《电机与电气控制技术》习题答案 冯泽虎 第1-6章

第一章参考答案

自我检测参考答案

一、填空题

1.交流接触器、直流接触器

2.大于、等于、大于、等于、一致

3.多个，放大

4.刀开关、转换开关

5.控制按钮、行程开关

6.熔断器、热继电器

7.短路、超过1.2额定电流

8.电流、时间

9.延迟、时间

10.常开触点、常闭触点

11.热效应、过载保护

12.红、绿

13.过载、短路

二、选择题

l.A2.C3.C4.B5.B6.A7.B8.D9.D10.B11.B12.A13.B

三、判断题

1.X2.V3.V4.V5.J6.X7.X8.X9.V10.V11.V12.V

13.X14.V15.X16.X17.V18.X19.X20.V

四、简答题

1.熔断器用做短路保护，热继电器用做过载保护。一般熔断器热熔小，电流一达到动作值,

动作很快，提供灵敏的过载保护，一旦熔断不可恢复，只能更换。而热继电器热熔相对大一

些，过流时不会马上动作，需要一定的时间，适合做过我保护。

2.通电延时型和断电延时型。瞬时闭合动合触点、瞬时断开动断触点、延时闭合动合触

点、延时断开动断触点、延时断开动合触点、延时闭合动断触点。

延时闭合常开触点延时断开常闭触点延时断开常开触点延时闭合常闭触点

习题参考答案

1.低压电器是一种能够依据操作信号或外界现场信号的要求，手动或自动地

改变电路的状态、参数，以实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示和

调节的元件或设备。控制电器按其工作电压的高低，以交流1200V、直流1500V

为界，可划分为高压控制电器和低压控制电器两大类。常用的低压电器有刀开关、

熔断器、低压断路器、接触器、继电器及主令电器等。

2.自动空气开关又称自动空气断路器，是低压配电网络和电力拖动系统中

非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除了能完成接触和分断

电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路.严重过载及欠电压等进行保护，同

时也可以用于不频繁地启动电动机。自动空气开关具有操作安全.使用方便.工

作可靠.安装简单.动作后（如短路故障排除后）不需要更换元件（如熔体）等优点.

因此，在工业.住宅等方面获得广泛应用。

3.接触器是一种用来接通或切断交流、直流主电路和控制电路的自动控制电

器。主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置和其他部件组成。电磁机构的作用是

将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作；触点系统的作用是主触点

用于通断主电路，辅助触点用于控制电路，起电气互锁作用；灭弧装置的作用是

及时灭掉产生的电弧。

4.电磁机构的磁通是交变的，而电磁吸力与磁通的平方成正比，当磁通为零时，

吸力也为零，这时候衔铁在弹簧的反力作用下被拉开，磁通过零后吸力再逐渐增

大，吸力大过弹簧反力时衔铁又吸合，在如此反复循环的过程中衔铁产生强烈的

振动和噪音，振动使电器寿命缩短，并使触点接触不良.磨损.或溶焊，装了短路环

后将气隙磁通一分为二，一部分磁通穿过短路环,将在环内产生感应电动势，感

应电流，产生磁通,此磁通分别与线圈电流产生的磁通不仅相位不同而且幅值也不

一样，有这两个磁通产生的电磁力就不再同时过零点,这时，合成磁力就相当平

稳，只要最小吸力大于反力，那么衔铁将会牢牢地吸住，不会产生振动和噪音。

5.电压等级相同情况下：1.交流电磁线圈误接入直流电源一一烧毁。2.直流电磁

线圈误接入交流电源一一拒动。一是因为由于阻抗大的原因电流上不去，二是因

为它没有分磁环，导致电磁吸力脉动太大，即使吸合也不牢固

6.

过载电流是指在电路中流过有高于正常工作时的电流。如果不能及时切断过载电

流，则有可能会对电路中其它设备带来破坏。短路电流则是指电路中局部或全部

短路而产生的电流，短路电流通常很大，且比过载电流要大。热继电器是根据电

流流过双金属片而动作的电器，它的保护特性为反时限，在出现短路大电流时需

要一定的时间才会动作，不会立刻动作，所以不能作为短路保护。短路时电流瞬

间变的很大，热继电器还来不及动作，已经对电路造成了很大的危害。

7.继电器、保护器

8.交流接触器的主触头通过的是交流电流，而直流接触器的主触头是通过直流电

流；在结构上交流接触器由于产生的电弧容易熄灭，所以常采用多纵缝灭弧装置

灭弧，而直流接触器由于产生的直流电弧不容易熄灭，所以常采用磁吹式灭弧装

置灭弧。

9.熔断器、热继电器。

10.继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和

保护电力装置的自动电器。

11.继电器继电器是用于控制回路的，一个继电器往往有几对常开/常闭节点，可

以用于不同的控制回路，它的节点不能通过大电流，一般不用于动力回路；

接触器类似于断路器，是用弱电来控制接通或者切断强电的，主要用于动力回路

是用于控制回路的，一个继电器往往有几对常开/常闭节点，可以用于不同的控

制回路，它的节点不能通过大电流，一般不用于动力回路；

接触器类似于断路器，是用弱电来控制接通或者切断强电的，主要用于动力回路。

12.频繁起动，使激磁线圈通过很大的起动电流，因而引起线圈产生过热现象；

烧毁线圈。

13.（1）空气阻尼式时间（通电延时）继电器的延时原理是通电使电磁衔铁脱离受

压迫的气囊，让气囊缓慢吸入空气，当气囊充满空气后，气囊顶起连杆将触点动

作。

（2）调节气囊进气孔的大小来改变进气的快慢来达到长、短延时。

14.热继电器的作用：就是当通过热继电器到电动机的电流超过设定值一定时间

（内部有热差动元件，超过值越大，动作时间越短），辅助触点动作，输出断开

或闭合信号，将控制电动机动作的接触器线圈断开，起到保护电机的作用。

15.熔断器作用：熔断器是对电路，用电设备短路和过载进行保护的电路，

熔断器一般串接在电路中，当电路正常工作时，熔断器就相当于一根导线；当电

路短路或出现过载时，流过熔断器的电流很大，熔断器就回开鲁，从而保护电路

和用电设备。

16.

