位置开关与按钮都是靠外力的作用来使触点动作的，按钮是靠人主观操作，是主令控制；位
12、置开关是靠被控制机械装置来操作，按照预先设定的位置来使触点动作，是位置控制。 8有 2 台电动机 M1 和 M2，要求（ 1） M1 先启动，经过 10 s 后M2 启动；（ 2） M2 启动后， M1 立即停止。试设计其控制线路。 项目三 卧式镗床电气控制线路 1什么是降压启动？三相鼠笼式异步电动机常采用哪些降压启动方法？ 所谓降压启动，就是利用某 些设备或者采用电动机定子绕组换接的方法，降低启动时加在电动机定子绕组上的电压，而启动后再将电压恢复到额定值，使之在正常电压下运行。 三相笼型异步电动机常用的降压启动方法有定子串电阻（或电抗）、 Y 降压、自耦变压器启动几种，虽然方法各异，但目的都
13、是为了减小启动电流。 2 T68 型卧式镗床与 X62W 型铣床的变速冲动有什么不同， T68型卧式镗床在进给时能否变速？ T68 型卧式镗床 .变速冲动控制 : 主电动机 M1 都是以低速起动，便于齿轮啮合。然后过渡到新先定的 转速下运行。若因顶齿而使手柄无法推回时，可来回推动手柄，能过手柄运动中压合，释放行程开关 SQ2，使电动机 M1 瞬间得电、断电，产生冲动，使齿轮在冲动过程在很快啮合，手柄推上。这时变速冲动结束，主轴电动机 M1是新选定的转速下转动 X62W 型铣床的变速冲动主轴变速冲动主轴变速是通过改变齿轮的传动比进行的主轴电动机作瞬时点动，使齿轮系统抖动一下，达到良好啮合；在改变
14、工作台进给速度时，为使齿轮易于啮合，也需要使进给电动机瞬时点动一下。 3 T68 型卧式镗床能低速启动，但不能高速运行，试分析故障的原因。 MI 能低速启动 ，但置“高速”挡时，不能高速运行而自动停机。M1 能低速启动，说明接触器 KM3、 KM1、 KM4 工作正常；而低速启动后不能换成高速运行且自动停机，又说明时间继电器 KT 是工作的，其动断触点（ 13 20）能切断 KM4 线圈支路，而动合触点（ 13 22）不能接通 KM5 线圈支路。因此，应重点检查 KT 的动合触点（ 13 22）；此外，还应检查 KM4 的互锁动断触点（ 22 23）。按此思路，接下去还应检查 KM5 有无故障
15、。 4双速电动机高速运行时通常先低速启动而后转入高速运行，为什么 ? 在高速运行时，先低速起动，后高速（ YY）运 行，以减少启动电流 5简述速度继电器的结构、工作原理及用途。 速度继电器又称反接制动继电器。它的主要结构是由转子、定子及触点三部分组成。 速度继电器工作原理：速度继电器转子的轴与被控电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，定子内的短路导体便切割磁场，产生感应电动势，从而产生电流。此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，于是定子开始转动，当转到一定角度时，装在定子轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子
16、产生的转矩减小，触点在弹簧 作用下复位。 6一台电动机 Y 接法，允许轻载启动，设计满足下列要求的控制电路。 （ 1）采用手动和自动控制降压启动。 （ 2）实现连续运转和点动工作，并且当点动工作时要求处于降压状态工作。 （ 3）具有必要的联锁和保护环 节。 7有一皮带廊全长 40 m，输送带采用 55 kW 电动机进行拖动，试设计其控制电路。设计要求如下。 （ 1）电动机采用 Y 降压启动控制。 （ 2）采用两地控制方式。 （ 3）加装启动预告装置。 （ 4）至少有一个现场紧停开关。 8控制电路工作的准确性和可靠性是电路设计的核心和难点，在设计时必须特别重视。试分析图 3-23 是否合理？如果不合理，试改之。设计本意：按下 SB2， KM1 得电，延时一段时间后， KM2 得电运行， KM1 失电。按下 SB1，整个电路失电。 图 3-23 题 8 图
