《电机与电气控制技术》第4版 习题及答案 第4-6章

第四章常用控制电机4-1为什么交流伺服电动机的转子电阻值要相当大？答：交流伺服电动机在制造时，适当加大转子电阻可以克服交流伺服电动机的“自转”现象，同时还可改善交流伺服电动机的性能。4-2当直流伺服电动机励磁电压和控制电压不变时，若将负载转矩减小，试问此时电枢电流、电磁转矩、转速将如何变化？答：当直流伺服电动机励磁电压和控制电压不变时，若负载转矩减小，电磁转矩也减小，电枢电流减小，转速上升。4-3如何改变两相交流伺服电动机的转向，为什么能改变其转向？答：交流伺服电动机励磁绕组的轴线与控制绕组的轴线在空间相差90°电角度，励磁绕组接在恒定电压的单相交流电源上，改变控制绕组中电流的相位，就可以改变伺服电动机的旋转方向。根据旋转磁动势理论可知，旋转磁动势的旋转方向是从电流超前的那一相绕组的轴线转到滞后的那一相绕组的轴线。如果将交流伺服电动机控制电压的相位改变180°电角度，则控制绕组与励磁绕组中的电流的超前滞后关系也会颠倒过来，原来的超前相变为滞后相，原来的滞后相变为超前相，所以旋转磁动势的旋转方向和转子的旋转方向也随之改变了。4-4为什么直流测速发电机使用时不宜超过规定的最高转速？负载电阻又不能低于额定值？答：直流测速发电机当负载电阻较小或电枢电势很大（转速很高）时，测速发电机的负载电流比较大，因而电枢反应的去磁作用就比较显著。电枢反应会使气隙磁通减小，这就使直流测速发电机输出特性的线性关系遭到破坏，造成线性误差。为了使直流测速发电机输出电压与轻速的线性误差不超过规定值，在使用时转速不应超过产品的额定转速，负载电阻不应小于规定的额定电阻值。答：控制绕组每改变一次通电状态，转子转过的角度叫步距角Q。对于采用三相单三拍控制的步进电机的步距角为30°，采用三相六拍控制时步距角为15°。这种结构简单的步进电机的步距角太大，不能满足精度要求。为了减小步距角，通常将转子与定子磁极都加工成齿形结构。若步进电机转子齿数Zr40个，齿沿转子圆周均匀分布，齿了槽的宽度相等，定子上有六个磁极，每极的极弧上各有五个齿，齿宽和槽宽相等。极上装有控制绕组，相对的两个磁极上的绕组串联起来再连接成三相星形。当采用三相单三拍控制方式时，步距角为Q如果按三相六拍运行时，则步距角为：Q由上可知，一台步进电机由于采用三拍或六拍不同的运行方式而可以有两个步距角。4-6什么是步进电动机的单三拍、六拍和双三拍工作方式？答：步进电机中，控制绕组的通电状态每切换一次叫做“拍”，若每次只有一相控制绕组通电，切换三次为一个循环为“三拍”，叫三相单三拍控制方式。双三拍控制方式是指每次同时有两相控制绕组通电，通电方式是UV→VW→WU→UV，切换三次为一个循环，故称三相双三拍控制。三相六拍控制方式的通电顺序是U→UV→V→VW→W→WU→U。每改变一次通电状态，转子旋转的角度只有双三拍通电方式的一半。定子三相绕组经六次换接完成一个循环，故称“六拍”控制。第五章常用低压电器5-1直流电磁机构有何特点？答直流电磁机构具有如下特点：1）直流电磁机构衔铁吸合前后吸引线圈励磁电流不变，但衔铁吸合前后吸力变化很大，气隙越小，吸力越大。2）直流电磁机构吸引线圈断电时，由于电磁感应，在吸引线圈中产生很大的感应电动势，其值可达线圈额定电压的十多倍，将使线圈过电压而损坏，应设置放电电阻。5-2交流电磁机构有何特点？答：交流电磁机构有如下特点：1）交流电磁机构电磁吸力瞬时值是脉动的，在工频下，1s内有100次过零点，会引起衔铁的振动，产生噪音与机械损坏应加以克服。2）交流电磁机构电磁吸力平均值基本不变，即平均吸力与气隙无关。3）交流电磁机构在衔铁尚未动作时的线圈电流是衔铁吸合后线圈电流（额定电流）的十倍左右。所以交流电磁机构线圈通电后，若衔铁卡住无法吸合将因电流过大而烧坏线圈，或由于交流电磁机构频繁工作，即衔铁频繁吸合、打开再吸合，也将使线圈电流过大，线圈发热而烧坏线圈。5-3从外部结构特征上如何区分直流电磁机构与交流电磁机构？怎么区分电压线圈与电流线圈？电压线圈匝数多，线径较细，电流线圈导线粗，匝数少。5-4三相交流电磁铁有无短路环，为什么？答：三相交流电磁铁无短路环。三相交流电磁铁电磁线圈加的是三相对称电压，流过三相对称电流，磁路中通过的是三相对称磁通，由于其相位互差120°，所产生的电磁吸力零值错开，其合成电磁吸力大于反力，故衔铁被吸牢而不会产生抖动和撞击，故无需再设短路环。5-5交流电磁线圈误接入对应直流电源，直流电磁线圈误接入对应交流电源，将发生什么问题，为什么？答：交流电磁线圈误接入对应直流电源，此时线圈不存在感抗，只存在电阻，相当于短路状态，产生大的短路电流，立即将线圈烧毁。直流电磁线圈误接入对应交流电源，由于阻抗存在，使线圈电流过小，电磁吸力过小；衔铁吸合不上，时间一长，铁心因磁滞、涡流损耗而发热，致使线圈烧毁。5-6为什么交流电弧比直流电弧易熄灭？答：交流电弧主要存在电流过零点后防止电弧重燃，而直流电弧电流不存在过零，将使直流电弧较交流电弧难以熄灭。