现代电气控制及PLC应用技术习题2王永华.pdf

1 1 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 答 因为熔断器的主要作用是作为电路的短路保护元件 而热继电器的主要作用是作为电 动机的长期过载保护元件 所以在电动机的主电路中装有熔断器 还需要装热继电器 不可以 因为熔断器和热继电器的保护功能不同 热继电器具有热惯性 在电路过载时不能 瞬时动作而切断电源 而熔断器可以在电路发生短路故障时瞬时切断电源而起保护作用 试比较交流接触器与中间继电器的相同及不同之处 并说明如果采用 PLC 控制 还需要中间继电器吗 5 分 相同 电磁机构相同 5 分 不相同 用途不同 接触器用于自动接通和断开大电流负荷电路 中间继 电器用于增加控制点数或信号放大 不需要 2 接触器的线圈额定电流和额定电压与接触器的额定电流和接触器的额定电压有何区别 答 线圈的额定电压标注在线包上 与是控制回路的电压一致 其额定电流为额定电压下流过线圈 的电流 而额定电压标注在铭牌上 与主回路的电压一致 其额定电流大于主回路电流 3 在什么情况下中间继电器可以取代接触器启动电动机 答 在控制小功率 轻负载电动机的电路中 4 电动机的启动电流很大 当电动机启动时 热继电器会不会动作 为什么 答 正常情况下不会动作 因为电动机启动的时间比较短 其电流产生的热效应不足以使热继电器 动作 5 空气式时间继电器如何调节延时时间 JST 型时间继电器触头有哪几类 画出他们的图形符号 答 用螺丝刀调节进气孔气隙大小 其触头有如下类型 2 6 熔断器为什么一般不用作过载保护 答 熔断器主要用于短路保护和严重过载保护 只有当线路电流达到熔断器熔断短路一定的时间后 熔断器才熔断 而一般的过载电流远远小于熔断电流 熔断器不会熔断 不能起到过载保护的作用 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 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 3 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 第第 1 章章 电器控制系统常用器件 电器控制系统常用器件 题与题与 1 01 电磁式电器主要由哪几部分组成电磁式电器主要由哪几部分组成 各部分的作用是什么各部分的作用是什么 答 电磁式 的低压电器 就其结构而言 大都由三个主要部分组成 即触头 灭弧装置和电磁机构 触头 触头是一切有触点电器的执行部件电器通过触头的动作来接通或断开被控制电路 触头通常由动 静触点组合而成 灭弧装置 保护触头系统 降低损伤 提高分断能力 保证电器工作安全可靠 电磁机构 电磁机构是电磁式低压电器的感测部件 它的作用是将电磁能量转换成机械能量 带动触头动作使之闭合或断开 从而实现电路的接通或分断 1 02 何 谓 电 磁机构的吸力特性与反力特性何 谓 电 磁机构的吸力特性与反力特性 吸 力 特 性 与 反 力 特 性 之 间 应 满 足吸 力 特 性 与 反 力 特 性 之 间 应 满 足 怎 样 的 配 合 关怎 样 的 配 合 关 系系 答 电磁机构的工作原理常用吸力特性和反力特性来表征 吸力特性 电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称做吸力特性 反力特性 电磁机构使衔铁释放 复位 的力与气隙长度的关系曲线称做反力特性 电磁机构欲使衔铁吸合 在整个吸合过程中 吸力都必须大于反力 但也不能过大 否 则衔铁吸合时运动速度过大 会产生很大的冲击力 使衔铁与铁芯柱端面造成严重的机械磨 损 此外 过大的冲击力有可能使触点产生弹跳现象 导致触点的熔焊或磨损 降低触点的 使用寿命 反映在特性图上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且彼此靠近 如图 1 8 所 示 4 1 直流电磁机构吸力特性 2 交流电磁机构吸力特性 3 反力特性 4 剩磁吸力特性 1 8 吸力特性和反力特性吸力特性和反力特性 对于直流电磁机构 当切断激磁电流以释放衔铁时 其反力特性必须大于剩磁吸力 才 能保证衔铁可靠释放 1 03 单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后 在工作中会出现什么现象单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后 在工作中会出现什么现象 为什么 为什么 答 短路环的作用是把铁芯中的磁通分为两部分 即不穿过短路环的 1和穿过短路环的 2 2为原磁通与短路环中感生电流产生的磁通的叠加 且相位上也滞后 1 电磁机构的吸力 