机床电器及PLC阶段性作业2

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1、中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院1中国地质大学( 武汉)远程与继续教育学院机床电器及 PLC 课程作业 2（共 4 次作业）学习层次：专科 涉及章节：第 2 章第 3 章简答题1. 试说明绘制电气原理图时应遵循哪些原则。（1）主电路标号由文字符号和数字组成, 其中的文字符号标明主电路中的电气元件或线段的主要特征,数字区别电路的不同线段。（2）控制电路采用阿拉伯数字编号, 由三位或三位以下的数字组成。在垂直绘制的电路中,标号顺序由上而下、从左到右编号,凡是被线圈、绕组、触头或电阻、电容等元件所间隔的线段, 都应标以不同的电路标号。（3）从电源到电动机的电路,通过的电流较大，称为主电路，用粗

2、线条绘制；辅助电路(包括控制电路、照明电路和信号电路)的电流小,用细线条绘制。（4）无论是主电路还是辅助电路, 各电气元件按动作顺序从上到下、从左到右依次排列, 可垂直布置或水平布置。（5）标出各电源电路的电压值、 极性、 频率、 相数。（6）继电器、接触器的触头按吸引线圈未通电状态画, 按钮、行程开关的触点按不受外力作用时的状态画。（7）同一电器的各导电部件(如继电器、接触器的线圈和触点) 按照它们在电路中的联系分开画, 但用相同的文字符号表示。对完成相同性质作用的几个电器,在相同的文字符号右下角加上数字序号, 以示区别。（8）动力电路的电源电路绘成水平线, 电动机及其保护电器支路绘成垂直线

3、; 辅助电路垂直地绘在两条或几条水平电源线之间,线圈、电磁铁、照明灯、信号灯、指示灯接在接地的水平电源线上, 控制触点连另一电源线。（9）有直接电联系的十字交叉导线连接点必须用黑圆点表示, 否则不画黑圆点。中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院22. 如何确定电动机的启动方式？ 一般规定异步电动机的功率低于 7.5 kW ，或者电机功率大于 7.5 kW 但满足下式便可以采用直接启动：如果不满足以上条件, 则必须采用降压方式启动电机。3. 简述互锁控制的工作原理。在电气控制系统中，有时要求两个电动机 M1 和 M2 不能同时接通，或同一电动机驱动的执行元件有两个相反的动作(如主轴正反转、工作台

4、的上下双向移动等) ，或两个电气元件不允许同时得电，这时就要用到互锁控制线路。如图所示，分别将 KM1、KM2 的动断( 常闭)触点串接在对方线圈所在电路，使 KM1、KM2 的触点互相制约，可保证 KM1、KM2 的线圈不会同时得电。此外，还可将复合按钮或行程开关的常闭触头串接在对方接触器的线圈电路中来实现机械互锁。4. 三相异步电动机的降压启动方式有哪些，并绘制对应的电气线路图。（1）定子串电阻降压启动；启 动 电 动 机 容 量电 源 总 容 量额 定 电 流启 动 电 流 341中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院3（2）Y-降压启动；（3）自耦变压器降压启动。中国地质大学（武汉）远

5、程与继续教育学院45. 电动机的制动有哪些方式，各应用于什么场合？（1）反接制动：利用改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序, 产生与转子惯性旋转方向相反的转矩, 因而产生制动作用。反接制动的过程为 : 停车时, 首先将三相电源切换, 然后当电动机转速较低时再将三相电源切断。（2）能耗制动：在电动机要停车时切断三相交流电源的同时, 把定子绕组接入电源,利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的,在转速接近于零时再切断直流电源。能耗制动一般可用时间继电器按时间控制原则或用速度继电器按速度控制原则来进行制动,对制动准确性要求不高的机床也可以手动控制。6. 简述双速电动机的变极调速原理。根据三

6、相异步电动机的同步转速公式 n060f1/p 知，如果电动机的磁极对数 p 减少一半，则旋转磁场的转速 n0 便提高一倍，转子的转速 n 差不多也提高一倍。改变 p 的方法是把定子每相绕组分成两半，然后进行两种接法。如图所示，将出线端D1、D2、D3 接电源，D4、D5、 D6 端悬空，则绕组为 接法，每相绕组中两个线圈串联，形成四个极，电动机为低速；当出线端 D1、D2、D3 短接，而 D4、D5、D6 接电源，则绕组为双星形，每相绕组中两个线圈并联，形成两个极，电动机为高速。7. 电动机常用的保护环节有哪些，各应用于什么场合？中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院5（1）短路保护：包括熔断

7、器保护和自动开关保护。 其中熔断器串联在被保护的电路中,当电路发生短路或严重过载时,它自动熔断切断电路, 达到保护的目的。熔断器一般适用于对动作准确性和自动化程度要求不高的系统中,如小容量的笼型电动机、 一般的普通交流电源等。自动开关又称自动空气熔断器,它有短路、过载和欠压保护,这种开关能在线路发生上述故障时快速地自动切断电源。它是低压配电的重要保护元件之一，常作低压配电盘的总电源开关及电动机变压器的合闸开关。在发生短路时,熔断器很可能使一相熔断器熔断, 造成单相运行,而自动开关只要发生短路就会自动跳闸, 将三相同时切断。自动开关结构复杂, 操作频率低,广泛用于要求较高的场合。（2）过载保护：