5-7常用灭弧装置有哪些？各应用于何种情况下？答：常用灭弧装置有：（1）桥式结构双断口触头灭弧。常用于小容量交流接触器中。（2）磁吹灭弧装置。广泛用于直流灭弧中。（3）栅片灭弧装置。常用于交流电器中。5-8交流、直流接触器是以什么定义的？交流接触器的额定参数中为何要规定操作频率？答：接触器是按主触头控制的电流性质来定义为是交流还是直流接触器。对于交流接触器，其衔铁尚未动作时的电流为吸合后的额定电流的5～6倍，甚至高达10～15倍，如果交流接触器频繁工作，将因线圈电流过大而烧坏线圈，故要规定操作频率，并作为其额定参数之一。5-9接触器的主要技术参数有哪些？其含义是什么？答；接触器的主要技术参数有极数和电流种类，额定工作电压、额定工作电流（或额定控制功率），约定发热电流，额定通断能力，线圈额定电压，允许操作频率，机械寿命和电寿命，接触器线圈的起动功率和吸持功率，使用类别等。1）接触器的极数和电流种类按接触器主触头接通与断开主电路电流种类，分为直流接触器和交流接触器，按接触器主触头个数又有两极、三极与四极接触器。2）额定工作电压接触器额定工作电压是指主触头之间的正常工作电压值，也就是指主触头所在电路的电源电压。3）额定工作电流接触器额定工作电流是指主触头正常工作电流值。极限时接触器所承载的最大电流。5）额定通断能力指接触器主触头在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。6）线圈额定工作电压指接触器电磁吸引线圈正常工作电压值。7）允许操作频率指接触器在每小时内可实现的最高操作次数。8）机械寿命和电气寿命机械寿命是指接触器在需要修理或更换机构零件前所能承受的无载操作次数。电气寿命是在规定的正常工作条件下，接触器不需修理或更换的有载操作次数。10）使用类别接触器用于不同负载时，其对主触头的接通和分断能力要求不同，按不同使用条件来选用相应使用类别的接触器便能满足其要求。5-10交流接触器与直流接触器有哪些不同？答：1）直流接触器额定电压有：110、220、440、660V，交流接触器额定电压有：127、220、380、500、660V。2）直流接触器额定电流有40、80、100、150、250、400及600A；交流接触器额定电流有10、20、40、60、100、150、250、400及600A。3）常用接触器线圈额定电压等级为：交流线圈有127、220、380V；直流线圈有110、220、440V。4）直流接触器起动功率和吸持功率相等。交流接触器起动视在功率一般为吸持视在功率的5～8倍。5-11如何选用接触器？答：1）接触器极数和电流种类的确定根据主触头接通或分断电路的性质来选择直流接触器还是交流接触器。三相交流系统中一般选用三极接触器，当需要同时控制中性线时，则选用四极交流接触器。单相交流和直流系统中则常用两极或三极并联。一般场合选用电磁式接触器；易爆易燃场合应选用防爆型及真空接触器。2）根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。如负载是一般任务则选用AC3使用类别；负载为重任务则应选用AC4类别；如果负载为一般任务与重任务混合时，则可根据实际情况选用AC3或AC4类接触器，如选用AC3类时，应降级使用。3）根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。当接触器使用类别与所控制负载的工作任务相对应时，一般按控制负载电流值来决定接触器主触头的额定电流值；若不对应时，应降低接触器主触头电流等级使用。4）根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压。5）接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定。6）接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。5-12交流、直流电磁式继电器是以什么来定义的？答：按继电器线圈电流种类不同区分为交流电磁式继电器与直流电磁式继电器。5-13电磁式继电器与电磁式接触器在结构上有何不同？答：电磁式继电器在结构上无灭弧装置，有调节装置。电磁式接触器有灭弧装置，但无调节装置。5-14何为电磁式继电器的吸力特性与反力特性？它们之间应如何配合？答：电磁式继电器的吸力特征是指电磁机构的电磁吸力与衔铁和铁心之间气隙的关系曲线。电磁式继电器的反力特征是指电磁机构使衔铁复位的力与气隙的关系曲线。吸力特性与反力特性的配合：电磁机构衔铁吸合时，吸力必须始终大于反力，但也不宜过大，衔铁释放时反力大于剩磁吸力。因此电磁机构的反力特性必须介于电磁吸力特性和剩磁吸力特性之间。5-15电磁式继电器的主要参数有哪些？其含义如何？答：1）额定参数继电器的线圈和触头在正常工作时允许的电压值或电流值称为继电器额定电压或额定电流。