电气控制与PLC作业(第一章和第二章)

1第一章常用低压电器作业P35习题与思考题第1、2、3、4、5、6、8、9、12、13、16题1、何谓电磁式电器的吸力特性与反力特性？吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系？吸力特性：电磁吸力与气隙的关系曲线称为吸力特性。近似地表示为：式中，F为电磁吸力；B为气隙磁感应强度；S为铁心截面积。当S为常数时，式中，φ为气隙磁通（Wb）对于交流电磁机构，当f、N和U为常数时，φ为常数，则电磁吸力F为常数，即F与气隙δ大小无关。实际上，考虑到漏磁通的影响，F随气隙δ的减少略有增加。其吸力特性如右图。对于直流电磁机构，根据磁路欧姆定律得：当外加电压U和线圈电阻不变时，I为常数，即电磁吸力F与气隙δ的平方成反比。其特性曲线如右图。SBF2510422FBFfNUNfEU44.444.4))((00SINSINRINm211F2反力特性：电磁机构使衔铁释放的力一般有两种：一种是利用弹簧的反力；一种是利用衔铁的自身重力。吸力特性与反力特性间的配合关系：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；反之，则反力必须大于吸力。2、单相交流电磁机构为什么要设置短路环，它的作用是什么？三相交流电磁铁是否装设短路环？单相交流电磁机构在工作中，衔铁始终受到反作用弹簧、触头弹簧等反作用力Fr的作用。尽管电磁吸力的平均值F0大于Fr，但在某些时候仍将出现Fat小于Fr。当Fat小于Fr时，衔铁开始释放；当Fat大于Fr时，衔铁又被吸合，如此周而复始，从而使衔铁产生振动，发出噪声。短路环把铁心中的磁通分为两部分，即不穿过短路环的φ1和穿过短路环的φ2，且φ2滞后φ1，使合成吸力大于反作用力，从而消除了振动和噪声。三相交流电磁铁不需要装设短路环。原因是三相交流电流之间的相位相差120°，其电流不会出现同时为0的情况，从而使合成的电磁吸力始终大于反作用力。3、从结构特征如何区分交流、直流电磁机构？电磁机构的主要结构有：电磁机构（电磁线圈，铁心和衔铁）、触点系统（主触点和辅助触点）、灭弧系统、其他部分（包括弹簧，传动机构，接线柱及外壳）。交流电磁机构和直流电磁机构的工作原理基本相同，从吸引线圈的外型和结构就可以区分交流接触器和直流接触器。4、交流电磁线圈通电后，衔铁长时间被卡不能吸合，会产生什么后果？交流电磁线圈通电后,衔铁长时间被卡不能吸合,相当于磁路气隙很大，空气的磁导率是很小的，所以磁路磁阻会很大，磁通量很小，自感电动势就小，（也可理解为感抗很小），在外加电压不变时，势必电流过大，时间一长线圈就会烧毁。5、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？为什么？交流电磁线圈误接入直流电源，衔铁与铁心不能吸合，因为通入直流时线圈不能产FatFatmF0Fr3生足够的磁势，从而衔铁不能获得足够的电磁力，进而不能吸合。直流电磁线圈误接入交流电源，由于电流过大，线圈铁心发热，将使其过热而烧坏。6、线圈电压为220V的交流接触器，误接到380V交流电源会发生什么问题？为什么？由于接入的380V电压远远超过它的额定电压220V，线圈电流将大增，线圈迅速发热最终就是交流接触器线圈会烧坏，接触器无法正常工作。8、两个相同的交流线圈能否串联使用？为什么？交流接触器不能串联使用，既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，而两个电器的动作总是有先有后，不可能同时吸合。假如一个接触器先吸合，则其磁路闭合，线圈电感显著增加，因而在该线圈上的电压降也相应增大，使另一个接触器的线圈电压达不到动作电压，从而使工作气隙δ一直很大，由于交流电磁铁的线圈电流I与工作气隙δ成反比，将造成线圈过热而烧毁。9、常用的灭弧方法有哪些？低压电器中常用的灭弧方式有：电动力吹弧、磁吹灭弧、栅片灭弧、窄缝灭弧。12、电气控制线路中，既装设熔断器，又装设热继电器，各起什么作用？能否相互代用？热继电器一般用于三相异步电动机的长期过载保护，断相保护。由于热继电器主双金属片受热膨胀的热惯性及动作机构传递信号的惰性原因，热继电器从电动机过载到触点动作需要一定时间，也就是说即使电动机严重过载甚至短路，热继电器也不会瞬间动作，因此热继电器不能用于短路保护；熔断器是低压电路及电动机控制线路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。不能相互代用。13、热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不带带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？热继电器一般用于三相异步电动机的长期过载保护，断相保护。由于热继电器主双金属片受热膨胀的热惯性及动作机构传递信号的惰性原因，热继电器从电动机过载到触点动作需要一定时间，也就是说即使电动机严重过载甚至短路，热继电器也不会瞬间动作，因此热继电器不能用于短路保护。带断相保护的热继电器可以用在Y形接法和△形接法的电动机，不带断相保护的三相式热继电器不能用在△形接法的电动机。16、试为一台交流380V、4kW（cosφ=0.88）、△连接的三相笼型异步电动机选择接触4器、热继电器和熔断器。4kW三相电动机额定电流IN：I=P/(√3Ucosφ)=4000/(√3×380×0.88)=2200/527=6.906A熔断器额定电流15A，参考型号RC1A-15A，（1.5-2.5）IN接触器额定电流10A，参考型号CJ20-10热继电器额定电流20A，参考型号JR16-20/3第二章继电接触器控制系统的基本电路作业P74页的第3、4、5、9、12题3、分析如图2-50所示线路中，哪种线路能实现电动机正常运行和停止？哪种不能？为什么？4、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电路。5、试设计用按钮和接触器控制异步电动机的启动和停止，用组合开关选择电动机旋转方向的控制线路（包括主电路、控制电路和必要的保护环节）59、试设计电气控制线路，要求：第一台电动机启动10s后，第二台电动机自行启动，运行5s后，第一台电动机停止，同时使第三台电动机自行启动，再运行15s，电动机全部停止。补充作业：1、M1和M2均为三相笼型异步电动机，可直接启动，按下列要求设计主电路和控制电路：（1）M1先启动，经一段时间后M2自行启动；（2）M2启动后，M1立即停车；（3）M2能单独停车；（4）M1和M2均能点动。L1L2L3FR2KM2M3M2FR1FUKM1M3M1QSFR3KM3M3M3KM2KM1KT3KM3KT2KT1FR1FR2FR3KT2KT3KM2SB1KT1KT2KM1KM2KM3KM2KM3KT2KT3L1L1L1L1KM2KM1KT3KM3KT2KT1FR1FR2FR3KT2KT3KM2SB1KT1KT2KM1KM2KM3KM2KM3KT2KT3L1L1L1L16L1L2L3FR2KM2M3M2FR1FUKM1M3M1QS2、设计一小车运行控制线路，小车由异步电动机拖动，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）在终端停留2min后自动返回原位停止；（3）要求能在前进或后退途中任意位置都能停止或启动。L1L2L3KM2FRFUKM1M3MQSKM1KM2KTFRSB1SB2SB3KM1KM2KTSQ2KM2KM2KM1L1L1SQ1