工厂电气控制第2章教学检测及答案

第2章 教学检测及答案

一、填空题

1.在电气原理图中，电器元件采用（展开）的形式绘制，如属于同一接触器的线圈和触点分开来画，但同一元件的各个部件必须标以（相同的文字符号）。当使用多个相同类型的电器时，要在文字符号后面标注（不同的数字序号）。

2.气原理图中所有的电器设备的触点均在常态下绘出，所谓常态是指电器元件没有通电或没有外力作用时的状态，此时常开触点（断开），常闭触点（闭合）。

3.电气原理图采用垂直布局时，动力电路的电源线绘成（水平线），主电路应（垂直）于电源电路画出。控制回路和信号回路应垂直地画在（两条电源线）之间，（耗能）元件应画在电路的最下面。且交流电压线圈不能（串联）。

4.电阻测量法检查线路，若测得某两点间的电阻很大，说明（该触点接触不良或导线断开）。

5.电压测量法检查故障如图6-1所示。将万用表调到交流500V 档，接通电源，按下起动按钮SB2，正常时，KM1吸合并自锁。这时电路中1-2、2-3、

3-4各段电压均为（0），4-5两点之间为线圈的工作

电压（380）V 。

6.如果要在两个地点对同一台电动机进行控制，

必须在两个地点分别装一组按钮，这两组按钮连接的方法是：常开的起动按钮要（并联），常闭的停止

按钮要（串联）。

7.Y-△减压起动是起动时将定子绕组接成（星形），起动结束后，将定子绕组接成（三角形）运行。

这种方法只是用于正常运行时定子绕组为（三角形）连接的电动机。由于起动转矩是直接起动时的（1/3），这种方法多用于（空载或轻载）起动。

8.异步电动机的调速可分（变极调速）（变频调速）（变转差率调速）三大类

9.三角形改成双星形（△/YY ）变极调速时，电动机绕组构成构成三角形连接时，电动机（低速）运行。双速电动机在变极的同时将改变（三相绕组的电源的相序），以保持电动机在低速和高速时的（转向）相同。

10.（电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电）的装置称作“变频器”

11.变频器的控制方式可分为（开环控制和闭环控制)两种。（开环控制）有V/F 控制方式，（闭环控制）有矢量控制等方式。

12.变频器的接地必须与动力设备接地点（分开，单独接地）。

FU

KM1

V V

V V

图6-1 电压测量法检查故障

二、判断题（对的画√错的画×）

1.电气原理图中所有的电器设备的触点均在常态下绘出，所谓常态是指电器元件没有通电或没有外力作用时的状态，此时常开触点断开，常闭触点闭合。（√）

2. 电器元件布置图主要用来表明在控制盘或控制柜中电器元件的实际安装位置。（√）

3. 同一控制盘上的电器元件可以直接连接，而盘内和外部元器件连接时必须经过接线端子排进行，走向相同的相邻导线可绘成一股线。（√）

4. 为了方便线路投入运行后的日常维护和排除故障，必须按规定给原理图标注线号。标注时应作到每段导线均有线号，并且一线二号，不得重复。（×）

5. 检查元件时，用万用表检查所有元器件的电磁线圈的通断情况，测量它们的直流电阻并做好记录，以备检查线路和排除故障时参考。（√）

6.为软启动器主要由三相交流调压电路和控制电路构成。其基本原理是利用晶闸管的移相控制原理，通过晶闸管的导通角，改变其输出电压，达到通过调压方式来控制启动电流和启动转矩的目的。（√）

7. 变频器的接地必须与动力设备接地点分开，单独接地。（√）

三、选择题

1. 接线前应先做好准备工作（ABC ）

A按主电路、控制电路的电流容量选好规定截面的导线；

B准备适当的线号管；

C使用多股线时应准备烫锡工具或压线钳

D空操作试验

2. 采用电压测量法检查故障。分段测量法如图6-6所示。将万用表调到交流500V档，接通电源，按下启动按钮SB2，正常时，KM1吸合并自锁。这时电路中（1-2）、（2-3）、（3-4）各段电压均为（A）V，（4-5）两点之间为线圈的工作电压（B）V。

A 0

B 380

C 220

D 110

3. 可根据电动机启动频繁程度、供电变压器容量大小来决定允许直接启动电动机的容量，对于启动频繁，允许直接启动的电动机容量应不大于变压器容量的（ A ）；对于不经常启动者，直接启动的电动机容量不大于变压器容量的（B）。通常容量小于（ C ）KW的笼型电动机可采用直接启动。

