《电气控制与PLC》课后习题参考答案

《电⽓控制与PLC》课后习题参考答案

《电⽓控制与PLC》课后习题参考答案

上篇习题1.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？怎样区分电压线圈与电流线圈？

答：（1）、交流：铁⼼⽤硅钢⽚冲压⽽成（减少铁损），线圈做成短⽽粗的圆筒状绕在⾻架上（便于散热）。

（2）、直流：铁⼼⽤整块钢制成（⽅便加⼯），线圈绕制成长⽽薄的圆筒状（便于散热）。

（3）、电压线圈：匝数多，线径细。

（4）、电流线圈：匝数少，线径粗。2.单相交流电磁机构为何要设置短路环？它的作⽤是什么？三相交流电磁铁是否要装设短路环？

答：（1）、由于交流接触器铁⼼的磁通是交变的，故当磁通过零时，电磁吸⼒也为零，吸合后的衔铁在反⼒弹簧的作⽤下将被拉开，磁通过零后电磁吸⼒⼜增⼤，当吸⼒⼤于反⼒时，衔铁⼜被吸合。这样，随着交流电源频率的变化，衔铁产⽣强烈振动和噪声，甚⾄使铁⼼松散。

（2）、当交变的磁通穿过短路环所包围的⾯积S2在环中产⽣涡流时，此涡流产⽣的磁通φ2在相位上落后于短路环外铁⼼截⾯S1中的磁通φ1，由φ1、φ2产⽣的电磁吸⼒为F1、F2，作⽤在衔铁上的合成电磁吸⼒是F1+F2，只要此合⼒始终⼤于其反⼒，衔铁就不会产⽣振动和噪声。

（3）、由于三相电流电磁铁的电磁吸⼒三相本⾝具有相位差，其电磁吸⼒为⼀恒定值，故⽆需设置分磁环。3.当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时，会发⽣什么问题？为什么？

答：（1）、交流电磁线圈误接⼊直流电源，由于不存在感抗，则I=U/R，⽐原来的电流⼤很多，则线圈容易烧毁。

（2）、直流电磁线圈误接⼊交流电源，由于存在感抗，则I=u/(R+jX)，⽐原来的电流⼩很多，可能吸⼒不够，不能吸合，即使可以吸合也会由于直流电磁系统没有分磁环⽽发⽣振动。同时由于直流电磁系统的铁⼼由整块钢构成，损耗⽐较⼤。4.若交流接触器线圈通电后，衔铁长时间被卡死不能吸合，则会产⽣什么

后果？

答：⼀般U形铁⼼的交流电磁机构的励磁线圈通电⽽衔铁尚未吸合的瞬间，电流将达到衔铁吸合后额定电流的5～6倍，E形铁⼼电磁机构则达到额定电流的10～15倍，如果衔铁卡住不能吸合时，交流励磁线圈则可能烧毁。5.什么是电磁机构的返回系数？过量与⽋量电磁机构的返回系数有何不同？

答：（1）、返回系数是继电器的复归值与动作值的⽐值。

（2）、过量电磁机构返回系数⼩于1，⽋量电磁机构返回系数⼤于1。6.从结构特征上如何区分交流、直流电磁机构？

答：（1）、交流：铁⼼⽤硅钢⽚冲压⽽成（减少铁损），线圈做成短⽽粗的圆筒状绕在⾻架上（便于散热）。

（2）、直流：铁⼼⽤整块钢制成（⽅便加⼯），线圈绕制成长⽽薄的圆筒状（便于散热）。7.低压断路器具有哪些脱扣装置？分别叙述其功能？

答：低压断路器具有⾃由脱扣器、过电流脱扣器、热脱扣器、失压脱扣器和分励脱扣器等脱扣装置。具体功能如下：

（1）、⾃由脱扣器是联系触头系统和其他保护功能脱扣器的中间传递部分。

（2）、过电流脱扣器主要⽤于短路和严重过载保护。

（3）、热脱扣器主要⽤于过载保护。

（4）、失压脱扣器主要⽤于失压保护。

（5）、分励脱扣器主要⽤于远距离控制。8.两个相同的交流电磁线圈能否串联使⽤？为什么？

答：（1）、在交流控制线路中，两个相同的交流电磁线圈不能串联使⽤，主要原因是造成吸⼒不⾜。

（2）、即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。因为每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗成正⽐，两个电器动作总有先后，先吸合的电器磁路先闭合，其阻抗⽐没吸合的电器⼤，电感显著增加，线圈上的电压也相应增⼤，故没吸合电器线圈的电压达不到吸合值。同时电路电流将增加，有可能烧毁线圈。9.电器控制线路中，既装设熔断器，⼜装设热继电器，它们各起什么作⽤？