2）动作参数即继电器的吸合值与释放值。对于电压继电器有吸合电压Uo与释放电压Ur；对于电流继电器有吸合电流Io与释放电流Ir。3）整定植根据控制要求，对继电器的动作参数进行人为调整的数值。4）返回参数是指继电器的释放值与吸合值的比值，用K表示。K值可通过调节释放弹簧或调节铁心与衔铁之间非磁性垫片的厚度来达到所要求的值。返回系数反映了继电器吸力特性与反力特性配合的紧密程度，是电压和电流继电器的主要参数。5）动作时间有吸合时间和释放时间两种。吸合时间是指从线圈接受电信号起，到衔铁完全吸合止所需的时间；释放时间是从线圈断电到衔铁完全释放所需的时间。6）灵敏度灵敏度是指继电器在整定值下动作时所需的最小功率或按匝数。5-16过电压继电器、过电流继电器的作用是什么？答：过电压继电器在电路中用于过电压保护，过电流继电器在电路中起过电流保护。5-17能否用过电流继电器来作电动机的过载保护，为什么？答：不能用过电流继电器来作电动机的过载保护。这是因为三相异步电动机在设计时是允许短时过载的，若用过电流继电器作为过载保护时，只要电动机一出现过载，过电流继电器立即动作，电动机停转，这不符合电动机的使用要求，也使电动机因起动电流过大致使过电流继电器动作而无法正常工作。5-18欠电压、欠电流继电器的作用是什么？答：欠电压继电器用于电路中作欠电压保护。欠电流继电器起欠电流保护作用。5-19中间继电器与接触器有何不同？答：首先作用不同：接触器是一种容量较大的自动开关电器，中间继电器是在电路中起增加触头数量和中间放大作用的控制电器，容量小。第二结构不同：接触器有主触头、辅助触头之分，中间继电器触头容量相同且触头对数多。另外，接触器有灭弧装置，中间继电器无灭弧装置。5-20何为通用电磁式继电器？答：有的电磁式直流继电器，更换不同电磁线圈可成为直流电压继电器，直流电流继电器及直流中间继电器，若在铁心柱套上阻尼套筒又可成为电磁式时间继电器，对于这类电磁式直流继电器称为通用继电器。5-21如何选用电磁式继电器？答：电磁式继电器选用时应考虑下面四点：1）使用类别的选用继电器的典型用途是控制接触器的线圈，即控制交、直流电磁铁。继电器使用类别：AC-11用来控制交流电磁铁负载，DC-11控制直流电磁铁负载。2）选用继电器电压线圈的电压种类与额定电压值时，应与系统电压种类与电压值一致。3）工作制的选用继电器工作制应与其使用场合工作制一致，且实际操作频率应低于继电器额定操作频率。4）继电器返回系数的调节应根据控制要求来调节电压和电流继电器的返回系数。一般采用增加衔铁吸合后的气隙、减小衔铁打开后的气隙或适当放松释放弹簧等措施来达到增大返回系数的目的。5-22空气阻尼式时间继电器由哪几部分组成？简述其工作原理。答：空气阻尼式时间继电器由电磁机构、延时机构和触头系统三部分组成。以通电延时型时间继电器为例：当线圈通电后，衔铁吸合，活塞杆在塔形弹簧作用下带动活塞及橡皮膜向上移动，橡皮膜下方空气室的空气变得稀薄，形成负压，活塞杆只能缓慢移动，其向上移动速度由进气孔气隙大小决定。经一段延时后，活塞杆通过杠杆压动微动开关，使其触点动作，起到通电延时作用。5-25如何选用时间继电器？答：1）根据电路控制要求来选择通电延时型还是断电延时型。2）根据对延时精度要求不同来选择时间继电器类型。3）要注意电源电压波动的影响。4）要注意环境温度的影响。5）要考虑操作频率的情况。6）要考虑延时触头种类、数量和瞬动触头种类、数量是否满足控制电路的要求。5-26星形接法的三相异步电动机能否采用两相热继电器来作断相与过载保护，为什么？答：星形接法的三相异步电动机采用两相热继电器就能实现电动机断相与过载保护，因为星形接线时，线电流等于相电流，流过电动机绕组的电流就是流过热继电器热元件的电流。5-27三角形接法的三相异步电动机为何必须采用三相带断相保护的热继电器来作断相与过载保护？答：对于三角形联接的三相异步电动机在正常运转时，线电流是相电流的倍，串接在电动机电源进线中的热元件是按电动机的额定电流即线电流来整定的。当发生一相电源断路时，流过跨接全电压下的一相绕组电流等于1.15倍额定相电流，而流过另两相绕组串联的电流仅为0.58倍的额定相电流，这时流过未断相的那两相电源线中的线电流正好为倍额定相电流即为额定线电流，接在电动机进线中的热元件流过的是额定线电流，热继电器不动作，但流过全压下的一相绕组已流过1.15倍额定相电流，时间一长有过热烧毁危险。所以，三角形接法的三相异步电动机必须采用带断相保护的三相热继电器来作为断相和过载保护。5-28什么是热继电器的整定电流？5-29如何选用电动机过载保护用的热继电器？答：一般来说按电动机的额定电流来选择热继电器的额定电流，但对于过载能力较差的电动机，则按电动机额定电流的0.6～0.8倍来选择热继电器的额定电流。5-30速度继电器的释放转速应如何调整？答：速度继电器的释放转速是通过调节反力弹簧的松紧程度来改变的。若将反力弹簧压紧，反力作用加大，则释放转速较高，否则反之。