电气控制与PLC技术应用[刘小春][思考题答案]

电气控制与PLC技术应用思考题答案项目一工作台的自动往返控制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。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。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．试设计一个控制一台电动机的电路，要求：①可正、反转；②正、反向点动；③具有短路和过载保护。项目二：Z3050钻床电气控制线路分析2-1简述空气阻尼式时间继电器的结构。简答：主要由以下几部分组成：①电磁系统由线圈、铁心和衔铁组成。②触点系统包括两对瞬时触点（一常开、一常闭）和两对延时触点（一常开、一常闭），瞬时触点和延时触点分别是两个微动开关的触点。③空气室空气室为一空腔，由橡皮膜、活塞等组成。橡皮膜可随空气的增减而移动，顶部的调节螺钉可调节延时时间。④传动机构由推杆、活塞杆、杠杆及各种类型的弹簧等组成。⑤基座用金属板制成，用以固定电磁机构和气室。2-2晶体管时间继电器适用于什么场合？简述：晶体管时间继电器也称为半导体时间继电器或电子式时间继电器，具有机械结构简单、延时范围广、精度高、消耗功率小、调整方便及寿命长等优点。主要适用于以下场合：1）当电磁式时间继电器不能满足要求时。2）当要求的延时精度较高时。3）控制回路相互协调需要无触点输出等。2-3什么是顺序控制？常见的顺序控制有哪些？各举一例说明。简答：几台电动机的启动或停止必须按一定的先后顺序来完成的控制方式，叫做电动机的顺序控制。常见的顺序控制：主电路实现顺序控制和控制电路实现顺序控制，如：M1启动后M2才能启动，M、1M2同时停止；M1启动后M2才能启动，M2停止后M1才能停止等。2-4题图2-13所示是两种在控制电路实现电动机顺序控制的线路（主电路略），试分析各线路有什么特点，能满足什么控制要求。简答：a）顺序启动，同时停止；b）顺序启动，单独停止。图2-13题2-4图2-5某控制线路可以实现以下控制要求：（1）M1、M2可以分别启动和停止（2）M1、M2可以同时启动、同时停止；（3）当一台电动机发生过载时，两台电动机同时停止。试设计该控制线路，并分析工作原理。解：SB2、SB1控制M1的启停；SB5、SB4控制M2的启停；SB6、SB3控制总的启停。2-6试设计一小车运行电路，要求：（1）小车由原位开始前进，到终点后自动停止；（2）小车在终点停留2分钟后自动返回到原位停止；（3）要求能在前进或后退中任一位置均可停止或启动。解：2-7Z3050摇臂钻床电路中，按摇臂上升时液压松开无效，且KT1线圈不得电，试分析故障可能原因。解：摇臂原来已经上升到极限位置，SQa动作；或者KT1线圈接线处松脱。2-8Z3050摇臂钻床电路中，摇臂升降控制、液压松紧控制、立柱与主轴箱控制失效，试分析故障可能原因。解：检查SQ2、SQ3液压系统、油路等。2-9Z3050摇臂钻床电路中，除冷却泵电机可正常运转外，其余电机及控制回路均失效，试分析故障可能原因。解：检查三相电源4区以后是否缺相，检查TC或者是FU1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。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40m，输送带采用55kW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4-1起重机有哪几种分类？简答：按其结构可分为桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、旋转起重机及缆索起重机等；按起吊的重量可分为小型5～10t，中型10～50t，重型50t以上三级，其中以桥式起重机的应用最为广泛并具有一定的代表性。4-2桥式起重机包含哪些部件？对电力拖动和电器控制的要求是什么？简答：桥式起重机由桥架、装有提升机构的小车、大车运行机构及操纵室等几部分组成。为了提高起重机的生产率及可靠性，对其电力拖动和自动控制等方面都提出了很高要求，主要要求是：（1）空钩能快速升降，以减少上升和下降时间，轻载的提升速度应大于额定负载的提升速度。（2）具有一定的高速范围，对于普通起重机调速范围一般为3∶1，而要求高的地方则要求达到5∶1～10∶1。（3）在开始提升或重物接近预定位置附近时，都需要低速运行。因此应将速度分为几挡，以便灵活操作。（4）提升第一挡的作用是为了消除传动间隙，使钢丝绳张紧，为避免过大的机械冲击，这一挡的电动机的启动转矩不能过大，一般限制在额定传矩的一半以下。（5）在负载下降时，根据重物的大小，拖动电动机的转矩可以是电动转矩，也可以是制动转矩，两者之间的转换是自动进行的。（6）为确保安全