A 20%

B 30％

C 11

D 15

4. 对中小功率电动机控制线路而言，一般可以使用截面积为（A）mm2左右的导线连接。

A 1.5

B 2.5

C 0.75

D 0.5

5. 电动机全压启动连续运转控制电路中，过载保护是由（B）实现的。

A 熔断器

B 热继电器

C 接触器

D 转换开关

6. 如果要在两个地点对同一台电动机进行控制，必须在两个地点分别装一组按钮，这两组按钮连接的方法是：常开的启动按钮要（ A ），常闭的停止按钮要（ B ），

A 并联

B 串联

7. 接地保护导线（PE）必须采用（D ）

A 浅蓝色

B 黑色

C 蓝色

D 黄绿双色

8. “停止”按钮应置于“启动”按钮的（AB ）下方或左侧，当用两个“启动”按钮控制相反方向时，“停止”按钮可装在（ C ）。

A 下方

B 左侧

C 中间

D 上方

四、简答题

1.什么叫“自锁”？自锁线路怎样构成？

答：依靠接触器自身辅助触点保持线圈通电的电路，称为自锁电路，而这对常开辅助触点称为自锁触点。将接触器自身常开辅助触点和起动按钮并联。

2.什么叫“互锁”？互锁线路怎样构成？

答：互锁就是两只接触器任何时候不能同时得电动作。KM1、KM2将常闭触点串在对方线圈电路中，形成电气互锁。

3.点动控制是否要安装过载保护？

答：由于点动控制，电动机运行时间短，有操作人员在近处监视，所以一般不设过载保护环节。

4.电动机连续运转的控制线路有哪些保护环节？

答：1）短路保护。2）过载保护。3）欠压和失压保护。

5.画出电气互锁正反转控制的主电路和控制电路，并分析电路的工作原理。

答：线路控制动作如下：合上刀开关QS。○1正向启动：按下SB2→KM1线圈得电：常闭辅助触点KM1（7-8）断开，实现互锁；KM1主触点闭合，电动机M正向启动运行；常开辅助触点KM1（3-4）闭合，实现自锁。○2反向启动：先按停止按钮SB1→KM1线圈失电：常开辅助触点KM1（3-4）断开，切除自锁；KM1主触点断开，电动机断电；KM1（7-8）常

闭辅助触点闭合。○3再按下反转启动按钮SB3→KM2线圈得电：KM2（4-5）常闭辅助触点分断，实现互锁；KM2主触点闭合，电动机M反向启动；KM2（3-7）常开辅助触点闭合，实现自锁。

电气互锁的正反转控制电路

6.画出自动往返的控制线路，并分析电路的工作原理。若行程开关本身完好，挡块操作可以使触点切换，而自动往返控制线路通车时，两个行程开关不起限位作用，故障的原因是什么？

答：

SQl、SQ2 、SQ3、SQ4为行程开关，SQl、SQ2用来控制工作台的自动往返，SQ3、SQ4进行限位保护，即限制工作台的极限位置。当按下正向（或反向）启动按钮，电动机正向（或反向）启动旋转，拖动运动部件前进（或后退），当运动部件上的挡铁压下换向行程开关SQ1（或SQ2）时，将使电动机改变转向，如此循环往复，实现电动机可逆旋转控制，工作台就

能实现往复运动，直到操作人员按下停止按钮时，电动机便停止旋转。

故障的原因是：主电路接错， KM1、KM2主触点接入线路时没有换相 7.实现多地控制时多个启动按钮和停止按钮如何连接？ 答：常开的启动按钮要并联，常闭的停止按钮要串联。

8．笼型感应电动机减压启动的方法有哪些？各有何特点？使用条件是什么？

答：Y-△减压启动：起动电流和起动转矩都降为直接起动时的1/3，多用于空载和轻载起动。适用于正常运行时定子绕组为三角形连接的电动机。

自耦变压器减压启动：起动电流和起动转矩都降为直接起动时的1/k 2，常用于10kW 以上的三相异步电动机。

9．画出Y-△减压启动的电路图，并分析工作过程。 答：

KM2

FU2

KM2

L31

主电路中：KM1是引入电源的接触器，KM3是将电动机接成星形联结的接触器，KM2是将电动机接成三角形连接的接触器，它的主触点将电动机三相绕组首尾相接。KM1、KM3接通，电动机进行Y 启动，KM1、KM2接通，电动机进入三角形运行，KM2、KM3不能同时接通，KM2、KM3之间必须互锁。在主电路中因为将热继电器FR 接在三角形联结的边内，所以热继电器FR 的额定电流为相电流。