5-31熔断器的额定电流、熔体的额定电流，熔体的极限分段电流三者有何区别？答：熔断器的额定电流也就是熔管额定电流，指长期工作熔管温升不超过允许温升的最大工作电流。熔体的额定电流是熔体长期工作，熔体不会熔断的最大电流。熔体的极限分断电流是指熔断器可靠分断的是最大短路电流。熔管额定电流等级较少，熔体额定电流等级较多，且一种电流规格的熔管内可安装等于或小于熔管额定电流的多种规格的熔体。5-32热继电器、熔断器的保护功能有何不同？答：热继电器主要用作电动机的断相保护与长期过载保护。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中作短路和过电流保护。5-33如何选择熔体的额定电流？答：熔体额定电流对于负载平稳无冲击电流的照明电路、电热电路等按负载电流大小来确定熔体的额定电流。对于有冲击电流的电动机负载电路，为起到短路保护又保证电动机的正常起动，其熔断器熔体额定电流的选择分为下面三种情况来进行：1）对于单台长期工作电动机：INP=（1.5～2.5）INM式中：INP熔体额定电流（A）；INM电动机额定电流（A）。2）对于单台频繁起动电动机：INP=（3～3.5）INM3）对于多台电动机共用一熔断器保护时INP=（1.5+2.5）INMmax+INM式中：INMmax多台电动机中容量最大一台电动机的额定电流（A）；INM其余各台电动机额定电流之和（A）。5-34低压断路器具有哪些脱扣装置？各有何保护功能？答：低压断路器有分励脱扣器，欠电压、失电压脱扣器，过电流脱扣器，热脱扣器。分励脱扣器用来远距离断开电路；欠电压、失电压脱扣器用来实现欠电压与失电压保护；过电流脱扣器用来实现过电流与短路电流保护；热脱扣器用来实现长期过载保护。5-35电动机主电路中接有断路器，是否可以不接熔断器，为什么？答：电动机主电路中接有断电器。可以不接熔断器。一方面低压断路器具有短路保护作用，更何况低压断路器短路保护要比熔断器性能更为优越，不会出现单相运行状况。5-36如何选用塑壳式断路器？答：塑壳式低压断路器常用来作电动机的过载与短路保护，其选择原则是；1）断路器额定电压等于或大于线路额定电压。2）断路器额定电流等于或大于线路或设备额定电流。3）断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大短路电流。4）欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。5）分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。6）长延时电流整定值等于电动机额定电流。7）瞬时整定电流：对保护笼型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为8～15倍电动机额定电流；对于保护绕线型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为3～6倍电动机额定电流。8）6倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际起动时间。5-37行程开关与接近开关工作原理有何不同？答：行程开关分为机械结构的接触式有触点行程开关与电气结构下的非接触式接近开关。前者工作原理是依靠移动机械上的撞块碰撞行程开关的可动部件使触头动作发出信号的。后者是一种开关型传感器，既有开关作用又具有传感性能，它是当机械运动部件运动到接近开关一定距离时就能发出动作信号的开关元件。常用的高频振荡型接近开关其工作原理是当装在移动机械上的金属检测体接近感辨头时，由于感应作用，是高频振荡器线圈磁场中的物体内部产生涡流与磁滞损耗，使振荡回路振荡减弱，甚至停振，将此信号发出起到控制作用。第六章电气控制电路基本环节6-1常用的电气控制系统有哪三种？答：常用的电气控制系统图有电气原理图、电气布置图与安装接线图。6-2何为电气原理图？绘制电气原理图的原则是什么？绘制电气原理图的原则1）电气原理图的绘制标准图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。2）电气原理图的组成电气原理图由主电路和辅助电路组成。主电路是从电源到电动机的电路，其中有刀开关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元件与电动机等。主电路用粗线绘制在图面的左侧或上方。辅助电路包括控制电路、照明电路。信号电路及保护电路等。它们由继电器、接触器的电磁线圈，继电器、接触器辅助触头，控制按钮，其他控制元件触头、控制变压器、熔断器、照明灯、信号灯及控制开关等组成，用细实线绘制在图面的右侧或下方。3）电源线的画法原理图中直流电源用水平线画出，一般直流电源的正极画在图面上方，负极画在图面的下方。三相交流电源线集中水平画在图面上方，相序自上而下依L1、L2、L3排列，中性线（N线）和保护接地线（PE线）排在相线之下。