8、电动机长期超载运行时,绕组温升超过其允许值,其绝缘材料就要变脆, 寿命缩短, 严重时使电动机损坏。过载电流越大, 达到允许温升的时间就越短。 常用的过载保护元件是热继电器, 它可以满足这样的要求: 当电动机为额定电流时, 电动机为额定温升,热继电器不动作；在过载电流较小时,热继电器要经过较长时间才动作；过载电流较大时, 热继电器则经过较短时间就会动作。由于热惯性的原因,热继电器不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作,因此在使用热继电器过载保护的同时, 还必须设有短路保护。并且短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过热继电器发热元件的额定电流的 4 倍。（3）过电流保护：过电流一般

9、是由于不正确的启动和过大的负载转矩引起的, 一般比短路电流要小。在电动机运行中产生过电流要比发生短路的可能性更大, 尤其是在频繁正反转、启动、制动的重复短时工作的电动机中更是如此。对于三相笼型电动机,由于其短时过电流不会产生严重后果, 一般不采用过电流保护而采用短路保护；直流电动机和绕线转子异步电动机一般采用过电流继电器来实现短路保护。（4）零电压与欠电压保护：当电动机正在运行时, 如果电源电压因某种原因消失,那么在电源电压恢复时电动机就将自行启动,这就可能造成生产设备的损坏, 甚至造成人身事故。对电网来说,同时有许多电动机及其他用电设备自行启动也会引起不允许的过电流及瞬间网络电压下降。为了防

10、止电压恢复时电动机自行启动的保护叫零压保护。一般常用电压继电器来实现零压保护,用按钮代替开关来操作也可实现零压保护。另外，当电动机正常运转时,电中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院6源电压过分地降低将引起一些电器释放, 造成控制线路不正常工作,可能产生事故；电源电压过分地降低也会引起电动机转速下降甚至停转。因此需要在电源电压降到一定允许值时将电源切断,这就是欠电压保护。一般常用欠电压继电器来实现欠电压保护。（5）弱磁保护：直流电动机在磁场有一定强度下才能启动,如果磁场太弱, 电动机的启动电流就会很大, 直流电动机正在运行时磁场突然减弱或消失, 电动机转速就会迅速升高, 甚至发生飞车，因此需要

11、采取弱磁保护。弱磁保护是通过电动机励磁回路串入弱磁继电器(电流继电器)来实现的,在电动机运行中,如果励磁电流消失或降低很多, 弱磁继电器就释放, 其触点切断主回路接触器线圈的电源, 使电动机断电停车。8. 短路保护和热保护(过载保护)有什么区别？ 电动机长期超载运行时,绕组温升超过其允许值,其绝缘材料就要变脆, 寿命缩短, 严重时使电动机损坏。过载电流越大, 达到允许温升的时间就越短。 常用的过载保护元件是热继电器, 它可以满足这样的要求: 当电动机为额定电流时, 电动机为额定温升,热继电器不动作；在过载电流较小时,热继电器要经过较长时间才动作；过载电流较大时, 热继电器则经过较短时间就会动作

12、。由于热惯性的原因,热继电器不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作,因此在使用热继电器过载保护的同时, 还必须设有短路保护，并且短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过热继电器发热元件的额定电流的 4 倍。9. 在下表中填上电器的图形符号和文字符号。图形符号名称 文字符号 线圈（元件） 常开触点 常闭触点刀开关 Q接触器 KM延时闭合延时断开时间继电器延时闭合和延时断开ST空气断路器 QF中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院7按钮 SB速度继电器 KS热继电器 FR熔断器 FU行程开关 SQ10. 设计一条由两台电动机拖动的装配车间的一输送机控制线路，应满足下列要求：（1）M1

13、 电动机与 M2 电动机均单向运转；（2）M1 电动机起动工作后，M2 电动机才能起动工作；（3）M2 电动机先停机，而后 M1 电动机才能停机；（4）M1 电动机过载时，两台电动机同时停机，M2 电动机过载时，仅 M2 电动机停机；（5）要有必要的保护环节。试设计控制电路。控制电路如下图(A) 所示， SB3、SB1 、KM1、FR1 分别为 M1 电动机的起动按钮、停止按钮、通电接触器和热继电器；SB4、SB2、KM2 、FR2 分别为 M2 电动机的起动按钮、停止按钮、通电接触器和热继电器。11. 设计组合机床的两台动力头的电气控制线路。设计要求如下：（1）加工时两台动力头电动机同时起动；（2）两台动力头电动机单向运转；（3）两台动力头电动机，在加工完成后各自停机；图(A)SB4SB2KM1KM2SB3KM1SB1KM1KM2FR1KM2FR2FU1图(B)KM1SB2SB1KM1FR1 FR2KM2KM1SB3中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院8（4）若其中一台动力头电动机过载，另一台动力头电动机也应停机。设计其控制电路。控制电路如下图(B)所示，SB1 为两台动力头电动机的起动按钮；SB2 、KM1 、FR1分别为其中一台动力头电动机的停止按钮、通电接触器和热继电器； SB3、KM2、FR2 分别为另一台动力头电动机的停止按钮、通电接触器和热继电器。