（1）过电流脱扣器用于电路的短路和对电流保护，当线路的电流大于整定的电

流值时，过电流脱扣器所产生的电磁力使挂钩脱扣，动触点在弹簧的拉力下迅速

断开，实现断路器的跳闸功能。

（2）热脱相器用于线路的过载保护，工作原理和热继电器相同，过载时热元件

发热使双全属片受热弯曲到位，推动脱扣器动作使断路器分闸.

（3）失压（欠电压）脱扣器用于失压保护，失用脱扣器的线圈直接接在电源上,

衔铁处于吸合状态，断路得可以常合闸，当断电成电压很低时，失压脱扣器的吸

力小于弹簧的反力，弹簧使动铁心向上挂钩脱扣，实现断路器的跳闸功能。

（4）分励脱扣器用于远程控制，当在远方按下按钮时，分励脱扣器通电流产生

电磁力，使其脱扣跳闸

17.（1）

FU

FR

热继电器动断触点卜--八-―

(3)

SB复合按钮

(4)

延时闭合的

动合做点

1延时闭合的动合触点KT

(5)

KT,通电延时打开触点

1或

延时断开的

动合扁点

(6)

：发热滞FR

(7)

（断电）延时断电的动断触点KT

(8)

（断电）延时闭合的动断触点KT

(9)

接触器线圈

(10)

KT时间继电器瞬动动合触点

通电

时

延

电

继

线

器

圈

KT

(12)

断电

时

延

电

继

线

器

圈

K1,

18.解：如果闸刀开关倒装，在闸刀开关拉闸断电时，其动触头有可能因

重力下落使闸刀开关合闸造成危险。如果将电源线接在闸刀下端，在闸刀开关拉

闸断电时，其动触头上带电，不安全。

第二章习题参考答案

自我检测参考答案

一、填空题

1.电源电路主电路辅助电路

2.1/3电压3轻载或空载

3.互锁

4.长动控制

5.时间

二、选择题

1A2A3B4A5B6A7A8A9C10A

三、判断题

1J2V3V475V6X78V9X10V11X

四、简答题

1.（1）电气原理图一般分为主电路和辅助电路两部分画出。

（2）各电气元件应采用国家标准统一的图形符号和文字符号,

（3）各电器元件的导电部件的位置应根据便于阅读和分析的原则来安排，同

一电器元件的不同部分可以不画在一起。

（4）所有电器元件的触点按没有通电或没有外力作用时的开闭状态画出。

（5）有直接电连接的交叉导线的连接点用黑圆点表示。

（6）各电器元件一般按动作的顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平或

竖直布置。

2.有经验设计和逻辑设计两种。常用的是经验设计。

设计步骤是：主电路一控制电路一辅助电路f连锁与保护一总体检查一反复修改

行完善

3.（1）三相笼型异步电动机（2常开触点（3）常闭触点（4）线圈（5）熔断器（6）

直流电动机

4.

5.

UL2L)FU2

6.

习题参考答案

一、名词解释

1.电气控制线路原理图、接线图:用规定的图形符号和文字符号代表各种电器、

电机及元件，依据生产机械对控制的要求和各电器的动作原理，用线条代表导线

连接起来，表示它们之间的联系的线路图称为原理图。用规定的图形符号和文字

符号，按各电器实际相对位置画出的图称为接线图。

2.欠压保护:当线路电压低于额定值时所采取的保护措施称为欠压保护。

3.失压保护:由于外界原因造成突然断电而采取的保护措施称为失压保护。

4.自锁:依靠接触器自身常开辅助触头而使线圈保持通电的效果称为自锁（又称自

保）。

5.联锁:利用两只控制电器的常闭触头使一个电路工作，而另一个电路绝对不能

，作的相互制约的作用称为联锁（或称互锁）。

6.点动控制:按一下按钮，电动机就转一下，松开按钮，电动机就停止，这种控制

叫点动控制。

7.顺序控制:根据生产需要，按照一定川顺序空现的控制称为川而序控制

8.多地控制:为操作方便，在两个或两个以.上地点进行控制操作称为多地控制。

9.单向运行:使电动机按照单-一方向旋转的控制称为单向控制。

10.可逆运行:可实现日动机正、反两个方向旋转的控制称为可逆控制。

二、问答题

1.答：电气原理图：电器布置图电气安装接线图。

电气原理图：根据控制线图工作原理绘制，具有结构简单，层次分明。主要

用于研究和分析电路工作原理。

电气布置安装图：主要用来表明各种电气设备在机械设备上和电气控制柜中

的实际安装位置，为机械电气在控制设备的制造、安装、维护、维修提供必要的

资料〜

电气安装接线图：是为了进行装置、设备或成套装置的布线提供各个安装接

线图项目之间电气连接的详细信息，包括连接关系，线缆种类和敷设线路。

2.答：QS刀开关、FU熔断器、KM接触器、KA中间继电器、KT时间继电器、

KS速度继电器、FR热继电器、SB按钿、SQ行程开关。

3.答：（1）电气元件明细表：元器件名称、符号、功能、型号、数量等。

（2）用小号字体注在其电气原理图中的图形符号旁边。

4.答：由接触器本身的电磁机构来实现，当电源电压严重过低或失压时，接触

港的衔铁自行释放，电动机失电而停机。

5.答：点动与长动在电气控制上的区别是：点动按钮两端没有并接接触器的常

开触电；长动按钮两端并接接触器的常开触电。

6.答:（1）联锁控制是在控制线路中一条支路通电时保证另一条支路断电。

（2）双重互锁，此种控制线路可靠性高，操作方便，为电力拖动系统所常

用。电气互锁控制过程为从一个运行状态到另一个运行状态必须经过停止既“正

■停一反”。双重互锁从一个运行状态到另一个运行状态可以直接切换既“正-反-

停”。

三、设计题

1.