主电路垂直于电源线画出，控制电路与信号电路垂直在两条水平电源线之间。耗电元器件（如接触器、继电器的线圈、电磁铁线圈、照明灯、信号灯等）直接与下方水平电源线相接，控制触头接在上方电源水平线与耗电元器件之间。4）原理图中电气元器件的画法原理图中的各电气元器件均不画实际的外形图，原理图中只画出其带电部件，同一电气元器件上的不同带电部件是按电路中的连接关系画出，但必须按国家标准规定的图形符号画出，并且用同一文字符号注明。对于几个同类电器，在表示名称的文字符号之后加上数字序号，以示区别。5）6）原理图的布局原理图按功能布置，即同一功能的电气元器件集中在一起，尽可能按动作顺序从上到下或从左到右的原则绘制。7）线路连接点、交叉点的绘制在电路图中，对于需要测试和拆接的外部引线的端子，采用“空心圆”表示；有直接电联系的导线连接点，用“实心圆”表示；无直接电联系的导线交叉点不画黑圆点，但在电气图中尽量避免线条的交叉。8）原理图绘制要求原理图的绘制要层次分明，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。6-3何为电器布置图？电器元件的布置应注意哪几方面？答：电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。电器元件的布置应注意以下几方面：1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。6-4何为安装接线图？安装接线图的绘制原则是什么？答：安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。接线图表示出项目的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线型号、导线截面等内容。安装接线图的绘制原则是：3）各电气元器件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符号国家标准。4）各电气元器件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。6-5电气控制电路的基本控制规律主要有哪些控制？答：电气控制电路的基本控制规律有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地联锁控制、顺序控制与自动循环的控制等。6-6电动机点动控制与连续运转控制的关键控制环节是什么？其主电路又有何区别（从电动机保护环节设置上分析）？答：电动机点动控制与连续运转控制的关键控制环节在于有无自锁电路，该电路是用电动机起动接触器的常开辅助触头并接在起动按钮常开触头两端构成。有自锁电路为连续运转，无自锁电路为点动控制。对于点动控制的电动机主电路中不用接热继电器，即无需长期过载保护。6-7何为电动机的欠电压与失电压保护？接触器与按钮控制电路是如何实现欠电压与失电压保护的？答：电动机的欠电压保护是指当电动机电源电压降到0.6～0.8倍额定电压时，将电动机电源切除而停止工作的保护。电动机的失电压保护是指当电动机电源电压消失而停转，但一旦电源电压恢复时电动机不会自行起动的保护。对于采用接触器和按钮控制的起动、停止电路，当电动机电源电压消失或下降过多时，接触器自行释放，主触头断开电动机主电路而停止转动，接触器自锁常开触头断开自锁电路，电源恢复时，电动机不会自行起动，而需再次按下按钮后电动机方可起动旋转，实现欠电压、失电压保护。答：在控制电路中相互制约的控制关系称为互锁，其中电动机正反转控制中正转控制与反转控制的互锁最为典型。实现电动机正反转互锁控制的方法其一是将正反转接触器的常闭辅助触头串接在对方接触器线圈的前面，此法常称为电气互锁；其二是将正、反转起动按钮的常闭触头串接在对方接触器线圈的前面，此法常称为机械互锁。常用电气互锁时，电路是正转起动-停止-反转起动的控制，而采用机械互锁时，电路是可以实现由正转直接变反转的正转起动-反转-正转-…-停止的控制。6-9试画出用按钮选择控制电动机既可点动又可连续运转的控制电路。题6-9图6-10分析图6-11两种顺序联锁控制电路工作原理，试总结其控制规律。答：在图6-11b）是两台电动机按顺序起动控制电路，M1电动机由接触器KM1控制，而M2电动机由接触器KM2控制。KM1的常开触头串接在KM2线圈控制电路中，即只有在KM1线圈通电并自锁，即电动机M1起动后，KM1触头闭合才可起动M2电动机，确保按M1先起动、M2后起动的顺序进行，实现顺序联锁控制。图6-11c）是起动时先起动M1，后起动M2；停车时，必须先停M2然后才能停M1的按顺序起动、停止的控制电路。图中将M1控制接触器KM1的常开触头串接在KM2线圈电路中，确保起动先起动M1然后才可起动M2。而KM2接触的常开触头并接在M1停车按钮SB1常闭触头两端，当M1、M2起动旋转后。