电气控制技术课后习题答案第一章

第一章
1-1电器为什么需要灭弧装置？
答：电路中的电压超过10~12V和电流超过80~100mA，则在动、静触头分离时在它们的气隙中间就会产生强烈的火花或电弧。

电弧时一种高温高热的气体放电现象，其结果会使触头烧坏，缩短使用寿命，因此通常要设灭弧装置。

1-2单相交流电磁机构中的短路环的作用是什么？三相交流电磁机构中是否也需短路环？当接触器内部发出振动噪声时，产生的原因可能有哪几种？
答：单相交流电磁机构中的短路环的作用在于它产生的磁通滞后于主磁通一定相位差，它们产生的电磁力与F1之间也就有一相位差。

三相交流电磁机构中不需短路环。

交流电流要周期过零值，其产生的电磁吸力也要周期过零，这样在释放弹簧反力和电磁力的共同作用下衔铁就要产生振动。

1-3“将三只20A的接触器的触头并联起来，就可正常控制60A的负载；若控制30A的负载，它们的寿命就约延长一倍。

”对吗？为什么？答：不对，前半句是对的，将三只20A的接触器的触头并联起来，就可正常控制60A的负载，但若控制30A的负载，它们的寿命就约延长一倍，是错误的。

1-4额定电流30A的电动机带稳定负载，测得电流值为26A，应如何整定热继电器的额定电流值？对于三角形接法的电动机应如何选择热继电器？
答：整定热继电器的额定电流值：
三角形接法的电动机在有可能不满载工作时，必须选用带断相保护功能的热继电器。

1-5对保护一般照明线路的熔体额定电流如何选择？对保护一台电动机和多台电动机的熔体额定电流如何选定？
答：对保护一般照明线路的熔体额定电流等于或稍大于线路的工作电流；对保护一台电动机或多台电动机的熔体额定电流等于或稍大于可能出现的最大电流除以2.5，其中多台电动机，可能出现的最大电流等于容量最大一台电动机起动电流，加上其他各台电动机的额定电流。

1-6固态继电器有哪些优缺点？在什么场合应优先选用固态继电器？答：优点：工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、无火花、无动作噪声和使用方便；
缺点：过载能力低，易受温度和辐射影响，通断阻抗比小。

1-7断路器可以拥有哪些脱扣器？用于保护电动机需要哪些脱扣器？用于保护灯光球场的照明线路需要哪些脱扣器？断路器与熔断器相比较，各有什么特点？
答：断路器可以拥有分励脱扣器、漏电脱扣器、热脱扣器与过电流脱扣器等；用于保护电动机需要电流脱扣器；用于保护灯光球场的照明线路需要复式脱扣器；断路器是能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通、承载一定时间并分断电流的开关电器；熔断器是当通过它的电流超过规定值达一定时间
后，以它本身产生的热量使熔体熔化，从而分断电路的电器。

1-8试举例说明在任何场合适合选用行程开关、接近开关和光电开关。

查一查，行程开关的瞬动型和蠕动型动作方式是怎么回事？各自适用于那些情况？
答：当被测对象运动速度不是太快，可选用一般用途的行程开关；工作频率很高对可靠性及精度要求也很高时，应选用接近开关；不能接近被测物体时，应选用光电开关。

1-9控制变压器的用途是什么？应怎样计算其容量？
答：控制变压器主要根据所需变压器容量及一次侧、二次侧的电压等级来选择；依据控制电路最大工作负载所需情况来选择其容量：
变压器的容量应满足已吸合的电器在又起动吸合另一些电器时仍能吸合：
1-10怎样绘制工作流程图和工作状态图？它们表达了电气控制电路中的什么关系？怎样利用它们来分析电气控制电路的工作原理？答：工作流程图：1）由各工步依次衔接而成（有时会出现分支）；2）突出表达系统的相对稳态过程；3）在各工步名称的上方注明在该工步得电工作的执行元件和运算元件的名称，决定该步状态的执行元件的名称紧挨工步名称；4）在工作流程图的阶段处一定对应着某些执行元件的开启或关闭，所以该点又称为执行元件的开关点；
5）在各工步的起始点下方标出输入信号的状态变化情况；6）对于复杂的控制系统，检测信号很多，为了抓住精髓、突出重点，排除对思维的干扰，在输入信号状态区可以只标记对该步和相邻步有直接影响
的检测元件的状态变化情况；7）工作流程图只注重表达系统工作的主要过程，对于像超程、过载保护等环节需另行分析；8）许多系统的工作过程时循环或可逆的，为了形象地表示出来，在工作流程图中常把相应部分画成相向的或者闭环的。