F 为它们产生的吸力 F1 F2的合力 此合力始终大于反力 所以衔铁的振动和噪声就消除 了 单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后 衔铁始终受到反力 Fr 的作用 由于交流磁通 过零时吸力也为零 吸合后的衔铁在反力 Fr 作用下被拉开 磁通过零后吸力增大 当吸力 大于反力时衔铁又被吸合 这样 在交流电每周期内衔铁吸力要两次过零 如此周而复始 使衔铁产生强烈的振动并发出噪声 甚至使铁芯松散 1 04 常用的灭弧方法有哪些常用的灭弧方法有哪些 答 多断点灭弧 磁吹式灭弧 灭弧栅 灭弧罩 1 05 接触器的作用是什么接触器的作用是什么 根据结构特征如何区分交 直流接触器根据结构特征如何区分交 直流接触器 答 接触器是用来接通或分断电动机主电路或其他负载电路的控制电器 用它可以实现频繁 的远距离自动控制 直流电磁机构 因其铁芯不发热 只有线圈发热 所以 直流电磁机构的铁芯通常是用整块 钢材或工程纯铁制成 而且它的激磁线圈制成高而薄的瘦高型 且不设线圈骨架 使线圈与 铁芯直接接触 易于散热 交流电磁机构 由于其铁芯存在磁滞和涡流损耗 这样铁芯和线圈都发热 通常交流电磁机 构的铁芯用硅钢片叠哪而成 而且它的激磁线圈设有骨架 使铁芯与线圈隔离并将线圈制成 短而厚的矮胖型 这样有利于铁芯和线圈的散热 1 06 交 流 接触 器 在 衔铁 吸 合 前 的瞬 间交 流 接触 器 在 衔铁 吸 合 前 的瞬 间 为 什 么会 在 线 圈中 产 生 很 大的 电 流 冲为 什 么会 在 线 圈中 产 生 很 大的 电 流 冲 击击 直 流 接 触直 流 接 触 器会不会出现这种现象器会不会出现这种现象 为什么为什么 答 交流接触器的线圈是一个电感 吸合前线圈内部没有铁心 电感很小 阻抗也就很小 所以电流大 吸合后铁心进入线圈内部 电感量增大 阻抗增大 所以电流就降下来了 直流接触器工作电流主要取决于其内部电阻 所以不会产生冲击电流 5 1 07 交 流 电 磁 线 圈 误 接 入 直 流 电 源 直 流 电 磁 线 圈 误 接 入 交 流 电 源 会 发交 流 电 磁 线 圈 误 接 入 直 流 电 源 直 流 电 磁 线 圈 误 接 入 交 流 电 源 会 发 生 什 么 问 题生 什 么 问 题 为 什 么 为 什 么 答 交流电磁线圈接入直流电源时会通过很大的电流 很快会烧毁 因为交流线圈对交流电 有感抗 而直流电没有感抗 交流线圈只有很小的直流电阻 所以会通过很大的电流 若将直流接触器误接入交流电源上 直流接触器将不能正常工作 因阻抗增大 电流减 小 吸力不足 启动电流降不下去 此外还有涡流存在 1 08 热 继 电 器 在 电 路 中 的 作 用 是 什 么热 继 电 器 在 电 路 中 的 作 用 是 什 么 带 断 相 保 护 和 不 带 断 相 保 护 的 三 相 式 热带 断 相 保 护 和 不 带 断 相 保 护 的 三 相 式 热 继 电 器 各 用继 电 器 各 用 在什么场合在什么场合 答 热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计 实现三相交流电动机的 过载保护 电动机为 Y 形接法可用不带断相保护的三相式热继电器 电动机是 形接法必须采用 带断相保护的热继电器 原理 如果热继电器所保护的电动机为 Y 形接法 当线路发生一相断电时 另外两相电流 便增大很多 由于线电流等于相电流 流过电动机绕组的电流和流过热继电器的电流增加的 比例相同 因此普通的两相或三相热继电器可以对此做出保护 如果电动机是 形接法 发生断相时 由于电动机的相电流与线电流不等 流过电动机 绕组的电流和流过热继电器的电流增加比例不相同 而热元件又串联在电动机的电源进线 中 按电动机的额定电流即线电流来整定 整定值较大 当故障线电流达到额定电流时 在电动机绕组内部 电流较大的那一相绕组的故障电流 将超过额定相电流 便有过热烧毁的危险 所以 三角形接法必须采用带断相保护的热继电 器 1 09 说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处 答 热继电器只做长期的过载保护 而熔断器是做严重过载和短路保护 因此一个较完整的 保护电路 特别是电动机控制电路 应该两种保护都具有 1 10 当 出 现通 风 不 良或 环 境 温 度过 高 而 使 电动 机 过 热时当 出 现通 风 不 良或 环 境 温 度过 高 而 使 电动 机 过 热时 能 否 采用 热 继 电 器能 否 采用 热 继 电 器 进 行 保 护进 行 保 护 为 什么 为 什么 答 不行 热继电器是电流超过设定值后断电 跟电动机过热没关系 要对电动机进行过热 控制 需要用精度较高的温控设备 1 11 