SQ2

工作原理

KMI自锁触点闭合门锁一］_+

主触点闭合二R电动机M启动连续正转

按FSBI-KMI线圈用电—KMI

KMI联锁触点分断.对KM2联锁

刀架前行一移至限定位置，档铁|碰撞位置开SQ2-T^SQ2常闭触点分断©

KM1自锁触点分断，解除自锁一！f加生

一电动机M断电停转一刀架停止前行

①-KM1线圈失电KM1生触点分断-------------1

KMI联锁触点恢复闭合，解除联锁

KM2日锁触点闭合自锁—।

KM2在触点闭合---------电动机M反转—退力

②SQ2常开触点闭合一KM2线圈得电

KM2联锁触点分断对KMI联锁(§)

③刀架退到位置的倒SQITSQI常闭触点断开「一KM：n锁触点分断解除n铁

—KM2找胤失电—U-KM2匕触点分断--------刀--架停

L-KM2联储触点愤熨闭合一］

2.

3.

第三章习题参考答案

自我检测参考答案

一、填空题

1.可逆性机械能直流电能电能机械能

2.他励直流并励直流串励直流复励直流

3.电动机的转速电磁转矩

4.断电延时通电延时

5.再生制动电阻制动反接制动

6.两相邻主磁极之间改善换向

7.调压调速电枢串电阻调速调磁调速

二、选择题

IC2B3C4C5C6C7B8B

二、判断题

IV2V3X4。5X6X

四、简答题

1.直流电机励磁方式四种:①他励-励磁电流，由独立电源供给与电枢电流无关。

②并励-励磁电流并在电枢两端，励磁电压等于电枢电压。③串励-励磁绕组与电

枢串联;④复励-既有并励绕组又有申励绕组。

2.改变直流电动机转向就是要改变电磁转矩的方向，电磁转矩是电枢电流和气隙

磁场相互作用产生的，为此改变电枢电流的方向或改变励磁磁场的方向就可以达

到改变电动机转向的目的。①并励电动机:将电枢绕组的两个接线端对调或将并

励绕组的两个接线端对调，但两者不能同时改变；②串励电动机:方法与并励电

动机相同；③复励电动机:要保持是积复励，最简单的方法是将电枢绕组的两个

接线端对调。

3.在直流电机中，电枢电路是旋转的，经换向器-电刷作用转换成静止电路，即构

成每条支路的元件在不停地变换，但每个支路内的元件数及其所在位置不变,

因而支路电动势为直流，支路电流产生的磁动势在空间的位置不动。

习题参考答案

1.优点：直流电动机与交流电动机相比，具有优良的调速性能和起动性能。直流

电动机具有宽广的调速范围，平滑的无极调速特性；过载能力大，能承受平凡的

冲击负载；可实现无级快速起动、制动和反转；能满足生产过程自动化系统各种

不同的特殊运行要求。而直流发电机则能提供无脉动的大功率直流电源，且输出

电压可以精确的调节和控制。

缺点：一是制造工艺复杂，消耗有色金属较多，生产成本高；二是直流电动机在

运行时由于电刷与转向器之间容易产生火花，因而可靠性较差，维护比较困难。

应用：一般用于起动和调速性能要求高的场合，如大型可逆式轧钢机、矿井卷扬

机、宾馆高速电梯、龙门刨床、电力机车等。

2.机座、主磁极、换向极、电刷装置、锅盖、电枢铁心、电枢绕组、换向器、转

轴、支架和风扇。

3.换向器的作用是把电枢绕组中的交变电动势转变为直流电动势向外部输出直

流电压；对于电动机，它是把外界供给的直流电流转变为绕组中的交变电流以使

电动机旋转。

4.PIN=PN/nN=1OKW/85%=11.76KWIN=P1N/UN=1.7*103/110V=106.9A

5.PlN=PN/PUN=20/88%=22.73KWIN=P1N/UN=22.73*103/220=103.3A

T2N=60PN*103/2兀nN=9550*PN/nN=127.33N・n

6.一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，这种原

理在电机理论中称为可逆原理。当原动机驱动电枢绕组在主磁极N、S之间旋转

时，电枢绕组上感生出电动势，经电刷、换向器装置整流为直流后，引向外部负

载（或电网），对外供电，此时电机作直流发电机运行。如用外部直流电源，经电

刷换向器装置将直流电流引向电枢绕组，则此电流与主磁极N.S.产生的磁场互

相作用，产生转矩，驱动转子与连接于其上的机械负载工作，此时电机作直流电

动机运行。

7.绕组的基本形式:单叠绕组、单波绕组。

单叠绕组的特点是：

（1）同一主极下的各元件串联起来一条支路并联支路数2a等于电机的极数2P.

