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1、电气控制工程平时作业一、 简答题（共100分，每题20分）1、说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处。答：热继电器作用：热继电器的作用是电动机过负荷时自动切断电源，热继电器的构造是两片膨胀系数不同的金属片构成，电流过大时膨胀系数大的先膨胀，起到切断电源的作用。热继电器动作后有人工复位和自动复位。熔断器作用：当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了熔断器，那么，熔断器就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用热继电器作用是控制温度的，当机
2、器温度上升到热继电器所设定的温度上限时，自动却断电路保护机器熔断器是控制电流的，机器负荷大过额定值，电流就会过大，熔断器及时却断而保护 ，一个是机体的温度控制，一个是电路的控制熔断器和热继电器都能起到”过负荷保护“的作用。熔断器中的熔丝一旦选用，过负荷的性能就固定了。而热继电器所设定的温度是可以调节的，更方便最大的不同就是：热继电器断开以后可以复位继续接通电路。而熔断器断了以后，必须更换熔体才可接通电路2、PLC的三种输出电路分别适用于什么类型的负载？答：点动和长动指的是控制电路里的，一般的点动就是通过按钮给电到接解器线圈,然后接解器吸合,松开按钮后线圈断电,接触器分开.这就是点动了.长动是在
3、点动的基础上在接触器的常开辅助触头中再引出一组线经过停止开关到线圈。3、直流调速系统中，开环和闭环有什么区别？答：PLC的输出电路形式一般分为：继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出三种。弄清这三种输出形式的区别，对于PLC的硬件设计工作非常有必要。下面以三菱PLC为例，简要介绍一下这三种输出电路形式的区别和注意事项，其它公司的PLC输出电路形式也大同小异。A、继电器输出电路该种输出电路形式外接电源既可以是直流，也可以是交流。PLC继电器输出电路形式允许负载一般是AC250V/50V以下，负载电流可达2A，容量可达80100VA（电压电流），因此，PLC的输出一般不宜直接驱动大电流负载（一般通过一
4、个小负载来驱动大负载，如PLC的输出可以接一个电流比较小的中间继电器，再由中间继电器触点驱动大负载，如接触器线圈等）。PLC继电器输出电路的形式继电器触点的使用寿命也有限制（一般数十万次左右，根据负载而定，如连接感性负载时的寿命要小于阻性负载）。此外，继电器输出的响应时间也比较慢（10ms）左右，因此，在要求快速响应的场合不适合使用此种类型的电路输出形式（可以根据场合使用下面介绍的两种输出形式）。当连接感性负载时，为了延长继电器触点的使用寿命，对于外接直流电源时的情况，通常应在负载两端加过电压抑制二极管；对于交流负载，应在负载两端加RC抑制器。B、晶体管输出电路晶体管输出电路形式相比于继电器输
5、出响应快（一般在0.2ms以下），适用于要求快速响应的场合；由于晶体管是无机械触点，因此比继电器输出电路形式的寿命长。晶体管输出型电路的外接电源只能是直接电源，这是其应用局限的一方面。另外，晶体管输出驱动能力要小于继电器输出，允许负载电压一般为DC5V30V，允许负载电流为0.2A0.5A。这两点的使用晶体管输出电路形式时要注意。C、双向晶闸管输出电路双向晶闸管输出电路只能驱动交流负载，响应速度也比继电器输出电路形式要快，寿命要长。 双向晶闸管输出的驱动能力要比继电器输出的要小，允许负载电压一般为AC85242V；单点输出电流为0.2A0.5A，当多点共用公共端时，每点的输出电流应减小（如单点
6、驱动能力为0.3A的双向晶闸管输出，在4点共用公共端时，最大允许输出为0.8A/4点）。注意：为了保护晶闸管，通常在PLC内部电路晶闸管的两端并接RC阻容吸收元件（一般为0.015uF/22左右）和压敏电阻，因此在晶闸管关断时，PLC的输出仍然有12mA的开路漏电流，这就可能导致一些小型继电器在PLC输出OFF时无法关断的情况。4、什么叫能耗制动？什么叫反接制动？各有什么特点及适用场合？答：开环的调速，仅仅单向地输出控制信号来调速。当负载变化引起速度偏差时，控制系统无法发现，自然就不能控制并使误差减小。闭环调速，会检测输出并反馈到输入端与调速参数相比较，根据实际速度误差修正控制信号，这样，随机
7、的负载变化引起的误差可大大降低。5、常见的直流调速方案有哪些？各自的特点是什么？答：A、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：1、具有较硬的机械特性，稳定性良好；2、无转差损耗，效率高；3、接线简单、控制方便、价格低；4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。B、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源
8、的变频器，变频器可分成交流直流交流变频器和交流交流变频器两大类，目前国内大都使用交直交变频器。其特点：1、效率高，调速过程中没有附加损耗；2、应用范围广，可用于笼型异步电动机；3、调速范围大，特性硬，精度高；4、技术复杂，造价高，维护检修困难。5、本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。C、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管
9、串级调速，其特点为：1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；2、装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速7090的生产机械上；3、调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；4、晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。5、本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。D、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。E、定子调压调速方法当改变电动机的定子电
10、压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点：1、调压调速线路简单，易实现自动控制；2、调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，
11、效率较低。3、调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。F、电磁调速电动机调速方法电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。 电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带动；磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动
12、，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速N1，这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速特点：1、装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；2、调速平滑、无级调速；3、对电网无谐影响；4、速度失大、效率低。5、本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。G、液力耦合器调速方法液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为：1、功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；2、结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低；3、尺寸小，能容大；4、控制调节方便，容易实现自动控制。5、本方法适用于风机、水泵的调速。