工作状态图：采用表格的形式，图中纵线表示时间轴上的某一时刻，对应于工作流程图上的开关点，在这里称为执行元件的开关线。

执行元件的状态在开关线处发生变化，而检测元件则不然。

按照系统工作顺序横向排列各工步，给出各工步的序号和名称以及各步的主令信号。

竖向分类排列各电气元件，除写出元件的符号还可简要注明其在系统中所起的作用，以便于分析。

1-11工作流程图中的各工步是怎样划分出来的？为什么不能以检测元件的状态变化来划分？
答：工作流程图中的各工步是由主令信号、非主令信号和干扰信号划分出来的；因为检测元件的状态变化可能引起或不引起执行元件状态变化，又或者可能破坏正常工作，所以不能以检测元件的状态变化来划分。

1-12用电流表测量电动机的电流，为防止电动机起动时电流表被起动电流冲击，设计出图1-53的控制电路，试分析时间继电器KT的作用。

1-14试画出某机床主电动机空黑车电路图。

要求：1）可正反转；2）可正向点动、两处起停；3）可反接制动；4）有短路和过载保护；5）有安全工作照明及电源信号灯。

1-15试设计两台笼型电动机M1、M2的顺序起动、停止的控制电路。

1）M1、M2能顺序起动，并能同时或分别停止。

2）M1起动后M2起动。

M1可点动，M2可单独停止。

1-19试叙“自锁”“互锁（联锁）”的含义。

并举例说明各自的作用。

答：在开关按钮第一次按时，开关接通并保持，即自锁，在开关按钮第二次按时，开关断开，同时开关按钮弹出来。

在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“互锁”。

1-20一般机床继电器控制电路中应设何种保护？各有什么作用？短路保护和热保护（过载保护）有什么区别？零电压保护的目的是什么？
答：一般机床继电器控制电路中应设过载保护、短路电流保护、零电压和欠电压保护以及直流电动机的弱磁保护。

短路保护：因此在产生短路现象时，必须迅速地将电源切断。

常用的有熔断器和断路器保护。

过载保护：电动机长期超载运行，电动机绕组温升超过其允许值，电动机的绝缘材料就要变脆，寿命减少，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和断路器的热脱扣器。

过电流保护：过电流保护广泛用于直流电动机或绕线转子异步电动机，
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，故不采用过电流保护而采用短路保护。

过电流往往是由于不正确的起动和过
大的负载转矩引起的，一般比短路电流要小。

零电压与欠电压保护：为了防止电压恢复时电动机自行起动的保护叫零压保护。

在许多机床中不是用控制开关操作，而是用按钮操作，能起到零压保护的效果。

在电源电压降到一定允许值以下时将电源切断，这就是欠电压保护。

一般常用电磁式电压继电器实现欠压保护。

弱磁保护：直流电动机在磁场有一定强度下才能起动，若磁场太弱，则电动机起动电流会很大。

直流电动机轻载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。

因此需要采取弱励磁保护。

弱励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。

1-21电气控制系统的设计应包括哪些内容？
答：1. 满足生产设备的主要技术性能；2. 生产设备的电气传动方案主要技术性能；3. 生产设备所使用的电动机的调速性质与生产设备的负载特性相适应；4. 正确合理的选择电气控制方式是生产设备电气控制系统设计的主要内容； 5. 明确有关操纵方面的要求； 6. 设计应考虑用户供电网的要求。