（2）电刷位置应使正负电刷间的感应电动势最大，被电刷短路的元件感应电势

为零。

（3）电刷数等于主极数。

（4）电刷间引出的电势为每一支路的电动势。

（5）电枢电流为各支路电流之和。

单波绕组的特点是：

（1）所有n极的各元件串联起来组成一条支路，所有s极下的各元件串联起来

组成另外一条支路并联支路对数a为1,与磁极对数无关。

（2）电刷数等于主极数。

（3）电刷间引出的电势为每一支路的电动势。

（4）电枢电流为各支路电流之和。

&R%调到最大,Rpf调到最小°

9.增大电枢回路调节电阻Rpa的阻值，电动机的转速将下降;增大励磁回路电阻

Rpf的阻值，转速将下降。

14.改变电枢电压方向或改变励磁电流方向；同时调换电枢绕组的两端和励磁绕

组的两端接线，直流电动机的转向不变。

11.应该是先断电枢后断励磁，如果先断励磁电枢电流会大，导致烧东西，因为

电枢阻值小，励磁电流不怎么变化的，是产生磁场的。

12.并励直流电动机励磁绕组和电枢绕组并联，绕组匝数多导线较细。

串励直流电动机励磁绕组与电枢绕组串联，绕组匝数少，导线较粗，启动转

矩大，但其机械特性很软，串励直流电动机不准空载或轻载运行。

13.并励直流电动机反转有两种方法，一是电枢反接法，即改变电枢电流方向，

保持励磁电流方向不变;二是励磁绕组反接法，即改变励磁电流方向，保持电枢

电流方向不变。而在实际应用中，并励直流电动机的反转常采用电枢反接法来实

现。

14.（1）机械制动采用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的制动方法。如电

磁抱闸、摩擦片制动。

（2）反接制动在电动机切断正常运转电源的同时改变电动机定子绕组的电源

相序，使之有反转趋势而产生较大的制动力矩

（3）能耗制动电动机切断交流电源的同时给定子绕组的任意二相加一直流电

源，以产生静止磁场，依靠转子的惯性转动切割该静止磁场产生制动力矩。

15.不能，反接制动是改变相序不是极性，对电动机来说电磁转矩变成制动转矩

了。

16.直流电枢绕组元件内的电动势和电流是交流的。直流电机电枢绕组是旋转的,

经换向器一电刷的作用，变换成为静止电路,两电刷间的电路在空间位置是不变

的，因而电刷电动势是直流的，所通过的电流也是直流的，电感不起作用。

17.因为直流电枢绕组不是由固定点与外电路连接的，而是经换向器-电刷与外电

路想连接的，它的各支路构成元件在不停地变化。为使各支路电动势和电流稳定

不变，电枢绕组正常、安全地运行，此种绕组必须是闭合的。

18.要改变电动机转向，就必须改变电磁转矩的方向。T=CT0Ia

单独改变磁通方法（通过改变励磁连接）或者单独改变电枢电流的方向，均可以

改变电磁转矩的方向。

改变转向的方法：

对于并励电动机,单独将励磁绕组引出端对调。或者单独将电枢绕组引出端对调。

对于复励电动机，应将电枢引出端对调或者同时将并励绕组利串励绕组引出段分

别对调（维持加复励状态）。

对于串励电动机,假设励磁绕组的一个头接的电源正极，那么他的尾就和电枢绕

组的头连接的时候是正转，然后把电枢绕组的尾和电源负极连接就可以了。

19.当负载转矩不变时，要求电磁转矩不变。由公式Tem=CT<Ha知，61a必须

不变。在他励电动机中励磁是独立的，不计电枢反应影响时，6不变。在Teni

不变时la必然不变。改变电动机端电压，电动机的输入功率P1=Ula改变，E改

变，n改变，输出功率P2=T2C改变，铁耗PFe和机械损耗Pmec改变，而电路铜

耗PCud=Ia2R3不变。改变电枢回路附加电阻时，P1不变，E改变，11改变，P2

改变，PFe和Pmec改变，PCua改变。在串励电动机中，同样由la不变，6不变,

结果与他励电动机相似。

20.并励电动机的机械特性表达式n=U/Ce4）-RaMem/CeCt3"2=n0-KMen当忽略

电枢反应时，磁通为不随负载变化的常数，是一条略下倾的直线，转速随负载增

加而略有下降。如果电车和电力机车使用这种电动机，那么当电车载重或上坡时

电机将过载较多。串展电动机的机械特性表达式，其中。串励电动机的励磁电流

等于电枢电流，磁路不饱和时为一常数磁路高度饱和时基本不变与成反比，而并

励电动机的机械特性是i条转速随增加而迅速下降的直线。当电车载重或上坡

时，电动机的转速会自动下降，使得增加不多，因而，点击输入功率增加不像并

励电动机那样快，所以电车和电力机车通常采用串励电动机拖动。

21.如果直流电动机的电刷不在几何中性线上，则在负载运行时，除了具有交轴

电枢磁动势外，还存在直轴电枢磁动势。如果电刷位置是从几何中性线逆电机旋

转方向移开的话，则直轴电枢磁动势是去磁的，即与主磁通方向相反。而当气隙

磁通削弱时,便会使转速n=(U-Rala)/Ce小增高。同时在一定电磁转距下，

因为Teni=G独la,电枢电流会增加。如果电动机具有起稳定作用的串励绕组，则

可能是串励绕组反接，而不是电枢位置不对，或者两种原因兼有。

22.(1)因为磁路不饱和且励磁电流【，不变，因此主磁通4)不变「负载转矩不变，

即电磁转矩r不变，由于T=G6L,,故电枢电流L不变。根据n=(UTR)/C

6,U减半，故转速n下降，且n小于原来的一半；

(2)U减半，输出功率B不变，L必然上升，否则曰于输入功率PLUL(假设为他

励)，若L不变或减小，则巳减小P2必然不能保持不变。L上升，n必然下降；

⑶L加倍，则“加倍。。不变，即T不变，故L减半。由于LR<<U,从「的

表达式右知，此时n下降；

(4)U减半而P?不变，由(2)分析知L上升。L减半，则6减半，(U-LK)较以

6减小的多，故n下降；

(5)L不变，则中不变。由于T28n2,「近似与/成正比，亦即L近似与/成正

比。当U减半时,假设n上升，则L上升,(U-LRJ下降,由n=(U-IR)/C.小得

n下降，这与假设相矛盾。故n必然下降,1,下降。

23.(1)改变励磁电流调速。这种调速方法方便，在端电压一定时，只要调节励磁

回路中的调节电阻便匕改变转速。由于通过调节电阻中的励磁电流不大。故消耗

的功率不大，转速变化平滑均匀，且范围宽广。接入并励回路中的调节电阻为零

时的转速为最低转速，故只能“调高”，不能“调低”。改变励磁电流，机械特

性的斜率发生变化并上下移动。为使电机在调速过程中得到充分利用，在不同转

速下都能保持额定负载电流，此法适用于恒功率负载的调速。(3)改变串入电枢

回路的电阻调速。在端电压及励磁电流一定、接入电枢回路的电阻为零时，转速

最高，增加电枢路电阻转速降低，故转速只能“调低”不能“调高”。增加电枢

电阻，机械特性斜率增大，即硬度变软,此种调速方法功率损耗大，效率低，如

果串入电枢回路的调节电阻是分级的，则为有级调速，平滑性不高，此法适用于