KM1、KM2均通电吸合，由于KM2常开触头闭合且并接在停止按钮SB1两端，只要KM2常开触头处于闭合状态，按下SB1不起作用，只有先按下M2的停止按钮SB3，KM2线圈断电释放，KM2常开触头断开，再按下停止按钮SB1，KM1线圈断电释放，电动机M1才断电停转。实现先停M2后才可停M1的顺序联锁。6-11试画出两台电动机M1、M2起动时，M2先起动，M1后起动，停止时M1先停止，M2后停止的电气控制电路。答：起动时M2先起动，M1后起动；停止时M1先停止，M2后停止见下图。题6-11图6-12试分析图6-13所示自动循环控制电路工作原理。答：图6-13中工作台自动往返循环控制电路中。M为工作台拖动电机，KM1为正转接触熔，KM2为反转接触器。SB1为总停按钮SB2为正转起动按钮，SB3为反转起动按钮，ST1为反向变正向行程开关，由工作台上后退撞块B压下使其动作。SQ2为工作台后退限位开关，ST2为正向变反向行程开关，由前进撞块A压下使其动作，SQ1为工作台前进限位开关。6-13电动机正反转控制电路中，最关键的控制环节在哪里？6-14电动机正反转电路中，要实现直接由正转变反转，反转直接变正转，其控制要点在何处？答：实现电动机可直接由正转变反转或由反转变正转，其控制要点为采用机械互锁。6-15试分析图6-35中各电路中的错误，工作时会出现什么现象？应如何改进？答：图6-35中a）按下SB点动按钮，KM线圈无法通电吸合，即无法工作。见题6-15改进图a）。b）按下起动按钮SB2，KM线圈通电后，按下停止按钮SB1，KM线圈无法断电释放。见题6-15改进图b）。c）按下SB2，KM线圈通电吸合后，按下SB1，KM线圈不能断电释放。见题6-15改进图c）。e）KM1线圈吸合时与KM2线圈通电吸合时，相序不变，电动机无法实现正、反转。见题6-15改进图e）。f）按下正转起动按钮SB2，KM1线圈无法通电吸合。见题6-15改进图f）。g）控制电源一合闸，不用按下SB2，KM2线圈立即通电吸合。见题6-15改进图g）。题6-15改进图6-16分析图6-14电路工作原理，指出各电气触头作用。分析图6-15XJ01系列自耦变压器减压起动电路工作原理。答：电路工作原理：合上主电路与控制电路电源开关，HL1灯亮，表明电源电压正常。按下起动按钮SB2，KM1、KT线圈同时通电并自锁，将自耦变压器接入，电动机由自耦变压器二次电压供电作减压起动，同时指示灯HL1灭，HL2亮，显示电动机正进行减压起动。当电动机转速接近额定转速时，时间继电器KT通电延时闭合触头闭合，使KA线圈通电并自锁，其常闭触头断开KM1线圈电路，KM1线圈断电释放，将自耦变压器从电路切除；KA的另一对常闭触头断开，HL2指示灯灭；KA的常开触头闭合，使KM2线圈通电吸合，电源电压全部加在电动机定子上，电动机在额定电压下进入正常运转，同时HL3指示灯亮，表明电动机减压起动结束。由于自耦变压器星接部分的电流为自耦变压器一、二次电流之差，故用KM2辅助触头来联接。6-18分析图6-16电路工作原理。答：图6-16时间原则控制转子电阻起动电路工作原理：合上三相电源开关Q，接通控制电路电源，在转子电阻短接接触器KM2、KM3、KM4线圈断电释放，其常闭触头闭合前提下，按下起动按钮SB2，线路接触器KM1线圈通电并自锁，电动机在转子电阻R1、R2、R3全部接入情况下全压起动，同时时间继电器KT1线圈通电吸合，KT1为通电延时型时间继电器，当KT1延时时间一到，其常开延时闭合触头闭合，由于KT1常开触头的闭合，短接转子电阻R1接触器KM2线圈通电并自锁，KM2常开主触头闭合将转子电阻R1短接，转子电流上升，电磁转矩加大，电动机转速上升，同时KM2常开辅助触头闭合，接通时间继电器KT2线圈，KT2通电吸合，其常开通电延时闭合触头经延时后闭合，使短接转子电阻接触器KM3线圈通电吸合并自锁，KM3常开主触头闭合短接转子电阻R2，转速再上升，而KM3的常闭辅助触头断开，使KT1、KM2、KT2线圈断电释放。KM3另一对常开辅助触头闭合，使KM4线圈通电吸合并自锁，KM4主触头闭合，短接R3转子电阻，电动机转速上升，运行在稳定转速下，电动机按时间原则起动结束。而KM4的一对常闭辅助触头断开，使KM3、KT3线圈断电释放，使电动机起动后只有KM1、KM4线圈通电吸合。6-19分析图6-18电路中各触头的作用，若将速度继电器KS触头接成另一对常开触头，会发生什么后果？为什么？答：在图6-18电动机单向反接制动电路中，若速度继电器触头接错，在按下电动机停止按钮SB1后，因KS常开触头一直是断开的，反接制动接触器KM2线圈无法通电吸合，故没有反接制动，电动机只是自然停车。6-20分析图6-19电路工作原理。指出该电路中各电器触头的作用。答：电路工作原理：合上电源开关，按下正转起动按钮SB2，正转中间继电器KA3线圈通电并自锁，其常闭触头断开，互锁了反转中间继电器KA4线圈电路，KA3常开触头闭合，使接触器KM1线圈通电，KM1主触头闭合使电动机定子绕组经电阻R接通正相序三相交流电源，电动机M开始正转降压起动。