答：（1）、熔断器：是⼀种简单⽽有效的保护电器，在电路中主要起短路保护作⽤。

（2）、热继电器：是利⽤电流的热效应原理⼯作的电器，⼴泛⽤于三相异步电动机的长期过载保护。

（3）、不能互相代⽤，由于其保护功能不⼀样。10.试设计⼀个采取两地操作的点动与连续运转的电路图？答：

11.试采⽤按钮、⼑开关、接触器和中间继电器，画出异步电动机点动、连续运⾏的混合控制线路？答：

12.试设计⽤按钮和接触器控制异步电动机的启动、停⽌，⽤组合开关选择电动机旋转⽅向的控制电路（包括主回路、控制回路和必要的保护环节）？答：

13.电器控制线路常⽤的保护环节有哪些？各采⽤什么电器元件？

答：（1）、电器控制线路中的主回路常⽤的保护环节有过压保护、⽋压保护、失压保护、热过载保护、短路保护。其中过压保护、⽋压保护、失压保护⼀般采⽤相应的过压继电器、⽋压继电器和失压继电器进⾏保护；热过载保护⼀般采⽤热继电器进⾏保护；短路保护⼀般采⽤熔断器或断路器进⾏保护。

（2）、电器控制线路中的控制回路常⽤的保护环节有短路保护，通常采⽤熔断器或断路器进⾏保护。14.试设计电器控制线路。要求：第⼀台电动机启动10s后，第⼆台电动机⾃动启动；运⾏5s后，第⼀台电动机停⽌，同时第三台电动机⾃动启动；运⾏15s后，全部电动机停⽌？答：控制线路如下图所⽰：

15.供油泵向两处地⽅供油，油都到达规定油位时，油泵停⽌供油；只要有⼀处油不⾜，则继续供油。试⽤逻辑设计法设计控制线路？

答：假设供油泵由接触器KM控制，两处地⽅的油位可通过限位开关SQ1和SQ2来体现。根据题⽬要求，列出接触器通电状态的真值表如右表所⽰，控制电路如下图所⽰：

16.设计⼀个⼩车运⾏的电路图，其动作程序如下：

（1）⼩车由原位开始前进，到终端后⾃动停⽌；

（2）到终端停留2min后⾃动返回原位停⽌；

（3）要求在前进或后退途中的任意位置都能停⽌或再次启动。答：

17.论述C650-2型车床主轴电动机的控制特点及时间继电器KT的作⽤。

答：（1）、C650-2型车床主轴电动机包含了正反转控制、点动控制和反接制动的停车控制等控制特点。

（2）、时间继电器KT主要有两个作⽤，⼀是KT的常闭通电延时断开触点可以在M1电动机启动时延时打开，停⽌启动电流对电流表的冲击；⼆是在M2电动机制动停车时KT触点闭合，将电流表短接，以免使电流表受到反接制动电流的冲击。18.C650-2型车床电⽓控制具有哪些保护环节？

答： C650-2型车床电⽓控制具有短路保护、失压保护和热过载保护等保护环节。19.Z3040×16（Ⅱ）型摇臂钻床在摇臂升降过程中，液压泵电动机M3和摆臂升降电动机M2如何配合⼯作？以摇臂上升为例叙述电路的⼯作情况。

答：（1）、Z3040×16（Ⅱ）型摇臂钻床在摇臂升降过程中，摇臂移动前必须先将摇臂松开，移动到位后摇臂⾃动夹紧。

（2）、按下摇臂上升按钮，时间继电器KT1线圈通电吸合，触点KT1闭合，使接触器KM4通电吸合，液压泵电动机M3正向旋转，供出压⼒油，压⼒油经分配阀进⼊摇臂的松开油腔，推动活塞移动，活塞推动菱形块，将摇臂松开。

同时，活塞杆通过弹簧⽚压动⾏程开关SQ2，使其触点SQ2断开，使KM4线圈断

电释放；另⼀触点SQ2闭合,使KM2线圈通电吸合。前者使液压泵电动机M3停⽌转动，后者使摇臂升降电动机M2启动正向旋转，带动摇臂上升移动。

（3）、当摇臂上升到所需位置时，松开摇臂上升按钮SB3，接触器KM2和时间继电器KT1线圈同时断电释放，摇臂升降电动机M2停车，摇臂停⽌上升。但时间继电器KT1为断电延时型，所以在摇臂停⽌上升后的1～3s，其延时闭合触点KT1闭合，接触器KM5线圈才通电吸合，使液压泵电动机M3通电反向旋转，供出压⼒油经分配阀进⼊摇臂的夹紧油腔，经夹紧机构将摇臂夹紧。在摇臂夹紧的同时，活塞杆通过弹簧⽚使⾏程开关SQ3压下，触点SQ3断开，切断接触器KM5的线圈电路，KM3断电释放，液压泵电动机停⽌转动，完成了摇臂先松开，后移动，再夹紧的整套动作。20.Z3040×16（Ⅱ）型摇臂钻床电路中SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5和SQ6各⾏程开关的作⽤是什么？结合电路⼯作情况说明。

答：（1）、SQ1：摇臂上升限位保护。

（2）、SQ2：松开到位限位。

（3）、SQ3：夹紧到位限位。

（4）、SQ4：摇臂下降限位保护。21.Z3040×16（Ⅱ）型摇臂钻床电路中，时间继电器KT1、KT2和KT3的作⽤是什么？

答：（1）、KT1：作为摇臂升降电动机停⽌运⾏与夹紧电动机开始运⾏之间的延时。

（2）、KT2、KT3：作为松紧电磁铁运⾏与松紧电动机运⾏之间的延时。