恒转矩的负载调速。

24.励磁回路断线时，只剩下剩磁。在断线初瞬，由于机械惯性，电机转速来不

及改变。电枢电势ECEn与磁通成比例减小。由laUERa可知，la将急剧增加到

最大值，当la增加的比率大于磁通下降的比率时，电磁转矩也迅速增加，负载

转矩不变时，由于电磁转矩大于负载转矩，电动机转速明显提高。随着转速的升

高，电枢电动势增加，la从最大值开始下降，可能在很高的转速下实现电磁转

矩与负载转矩的新的平衡，电动机进入新的稳态。由于这时转速和电枢电流都远

远超过额定值，这是不允许的。从理论上讲，当励问路断莲时，若是电动机的剩

磁非常小，而电枢电流的增大受到电枢回路电阻的限制，可能出现电枢电流增大

的比率小于磁通下降的比率，在负载力矩一定时，电枢的电磁力矩小于制动力矩,

因而转速下降。但在这种情况下，电枢电流仍然是远远地超过了额定电流值。可

见，并励电动机在运行中励磁回路断线可产生两个方面的影响：一方面引起电枢

电流的大幅度增加，使电动机烧毁；另一方面，可能引起转速急剧升高。过高的

转速造成换相不良。到使电动机转子遭到破坏。因此，并励电动机在运行中应绝

对避免励磁回路断线。针对励磁回路断线的故障，应采取必要的保护措施。

25.略

26.略

27.略

第四章参考答案

自我检测参考答案

一、填空题

1互锁

2固定损耗，可变损耗

3降低

4定子铁芯，定子绕组，机座

5反转

6定子电路串接电阻启动，星型/三角型降压启动，自耦降压启动

71/3,1/3

二、选择题

1C2D3D4C5B6A7C8B

三、判断题

1V2X3J4J5J6X7X8X9J

四、简答题

1.答：①产生足够大的起动转距

②起动电流尽可能不致过大

③起动设备简单、可靠、经济，操作方法简单

④对于大容量电机全负荷启动，而且启动时间过长的，必须采用降压启动，以

保护电动机。

2.答：降压起动是指起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，起动结束后加额

定电压运行的起动方式。

1）星-三角降压起动

2）定子电路串联电阻起动

3）自耦降压起动

3.熔断器用以切断线路的过载和短路故障，当线路过载或短路时，由于大电流很

快将熔断器熔断，起到保护电路上其他电器设备的作用。但因电动机主电路中选

用的熔断器就不能起到过载保护作用，因电动机启动时启动电流较大，选用熔丝

也大，当电动机过载时熔断器不会熔断，起不到过载保护作用。因此在电动机主

电路中还要装热继电器。由于热惯性，热继电器又不能作短路保护。因为发生短

路事故时，就要求电路立即断开，而热继电器是不能立即动作的。但是这个热惯

性也是合乎要求的，在电动机启动或短时过载时，热继电浴不会动作，这可避免

电动机的不必要的停车。在电动机主电路中熔断器起短路保护用，而热继电器起

过载保护作用。

五、分析题

1.正转控制：按下正转按钮SB1一接触器KM1线圈得电一KM1主触头闭合f电动

机正转，同时KM1的自锁触头闭合，KM1的互锁触头断开。

反转控制：先按下停止按钮SB3一接触器KM1线圈失电一KM1的互锁触头闭合。

然后按下反转按钮SB2f接触器KM2线圈得电一从而KM2主触头闭合，电动机开

始反转，同时KM2的自锁触头闭合，KM2的互锁触头断开。

线路特点

对于这种线路，要改变电动机的转向时，必须先按下停止按钮，再按下反转按钮,

才能使电动机反转。

2.

合上电源，正转启动：按下启动按钮SB1,KM1线圈得电，KM1主触头闭合，电

机正转转动，同时KM1辅助触点自锁，继续线圈供电。同时联锁触点KM1常闭触

点断开（禁止KM2线圈得电，对反转进行联锁），电机继续正转转动。

线路启动回路：LlfQS-FU2fFR-SB3fSBlfKM2常闭一KM1线圈-L2

反转启动：按下启动按钮SB2,KM1线圈断电，KM1主触头断开，同时KM1自锁

触点也断开，电机正转停止转动。KM1常闭触点复位，KM2线圈得电，KM2主触

头闭合，电机反转转动，同时KM2辅助触点自锁，为线圈继续供电，同时KM2

常闭触点断开（禁止KM1线圈得电，对正转进行联锁），电机继续反转转动。

线路启动回路：L1->QS->FU2-*I-R-*SB3->SB2->KM1常闭-*KM2线圈-<2

停止：按下停止按钮SB3,KM2线圈断电，KM2主触头断开，同时自锁触点也断

开，电机反转停止转动。KM1常闭触点复位，为正转做好准备。

习题参考答案

1.当空间互差120度的线圈通入对称的三相交流电流时，在空间中就产生了

旋转磁场

2.笼形异步电动机结构：端盖，接线盒，定子，定子绕组，转子，风扇，风

扇罩。

绕线转子异步电动机结构：转子绕组，端盖，轴承，定子绕组，转子，定

子出线盒，集电环。

3.笼形异步电动机的启动包括：直接启动，降压启动

绕线转子异步电动机的启动方法包括•：转子电路串接启动电阻器，转子串

接频敏变阻器

4.改变通入电动机定子绕组的三相电源相序，即把接人电动机三相电源进线

中的任意两相对调接线时，电动机就可以反转。

5.变极调速，变频调速，变转差率调速

6(1)故障：不能启动排除

原因：1.检在电源是否有电，，熔断丝是否烧断，电源开关接触是否良好，

电动机接线板上的接线头是香松脱2.在斯开电源的情况下，用万用表检直定子

绕组有无断路处3.用方用表检查转子绕组及其外部电路，并检在各连接点的接

触是否紧密

(2)故障：电源接通后，电动机尚未起动，熔断丝即烧断排除

原因：L接通开关熔丝立即烧断，大多是接地或短路故障，可用兆欧表检查

2.改用较大额定电流的熔丝3.改正接法4.把启动变阻器的手柄旋至启动位置

(3)故障：空载运行正常，加上负载后转速即降低或停转排除

原因：1.改正接法2.恢复电动机的电压到额定值3.去除转子修理4.适当

减轻负载

(4)故障：电动机运行时有较大的嗡嗡声，且电流超过额定值较多排除

原因：1.检查电动机的熔丝，是否有一相断开2.断开电源，用兆欧表检查

(5)故障：电动的有不正常的震动和响声排除

原因：1.改善电动机的安装条件2.停车检查，拧紧螺丝3.更换轴承

(6)故障：电动机温度过高排除

原因：1.适当减小负载2.电动机风扇是否脱落，通风孔道是否堵塞，电动

机附近是否堆放有杂物影响空气对流3.改善电动机的电压4.5.6.可参观以上

方法

（7）故障：轴承温度过高排除

原因：1.适当调整带的松紧程度2.拆下轴承盖，加黄油到2/3油室3.调换

好的润滑油脂

（8）故障：电动机外壳带电排除

原因：1.按规定接好地线，排除接地不良故障2.进行烘干处理3.浸漆修补

绝缘，重接引线

7.反接制动，能耗制动，回馈制动

（5）先断开电源开关，切断电动机的交流电源，这时转子仍沿原方向惯性运转;