中间继电器与接触器有何异同中间继电器与接触器有何异同 答 接触器是一种适用于远距离频繁地接通和断开交直流主电路及大容量控制电路的电器 具有低电压释放保护功能 控制容量大 能远距离控制等优点 在自动控制系统中应用非常 广泛 但也存在噪声大 寿命短等缺点 中间继电器是一种电压继电器 是根据线圈两端电压大小来控制电路通断的控制电器 它的触点数量较多 容量较大 起到中间放大 触点数量和容量 作用 1 12 温度继电器为什么能实现全热保护温度继电器为什么能实现全热保护 答 当电动机发生过电流时 会使其绕组温升过高 当电网电压升高不正常时 即使电动机不过载 也会导 致铁损增加而使铁芯发热 这样也会使绕组温升过高 或者电动机环境温度过高以及通风不 良等 也同样会使绕组温升过高 在这些情况下 只有温度继电器能反映绕组温度并根据绕 组温度进行动作 1 13 感应式速度继电器怎样实现动作的感应式速度继电器怎样实现动作的 用于什么场合用于什么场合 6 答 感应式速度继电器 其转子的轴与被控电动机的轴相连接 当电动机转动时 速度继电 器的转子随之转动 到达一定转速时 定子在感应电流和力矩的作用下跟随转动 到达一定 角度时 装在定子轴上的摆锤推动簧片 动触点 动作 使常闭触点打开 常开触点闭合 当电 动机转速低于某一数值时 定子产生的转矩减小 触点在簧片作用下返回到原来位置 使对 应的触点恢复到原来状态 速 度 继 电 器 主 要 应 用 于 三 相 笼 型 异 步 电 动 机 的 反 接 制 动 中 因 此 又 称 做 反 接 制 动 控 制 器 1 15 熔断器的额定电流 熔体的额定电流和熔体的极限分断电流三者有何区别熔断器的额定电流 熔体的额定电流和熔体的极限分断电流三者有何区别 答 熔断器的额定电流是指所装熔体额定电流的最大值 熔体的额定电流是指熔断器在正常工作时所允许的最大值称为额定值 熔体的极限分断电流是指在额定电压及一定的功率因数 或时间常数 下切断短路电流 的极限能力 必须大于线路中可能出现的最大短路电流 否则就不能获得可靠的短路保护 1 16 控制按钮 转换开关 行程开关 接近开关 光电开关在电路中各起什么作用控制按钮 转换开关 行程开关 接近开关 光电开关在电路中各起什么作用 答 控制按钮简称按钮 在控制电路中用于手动发出控制信号以控制接触器 继电器等 转换开关是一种多挡式 控制多回路的主令电器 转换开关广泛应用于各种配电装置的 电源隔离 电路转换 电动机远距离控制等 行程开关又称做限位开关 是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制命令的 主令电器 行程开关用于控制生产机械的运动方向 速度 行程大小或位置的一种自动控制器件 行程开关广泛应用于各类机床 起重机械以及轻工机械的行程控制 当生产机械运动到某一 预定位置时 行程开关通过机械可动部分的动作 将机械信号转换为电信号 以实现对生产 机械的制 限制它们的动作和位置 借此对生产机械给以必要的保护 接近开关又称做无触点行程开关 当某种物体与之接近到一定距离时就发出动作信号 它不像机械行程开关那样需要施加机械力 而是通过其感辨头与被测物体间介质能量的变化 来获取信号 用于高速计数 测速 液面控制 检测金属体的存在 零件尺寸以及无触点按 钮等 光电开关已被用做物位检测 液位控制 产品计数 宽度判别 速度检测 定长剪切 孔洞识别 信号延时 自动门传感 色标检出以及安全防护等诸多领域 2 章章 电气控制线路基础电气控制线路基础 题与题与题题 2 05 星形星形三角形降压启动方法有什么特点并说明其适用场合三角形降压启动方法有什么特点并说明其适用场合 答 正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机 可采用星形 三角形降压启动方式 来限制启动电流 星形 三角形降压启动的特点 1 启动时将电动机定子绕组接成星形 当转速接近额定转速时 定子绕组改接成三角形 使电动机在额定电压下正常运转 2 启动时将电动机定子绕组接成星形 加到电动机的每相绕组上的电压为额定值的31 3 星形启动电流降为原来三角形接法直接启动时的 1 3 启动电流约为电动机额定电流的 2 倍左右 从而减小了启动电流对电网的影响 4 启动转矩也相应下降为原来三角形直接启动时的 1 3 转矩特性差 适用于电动机空载或轻载启动的场合 7 第第 3 章章 可编程序控制器概述 可编程序控制器概述 思考题与练习题思考题与练习题 3 04 PLC 可以在什么场合应用可以在什么场合应用 答 1 中小型单机电气控制系统 2 制造业自动化 3 运动控制 4 流程工业自动化 3 05 PLC 有什么特点有什么特点 答 1 抗干扰能力强 可靠性高 2 控制系统结构简单 通用性强 3 编程方便 易于使用 4 功能强大 成本