当电动机转速上升到一定值时，速度继电器正转常开触头KS-1闭合，中间继电器KA1通电并自锁。这时由于KA1、KA3的常开触头闭合，接触器KM3线圈通电，于是电阻R被短接，定子绕组直接加以额定电压，电动机转速上升到稳定工作转速。所以，电动机转速从零上升到速度继电器KV常开触头闭合这一区间是定子串电阻降压起动过程。正转停车时，按下停止按钮SB1，使KA3、KM1、KM3线圈相继断电释放，但此时电动机转子仍以惯性高速旋转，使KS-1触头仍维持闭合状态，KA1仍处于吸合状态，所以在KM1常闭触头复位后，KM2线圈便通电吸合，其常开主触头闭合，使电动机定子绕组经电阻R获得反相序三相交流电源，对电动机进行反接制动，电动机转速迅速下降，当电动机转速低于KS释放值时，KS-1复位，KA1线圈断电，KM2线圈断电释放，反接制动结束，电动机转速依惯性降至零。图中KM1、KM2为电动机正、反转接触器，KM3为短接制动电阻接触器，KA1、KA2、KA3、KA4为中间继电器，KS为速度继电器，其中KS-1为正转闭合触头，KS-2为反转闭合触头。R电阻起动时起定子串电阻降压起动用，停车时，R电阻又作为反接制动电阻。6-21在按速度原则控制电动机反接制动的过程中，若制动效果差，是何原因？如何调整？答：对于按速度原则即用速度继电器控制的电动机反接制动，若发生反接制动效果差，通常来说是由于速度继电器触头释放过早，即其常开触头过早断开，这是由于反力弹簧压得过紧，为此可调节压紧反力弹簧的螺钉，将反力弹簧开点即可。6-22分析图6-20电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。答：电路工作原理：电动机现已处于单向运行状态，所以KM1通电并自锁。若要使电动机停转，只要按下停止按钮SB1、KM1线圈断电释放，其主触头断开，电动机断开三相交流电源。同时，KM2、KT线圈同时通电并自锁，KM2主触头将电动机定子绕组接入直流电源进行能耗制动，电动机转速迅速降低，当转速接近零时，通电延时型时间继电器KT延时时间到，KT常闭延时断开触头动作，使KM2、KT线圈相继断电释放，能耗制动结束。图中KT的瞬时常开触头与KM2自锁触头串接，其作用是：当发生KT线圈断线或机械卡住故障，致使KT常闭通电延时断开触头断不开，常开瞬动触头也合不上时，只有按下停止按钮SB1，成为点动能耗制动。若无KT的常开瞬动触头串接KM2常开触头，在发生上述故障时，按下停止按钮SB1后，将使KM2线圈长期通电吸合，使电动机两相定子绕组长期接入直流电源。6-23分析图6-21电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。答：KM1、KM2为电动机正、反转接触器，KM3为能耗制动接触器，KS为速度继电器。电路工作原理：合上电源开关Q，根据需要按下正转或反转起动按钮SB2或SB3，相应接触器KM1或KM2线圈通电吸合并自锁，电动机起动旋转。此时速度继电器相应的正向或反向触头KS-1或KS-2闭合，为停车接通KM3实现能耗制动作准备。停车时，按下停止按钮SB1，电动机定子三相电源切除。当SB1按到底时，KM3线圈通电并自锁，电动机定子接入直流电源进行能耗制动，电动机转速迅速降低，当转速下降到100r/min时速度继电器释放，其触头在反力弹簧作用下复位断开，使KM3线圈断电释放，切除直流电源，能耗制动结束，电动机依惯性自然停车至零。6-24分析图6-23电路工作原理。答：图6-23电路工作原理：合上电源开关，接通控制电路电源。当要起动电动机时，按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电吸合，其常开主触头闭合，电磁铁线圈通电，制动闸松开制动轮。与此同时，接触器KM1常开辅助触头闭合，使接触器KM2线圈通电并自锁，电动机起动旋转。当要停车时，按下停车按钮SB1，接触器KM1、KM2线圈同时断电释放，其常开主触头断开，电磁铁线圈YB，电动机M同时断电，电动机在电磁抢闸作用。制动闸孔将制动轮紧紧抢住，使电动机迅速停止转动。6-25分析图6-25电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。答：图6-25电路工作原理：接通电路与控制电路电源，若选择“低速”则将SA扳至“左”位，三角形联接接触器KM1通电吸合，电动机接成三角形接法，成为4极电动机获得低速起动旋转运行。若选择“高速”时，则将SA扳至“右”位，KT线圈通电并吸合，KT常开瞬动触头闭合，使KM1线圈相继通电吸合，电动机接成三角形，低速起动旋转，当KT时间继电器通电延时时间一到，KT常闭延时断开触头断开，切断KM1线圈电路，KM1断电释放，同时，KT延时闭合触头闭合使KM2、KM3线圈相继通电吸合，电动机改接成双星形（二极）高速旋转运行。