随后向电动机两相定子绕组通入直流电，使定子中产生一个恒定的静止磁

场，这样作惯性运转的转子因切割磁力线而在转子绕组中产生感应电流，乂

因受到静止磁场的作用，产生电磁转矩，正好与电动机的转向相反，使电动

机受制动迅速停转。

9.

回馈制动，转子由于外部机械装置（相当于一个原动机）带动旋转，转子此时转速

高于旋转磁场转速，转差率是负的，电机做发电矶运行，所发的电回馈给电网。

此时转子导体中的感应电动势以及电流的有功分量将与电动机状态时相反，因此

电磁转矩的方向与旋转磁场和转子转向相反，即电磁转矩为制动性质的转矩。为

使转子持续地以高于旋转磁场的转速旋转，原动机的驱动转矩必须克服制动的电

磁转矩;此时转子从原动机输入机械功率，通过电磁感应由定子输出电功率，电

机处于发电机状态。

优点：电动机直喽接到电网时，电机发出的电向电网回馈，但是这样对电

网有较大的影响，如果电机由变频器拖动时，由于变频器有中间储能环节，其储

能是有限的，故电机发电状态时对变频器有较大的威胁二变频器在处理电机的再

生发电时，有多种制动方法，如能耗制动、储能制动、回馈制动等。对能耗制动

方法，电机发出的电会白白的浪费，同时能耗电阻会经常损坏;储能制动方法中

储能也是有限的，同样对变频器有威胁，能量回馈是处理再生发电的好方法，又

是制动的好方法。它保证了变频器的安全、节约了能量、同时增强了电机的制动

功能。

缺点：只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于

10%）,才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制变频器专用型能量回馈制动

单元动运行时，电网电压故障时间大于2ms,则可能发生换相失败，损坏器件。

10.

转速反向反接制动（或称倒拉反向反接制动）：电动机工作在反接制动时，他

有轴上输入机械功率，定子又通过气隙向转子输送功率，这两部分功率都消耗在

转子电路的总电阻上。

定子两相反接的反接制动：两相反接制动的有点事制动效果好，缺点是能耗

大，制动准确度差，如果要停车，还必须由控制线路及时切断电源.

11.按下停止按钮SB1,复式按钮SB1的常闭断开，线圈KM1断电,主触点KM1断开,

常开辅助触点KM1断开，常闭辅助触点KM1闭合，电动机由于惯性还在转动；按下

SB1,其常闭触点断开后，其常开触点接着闭合，线圈KM2得电，主触点KM2闭合，

常开辅助触点KM2闭合自锁，电动机反接，内部产生反方向的制动力矩，电动机转

速迅速降低，当电动机的转速接近0时，速度继电器复位，速度继电器常开触点KS

断开，线圈KM2断电，主触点KM2断开，常开辅助触点KM2断开，常闭辅助触点KM2

闭合，电动机停止转动，反接制动完成。

12.

电源电压不变的情况下，若误将三角形接法的电动机误接成星形，则由于电压下降

太多而使电机不能正常工作，若将星型接法的电动机误接成三角形，则将各项统组

上加的电压过高而造成电机烧损。

13.

自耦变压器降压启动的优点是可以直接人工操作控制，也可以用交流接触器自动控

制，经久耐用，维护成本低，适合所有的空载、轻载启动异步电动机使用，在生产

实践中得到广泛应用

14.