控制电路工作情况：合上电源开关QS 。按下按钮SB2→KM1通电并自锁；KM3通电：其主触点将电动机接成Y 联结，接入三相电源进行减压启动，其互锁常闭触点KM3（4-8）断开进行互锁，切断KM2线圈回路；同时KT 线圈通电，经一定时间延时后，KT 延时断开的常闭触点KT （6-7）延时断开，KM3断电释放，电动机中性点断开；KT 延时闭合的常开触点KT （8-9）延时闭合，KM2通电并自锁，电动机接成三角形联结运行，同时KM2常闭触点KM2（4-6）断开，断开KM3、KT 线圈回路，使KM3、KT 在电动机三角形联结运行时处于断电状态，使电路工作更可靠。

10．简述软启动器的工作原理，软启动器的控制功能有哪些？

答：软启动器主要由三相交流调压电路和控制电路构成。其基本原理是利用晶闸管的移相控制原理，通过晶闸管的导通角，改变其输出电压，达到通过调压方式来控制启动电流和启动转矩的目的。控制电路按预定的不同启动方式，通过检测主电路的反馈电流，控制其输出电压，可以实现不同的启动特性。最终软启动器输出全压，电动机全压运行。

具有对电动机和软启动器本身的热保护，限制转矩和电流冲击、三相电源不平衡、缺相、断相等保护功能，并可实时检测并显示如电流、电压、功率因数等参数。

11．画出反接制动的主电路和控制电路，分析工作过程。 答：

L1

L2L3

KM1

KM2

FU1

L11L31

L34

电路的工作情况如下：先合上QS 。启动时，按下启动按钮SB2→接触器KM1线圈通电并自锁：其主触点闭合，电动机启动运行；KM1（8-9）断开，互锁。当电动机的转速大于130r/min 时，速度继电器KS 的常开触点KS （7-8）闭合。停车时，按下停止按钮SB1→其常闭触点SB1（2-3）先断开：KM1线圈断电；KM1主触点断开，电动机的电源断开；KM1（3-4）断开，切除自锁；KM1（8-9）闭合，为反接制动作准备。此时电动机的电源虽然断开，但在机械惯性的作用下，电动机的转速仍然很高，KS （7-8）仍处于闭合状态。将SB1按到底，其常开触点SB1（2-7）闭合→接通反接制动接触器KM2的线圈：常开触点KM2（2-7）闭合自锁；常闭触点KM2（4-5）断开，进行互锁；KM2主触点闭合，使电动机定子绕组U 、W 两相交流电源反接，电动机进入反接制动的运行状态，电动机的转速迅速下降。当转速n ＜100r/min 时速度继电器的触点复位，KS （7-8）断开，KM2线圈断电，反接制动结束。

12．分析可逆运行的反接制动控制电路的工作过程。

答：电路的工作情况如下：先合上QS 。按下正转启动按钮SB2，中间继电器KA3线圈通电，KA3（3-4）闭合并自锁，其常闭触点KA3（11-12）断开，互锁KA4中间继电器回路，KA3（3-8）常开触点闭合，使接触器KM1线圈通电，KM1主触点闭合，使定子绕组经电阻R 接通电动机正序的三相电源串电阻减压启动。当电动机转速上升到一定值时，速度继电器

正转闭合的常开触点KS1（2-15）闭合，使中间继电器KA1通电并自锁，这时由于KA1（2-19）、KA3（19-20）常开触点闭合，接触器KM3的线圈通电，其主触点闭合，电阻R 被短接，电动机全压正向运行。在电动机正转运行的过程中，若按下停止按钮SB1，则KA3、KM1、KM3三只线圈相继断电。由于惯性，电动机转子的转速仍然很高，KS1（2-15）仍处于闭合状态，中间继电器KA1仍处于工作状态，KA1（2-13）接通，所以在接触器KM1（13-14）常闭触点复位后，接触器KM2线圈通电，其主触点闭合，使定子绕组经电阻R 接通反相序的三相交流电源，对电动机进行反接制动，电动机的转速迅速下降。当电动机的转速低于速度继电器KS1的动作值，正转速度继电器的常开触点KS1（2-15）断开，KA1线圈断电，KA1（2-13）断开，KM2释放，电动机反接制动过程结束。电动机反向启动和制动停车的过程，和上述过程基本相同。

