电气控制与plc技术应用[刘小春][思考题答案]

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1、电气控制与电气控制与 PLCPLC 技术应用思考题答案技术应用思考题答案项目一工作台的自动往返控制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” 。

2、 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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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 SB22KM

8、2 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：可正、反转；正、反 向点动；具有短路和过载保护 。项目二：项目二：Z3050Z3050 钻床电气控制线路分析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： 电磁系统 由线圈、铁心和衔铁组成。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。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。传动机构 由推杆、活塞杆、杠杆及各种类型的弹簧等组成。 基

9、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，

10、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。图 2-13 题 2-4 图简答：a）顺序启动，同时停止；b）顺序启动，单独停止。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

11、 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：2-7 Z3050 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。2-8 Z3050 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。 2-9 Z3050 摇臂钻床电路中，除冷却泵电

12、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项目三项目三 卧式镗床电气控制线路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。 2T68 型卧式镗床与 X62W 型铣床的变速冲动有什

13、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。

14、3T68 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（1320）能切断 KM4 线圈支路，而动合触点（1322）不能接通 KM5 线圈支路。因此，应重点 检查 KT 的动合触点（1322） ；此外，还应检查 KM4 的互锁动断触点（2223） 。 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，

15、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。 6一台电动机接法，允许轻载启动，设计

16、满足下列要求的控制电路。Y （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 40 m，输送带采用 55 kW 电动机进行拖动，试设计其 控制电路。设计要求如下。 （1）电动机采用降压启动控制。Y （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 510t，中型 1050t，重型 50t 以上三级，其中以桥式起