通常绕线转子异步电动机月转子电路串接电阻或串接频敏变阻器的方法实现起动。

15.电压由零提升到额定电压，这样电机在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲

击电流不可控制变成为可控制，并且可根据需要调芾启动电流的大小。电机启动的

全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。这就是软起动。相较于传统的压

降启动具有无冲击电流，有软停车功能，启动参数可调等优点

16.图4-45是直接起动中的点动控制，按下按钮SB,线圈KM得电，主触点KM闭合,

电动机得电全压起动，松开按钮SB,线圈KM断电，主触点KM断开，电动机断电停

转。

第五章参考答案

自我检测参考答案

一、填空题

1.永磁式、电磁式

2.电枢控制、磁场控制

3.电脉冲信号，脉冲电动机

4.稳定状态，静转矩，矩角特性，静态稳定区

90度

二、选择题

IB2B3C4D5B

三、判断题

1.J2.73.74.X5.V

四、简答题

1、答:伺服电动机又称执行电动机，是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动

机，是一种补助马达间接变速装置。在自动控制系统中，用于将输入的控制电压

转换成电动机转轴的角位移或角速度输出。

伺服系统的基本特征是：

(1)必须具备高精度的传感器，能准确地给出输出里的电信号；

(2)功率放大器及控制系统都必须是可逆的；

(3)足够大的调速范围及足够强的低速带我性能；

(4)快速的响应能力和较强的抗干扰能力。

2、答：相双三拍运行时，有相在两拍间均通电，该相产生的磁场在转子运动过

程中着阻尼作用。

相六拍运行时，一个循环通电六次，步距角小，通电时某一相产生的磁场在转

运动过程中起着阻尼作用。

习题参考答案

一、选择题

1.A2.B3.C4.D5.D6.C7.D,A8.A9.C10.B11.A12.B13.B

14.A15.A

二、填空题

(6)调速范围宽、机械特性和调节特性均为线性、无'自转”现象和快速响应。

(7)永磁式，电磁式

(8)电枢控制和磁场控制

(9)幅值控制和相位控制

(10)执行电动机、执行、角位移、角速度

(11)制动转矩

7、转子电阻大和转动惯量小这两个特点

18.转子

19.定，转子磁极指数

20.1.5度、100r/min

21.小、大

22.转过的角度

23.一，三

24.两，六

25.反应、永磁、混合

第六章参考答案

自我检测参考答案

一、填空题

(1)床身主轴箱进给箱溜板箱刀架光杆丝杠和尾座

(2)车削加工主轴刀架运动

(3)普通馍床和数控镶床

(4)电源电路主电路控制电路和辅助电路

(5)控制电路

二、选择题

(1)A(2)B(3)B(4)C(5)C(6)C

三、判断题

1.V2.X3.J4.X5.76.J

四、简答题

1.答：车床上所用的通用或专用夹具都是以车床主轴定心轴颈定位并安装在主轴

上的，若车床主轴定心轴颈有径向跳动，则通过夹具上定位兀件使工件上的定位

表面也产生相应的径向跳动，则通过夹具上定位元件使工件上的定位表面也产生

相应的径向跳动，这样最终造成加工表面对工件定位表面之间的定位误差，因此

要检验主轴定心轴颈的径向跳动。

2.答：略。

习题参考答案

1.

答：车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车削外圆、内圆、端面、螺

纹、切断及割槽等，并可以装上钻头或钱刀进行钻孔和钱孔。常用车床有普通车

床和数控车床两大类型。作用：就是把运动源的恒定转速改变为主运动执行件

（主轴、工作台、滑枕等）所需的各种速度；传递机床工作时所需的功率和扭矩;

实现主运动的起动、停止、换向和制动。

2.

答：主轴箱是由箱体、主轴、传动轴、轴上传动件、变速操纵机构、润滑密封件

等组成。主轴通过前端的卡盘或者花盘带动工件完成旋转作主运动，也可以安装

前顶尖，通过拨盘带动工件旋转。

3.

答：①主拖动电动机从经济性、可靠性考虑，一般选用笼型三相异步电动机，不

进行电气调速（为满足调速要求，采用机械变速）。②采用齿轮箱进行机械有级

调速。为减小震动，主拖动电动机通过几条三角皮将动力传递到主轴箱。③为车

削螺纹，主轴要求有正、反转。其正，反转的实现，可由主拖动电动机正、反转

或采用机械方法来达到。对小型音通车床，一般采用电动机正、反转控制；对于

中型音通车床（主拖动电动机容量较大），主轴正、反转则般采用多片摩擦离合

器来实现（电动机只作单向旋转）。④主拖动电动机的起动、停止采用按钮操作。

--般中小型电动机均采用直接起动（当电动机容量较大时，常用星/三角减压起

动）。停车时为实现快速停车，一般采用机城或电气制动。⑤刀架移动和主轴转

动有固定的比例关系，以便满足对螺纹加工的需要。这由机械传动保证，对电气

方面无任何要求。⑥车削加工时，刀具及工件温度过高，有时需用冷却液进行冷

却，因而应该配有冷却电动机拖动冷却泵输出冷却液，且冷却泵电动机与主轴电

动机有着互关系，即要求在主拖动电动机起动后，冷却泵方可选择起动与否，而

当主拖动电动机停止时，冷却应立即停止。⑦为实现板箱的快速移动，由单独的

快速移动电动机拖动，采用点动控制。⑧必须有过载，短路，失压和欠压保护。

⑨具有安全可靠的局部照明和信息指示装置。

4.

答：①主轴电动机的控制：按下起动按钮SB2,接触器KMI的线圈获电动作，其

主触点闭合，主轴电动机Ml起动运行。同时KM1的自锁触点和另一副动合触点

闭合。按下停止按钮SB1,主轴电动机Ml停车。

②冷却泵电动机控制：如果车削加工过程中，工艺需要使用冷却液时，在主轴电

动机Ml运转情况下，接触器KM线圈获电吸合，其触点闭合，冷却泵电动机获电

运行。由电气原理图可知，只有当主轴电动机Ml起动后，冷却泵电动机M2才有

可能起动，当Ml停止运行时，M2也就自动停止。

③溜板快速移动电动机：刀架快速移动电动机M3的起动是由安装在进给操纵手

柄顶端的按钮SB3来控制，它与中间继电器KM3组成点动控制环节。将操纵手柄

扳到所需要的方向，压下按钮SB3,继电器KM3获电吸合，M3起动，溜板就向指

定方向快速移动「

5.

答：驱动冷却泵输出冷却液，而带动冷却泵的电动机只需单向旋转，且与主轴电

动机Ml有互锁关系，即冷却泵电动机起动必须在主轴电动机起动之后，当主轴

电动机停车时，冷却泵电动机应立即停车。

6.答：①直观法②电压测量法③电阻测量法④短接法⑤通电试车

7.

答：①a.若电源指示灯L亮，看《Ml是否吸合

kMl不吸合：查FR1,FR2是否动作了但未复位；FU2是否熔断。如无问题，看

KV1线回路的110V电压是否正常，从而判断110V变压器的绕组是否有问题，还

是KMI线圈烧坏、熔断器插座或某个触点接触不曳，或是回路中的连线有问题。

KM1吸合，Ml不转：用万用表测KM1主触点的输出端有无电压，无电压，看输入

端，若还无电压，则只能是U、V、W到KM1的输入端的连线有问题。若KM1的输

入端有电压，则是由于KMI主触点接触不好。若KM1主触点的输出端有电压，则

检查Ml有无进线电压，若无电压，说明接触器KM1到Ml进线端之间有问题（包

括FR1和相应的边线）；若Ml进线电压正常，则只能是Ml本身的问题。

b.若电源指示灯HL不亮

合上照明开关SA2,照明灯亮。从110V变压器、FU2、6V变压器、FU3等分别考

虑。合上照明开关SA2,照明灯也不亮。从电源、QS、熔断器、变压器及其连接

线、触点接触等方面分析考虑。

C.若MI断相、负载过重、机械卡死等也可引起Ml不转

8.