所以此电路在时间继电器KT延时的时段为三角形低速起动运转，延时时间到后再转为高速起动与运行。6-26分析图6-26电路工作原理。答：图6-26电路工作原理：合上三相交流电源开关Q，接通控制电路电源，凸轮控制器QCC手柄置于“0”位，按下起动按钮SB，线路接触器KM线圈通电吸合并自锁，但QCC手柄在“0”位时，电动机定子未接入三相交流电源。由于电路在“前”与“后”是对称的，下面以“前”为例说明。当QCC手柄置于“前1”位时，电动机定子绕组经凸轮控制器触头接入正相序电源，转子串入全部电阻起动旋转，获得最低转速旋转。当QCC手柄置于“前2”位时，电动机定子绕组接线不变，仍为正相序三相电源接入，而凸轮控制器另一对触头闭合短接一段转子电阻，电动机在较高转速下旋转。当QCC手柄置于“前3”位时，电动机定子接线不变，转子另一相电阻被QCC触头短接一段，使电动机转子再上升。当QCC手柄置于“前4”位时，电动机定子接线不变，转子第三相电阻被QCC触头短接，电动机转速再上升。当QCC手柄置于“前5”位时，电动机定子接线不变，转子电阻全部短接，电动机转速上升。电路的保护环节：1）前进或后退限位保护：自锁电路是由限位开关SQ1（SQ2）与KM常开触头串联构成，当SQ1（SQ2）压下时，断开自锁电路，KM线圈断电释放，电动机停转。2）过电流保护：当电动机过载时，过电流继电器KOC动作，KM线圈电路中KOC常闭触头断开，KM线圈断电释放，电动机停转。3）零位保护：电路只有在凸轮控制器QCC手柄置于“0”位，按下SB才可使KM线圈通电吸合并自锁，以后再操作手柄方可使电动机起动旋转。6-27分析图6-27电路工作原理。答：电路工作原理：合上电枢电源开关Q1和励磁与控制电路电源开关Q2，励磁回路通电，KA2线圈通电吸合，其常开触头闭合，为起动作好准备；同时，KT1线圈通电，其常闭触头断开，切断KM2、KM3线圈电路。保证串入R1、R2起动。按下起动按钮SB2，KM1线圈通电并自锁，主触头闭合，接通电动机电枢回路，电枢串入两级起动电阻起动；同时KM1常闭辅助触头断开，KT1线圈断电，为延时使KM2、KM3线圈通电，短接R1、R2做准备。在串入R1、R2起动同时，并接在R1电阻两端的KT2线圈通电，其常开触头断开，使KM3不能通电，确保R2电阻串入起动。经一段时间延时后，KT1延时闭合触头闭合，KM2线圈通电吸合，主触头短接电阻R1，电动机转速升高，电枢电流减小。就在R1被短接的同时，KT2线圈断电释放，再经一定时间的延时，KT2延时闭合触头闭合，KM3线圈通电吸合，KM3主触头闭合短接电阻R2，电动机在额定电枢电压下运转，起动过程结束。6-28分析图6-28电路工作原理。答：电路工作原理：KM1、KM2为正、反转接触器，KM3、KM4为短接电枢电阻接触器，KT1、KT2为时间继电器，R1、R2为起动电阻，R3为放电电阻，ST1为反向转正向行程开关，ST2为正向转反向行程开关。起动时电路工作情况与上题图2-27电路工作原理相同，但起动后，电动机将按行程原则实现电动机的正、反转，拖动运动部件实现自动往返运动。6-29分析图6-29电路工作原理。答：电路工作原理：电动机起动电路工作情况与图2-27电路工作情况相同。停车时，按下停止按钮SB1，KM1线圈断电释放，其主触头断开电动机电枢电源，电动机以惯性旋转。由于此时电动机转速较高，电枢两端仍建立足够大的感应电动势，使并联在电枢两端的电压继电器KV经自锁触头仍保持通电吸合状态，KV常开触头仍闭合，使KM4线圈通电吸合，其常开主触头将电阻R4并联在电枢两端，电动机实现能耗制动，使转速迅速下降，电枢感应电势也随之下降，当降至一定值时电压继电器KV释放，KM4线圈断电，电动机能耗制动结束，电动机自然停车至零。6-30分析图6-30电路工作原理。答：图6-30电路工作原理：该电路为按时间原则两级起动，能实现正反转并通过ST1、ST2行程开关实现自动换向，在换向过程中能实现反接制动，以加快换向过程。下面以电动机正转运行变反转运行为例来说明电路工作情况。电动机正在作正向运转并拖动运动部件作正向移动，当运动部件上的撞块压下行程开关ST1时，KM1、KM3、KM4、KM5、KV1线圈断电释放，KM2线圈通电吸合。电动机电枢接通反向电源，同时KV2线圈通电吸合，反接时的电枢电路见图6-31。由于机械惯性，电动机转速及电动势EM的大小和方向来不及变化，且电动势EM方向与电枢串电阻电压降IRX方向相反，此时加在电压继电器KV2线圈上的电压很小，不足以使KV2吸合，KM3、KM4、KM5线圈处于断电释放状态，电动机电枢串入全部电阻进行反接制动，电动机转速迅速下降，随着电动机转速的下降，电动机电势EM迅速减小，电压继电器KV2线圈上的电压逐渐增加，当n0时，EM0，加至KV2线圈电压加大并使其吸合动作，常开触头闭合，KM5线圈通电吸合。KM5主触头短接反接制动电阻R4，同时KT1线圈断电释放，电动机串入R1、R2电阻反向起动，经