答：按点动按钮SB3,刀架快速车床移动电动机不能起动，这种故障现象产生主

要有两个原因：一是电源，二是控制线路。电源可以用电压测量方法查找出故障

点所在。若电源部分正常且接触器KM3未吸合，故障必然在控制线路中，这时可

检查点动按钮SB3以及接触器KM3的线圈是否断路。

9.

答：原因分析：（1）.旋转开关SB4没有闭合（2）.KM辅助触点接触不良（3）.

热继电器FR2脱扣（4）.KA1接触器线圈烧毁或开路（5）.熔断器FU1熔丝断（6）.

冷却泵叶片堵住

解决办法：（1）.将SB4扳倒闭合位置（2）.用万用表检查触点是否良好（3）.

查明FR2脱扣原因，排除故障后手动复位（4）.更换线圈或接触器（5）.查明原

因，排除故障后，换上相同规格的熔丝（6）.清除铁屑等异物

14.

15.答:卧式镶床、落地像床、立式像床、坐标链床、金刚镇床、深孔钻像

床和专用馍床等。

膛床是用于孔加工的机床，与钻床比较，像床主要用于加工孔和孔间距离要求较

精确的零件，如一些箱体零件（机床主轴箱、变速箱等）。镶床的加工形式主要

是用镖刀镣削在工件上已铸出或已粗钻的孔，除此之外大部分床还可以进行铳

削、钻孔、扩孔、钱孔等。

11.

答：卧式镶床是应用最多、性能最广的一种镶床，适用丁单件小批生产和修理车

间，它主要是孔加工，键孔精度可达IT7,表面粗糙度Ra值为1.6〜0.8umo

卧式筐床的主参数为主轴直径，键轴水平布置并做轴向进给，主轴箱沿前立柱导

轨垂直移动，工作台做纵向或横向移动，进行镇削加工。这种机床应用广泛且比

较经济，它主要用于箱体（或支架）类零件的孔加工及其与孔有关的其他加工面

加工。

12.答：T68型卧式镣床主轴电动机的停车制动采用反接制动控制制动方法。

13.

答：①卧式床的主运动和进给运动多用同一台异步电动机拖动。为了适应各种形

式和各种工件的加工，要求床的主轴有较宽的调速范围，因此多采用由双速或三

速笼型异步电动机拖动的滑移齿轮有级变速系统。采用双速或三速电动机拖动，

可简化机械变速机构。目前，采用电力电子器件控制的异步电动机无级调速系统

已在镇床上获得广泛应用。

②镣床的主运动和进给运动都采用机械滑移齿轮变速，为有利于变速后齿轮的啮

合，要求有变速冲动。

③要求主轴电动机能够正反转；可以点动进行调整；并要求有电气制动，通常采

用反接制动。

④卧式镶床的各进给运动部件要求能快速移动，一般由单独的快速进给电动机拖

动。

⑤主电动机应设有快速准确的停车环节。

14.答：控制电路由继电器、接触器和电磁铁的线圈、指示等元件组成。

15.

答：主电动机Ml可正、反转连续运行，也可点助控制，主轴电动机的反接制动

控制，主轴电动机正转时的反接制动，主轴电动机反转时的反接制动，主轴或给

变速时主轴电动机的缓慢转动控制，主轴箱、工作台或主轴的快去移动，主轴进

刀与工作台互锁控制。

16.

答：当要求主轴电动机正向低速旋转时，行程开关SQ7的触点（11、12）处于断

开位置，主轴变速和进给变速用行程开关SQ3（4、9）、SQ4（9、10）均为闭合

状态。按SB2,中间继电器KA1线圈通电吸告，它有三对动合触点，KA1动合触

点（4、5）闭合自锁；KA1动合触点（10.11）闭合，接触器KM3线圈通电吸合,

KM3主触点闭合，电阻R短接；KA1动合触点（17、14）闭合和KM3的辅助动合

触点（4、17）闭合，使接触器KM1线圈通电吸合，并将KM1线圈自锁。KM1的

辅助动合触点（3、13）闭合，接通主电动机低速用接触器KM4线圈，使其通电

吸合。由于接触器KM1、KM3、KM4的主触点均闭合，故主轴电动机在全电压、定

子绕组三角形联结下直接起动，低速运行。

当要求主轴电动机为高速旋转时,行程开关SQ7的触点（11、12要SQ3（4、9）、

SQ4（9、10）均处于闭合状态。按SB2后，一方面KAI、KM3、KM1、KM4的线圈

相继通电吸合，使主轴电动机在低速下直接起动；另一方面由于SQ7（11、12）

的闭合，使时间继电器KT（通电延时式）线圈通电吸合，经延时后，KT的通电

延时断开动断触点（13、20）断开，KM4线圈断电，主轴电动机的定子绕组脱离

三相电源，而KT的通电延时闭合动合点（13、22）闭合，使接触器KM5线圈通

电吸合，KM5的主触点闭合，将主轴电动机的定子绕组接成双星形后，重新接到

三相电源，故从低速起动变为高速旋转。

主轴电动机的反向起动旋转过程与正向起动旋转过程相似，但是反向起动旋转所

用的电器为按钮SB3、中间继电器KA2,接触器KM3、用2、KM4、KM5,时间继电

器KT\

17.

答：这种故障一般有两种现象：第一种是主轴的实际转速比标牌指示转数增加或

减少一半，第二种是1M只有高速或只有低速。前者大多是由于安装调整不当而

引起的。T68型床有18种转速，是由双速电动机和机械滑移齿轮联合调速来实

现的。第1、2、4、6、8、…挡是由电动机低速运行驱动的，而3、5、7、9、…

挡是由电动机高速运行来驱动的。由以上分析可知，1M的高低速转换是靠主轴

变速手柄推动微动开关SQ7,由sQ7的动合触点（11、12）通、断来实现的。如

果安装调整不当，使SQ7的动作恰好相反，则会发生第一种故障。而产生第二种

故障的主要原因是SQ7损坏（或安装位置移动）：如果SQ7的动合触点（11、12）

总是接通，则1M只有高速；如果总是断开，则1M只有低速。此外，KT的损坏

（如线圈烧断、触点不动作等），也会造成此类故障。

18.

答