13．画出能耗制动的主电路和控制电路，并分析工作过程。若在试车时，能耗制动已经结束，但电动机仍未停转，应如何调整电路？

答：

KM2

KM1

KM2

FU2

L3

L2

L1

速度原则控制的单向能耗制动控制线路

电路的工作情况是：按下SB2，KM1线圈通电并自锁，其主触点闭合，电动机正向运转，KM1（8-9）断开，对KM2线圈互锁。当电动机转速上升到一定值时，速度继电器常开触点KS （7-8）闭合。电动机若要停止运行，则按下按钮SB1，其常闭触点SB1（2-3）先断开，KM1线圈断电，KM1主触点断开，电动机断开三相交流电源，由于惯性，电动机的转子的转速仍然很高，速度继电器常开触点KS （7-8）仍然处于闭合状态。将SB1按到底，其常开触点SB1（2-7）闭合，KM1（8-9）已经闭合，能耗制动接触器KM2线圈通电并自锁，其主触点闭合，将直流电源接入电动机的二相定子绕组中进行能耗制动，电动机的转速迅速降低。当电动机的转速接近零时，速度继电器复位，其常开触点KS （7-8）断开，接触器KM2线圈断电释放，能耗制动结束。当电动机能够通过传动系统实现速度的变换，则可以采用速度原则控制的能耗制动。

若在试车时，能耗制动已经结束，但电动机仍未停转，可以增大通入定子绕组的直流电流的大小有关。电流大，产生的恒定的磁场强，制动转矩就大，电流可以通过R 进行调节。

但通入的直流电流不能太大，一般为空载电流的3~5倍，否则会烧坏定子绕组。

14．三相异步电动机的调速方法有哪些？

答：变极调速、变频调速、变转差率调速。

15．画出变极调速控制线路并分析其工作过程。

答：

L11

L31

KT KM2KM3

KM1

在主电路中，KM1的主触点闭合时，电动机绕组构成构成三角形的连接，电动机低速运行，KM2和KM3的主触点闭合时，电动机构成双星型的连接，电动机高速运行。KM1和KM2、KM3之间必须有互锁。

当按下启动按钮SB2时后，KM1线圈通电并自锁，KM1主触点闭合，电动机接成三角形低速运行，KM1（2-3）、KM1（3-8）闭合，通电延时型时间继电器线圈通电开始延时，瞬动触点KT（2-8）闭合自锁，延时时间到，KT（3-4）断开，KM1线圈断电释放，KT（2-9）闭合，KM2、KM3线圈通电吸合并自锁，电动机接成YY型高速运行。

16．设计两台电动机的顺序控制线路。要求：M1起动后，M2才能起动，M2停止后，M1才能停止。

答：

FU2

KM1

KM2

17．设计一个控制电路，三台笼型感应电动机起动时，M1先起动，经10S 后M2自行起动，运行30S 后M1停止并同时使M3自行起动，再运行30S 后电动机全部停止。

答：

SB1

FU2

KT3

KM1SB2

KT1KM1

KM2

KM2KT2KM2

KM3KT3

KM3

KT1

KT2KT2

FR

18．设计一个小车运行的电路图，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6min 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再次起动。 答：

SB1

FU2

KM1SB2

KT KM1

KM2

KM2

KM3

KT FR

SQ1SQ1

SB3

KM1

SQ2

19. 什么是V/F 控制、矢量控制？各有何特点？

答：V/F 控制是频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。V/F 控制控制的特点是：控制比较简单，不用选择电动机，通用性优良，现多用于通用变频器、风机、泵类节能型变频器；与其他控制方式相比，在低速区内电压调整困难，故调速范围窄，通常在1：10左右的调速范围内使用；急加速、减速或负载过大时，抑制过电流能力有限；不能精密控制电动机实际速度，不适合于同步运转场合。

矢量控制将定子电流分解成磁场电流和转矩电流，任意进行控制。两者合成后，决定定子电流大小，然后供给异步电动机。

矢量控制方式使交流异步电动机具有与直流电动机相同的控制性能。目前这种控制方式的变频器已广泛应用于生产实际中。矢量控制变频器特点是：需要使用电动机参数，一般用做专用变频器；调速范围在1：100以上；速度响应性极高，适合于急加速、减速运转和连续4象限运转，能适用任何场合。

20. 简述变频器安装时接地的注意事项。

答：变频器接地端子E （G ）接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2mm 2，长度应控制在20m 以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开，单独接地。信号输入线的屏蔽层，应接至E （G ）上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。

21. 变频器的常见故障有哪些？如何排除？

答：变频器在运行中会出现一些故障，其常见的故障原因分析如下： （1）过电流跳闸的原因分析 1）重新起动时，一升速就跳闸。这是过电流十分严重的表现。主要原因有：负载侧短路；负载过重，工作机械卡住；逆变管损坏；电动机的起动转矩过小，拖动系统转不起来；电动

机自由滑行时起动输出或恢复输出。

2）重新起动时并不立即跳闸，而是在运行过程中跳闸。可能的原因有：同负载惯量（GD2）相比，升、降速时间设定太短；V/F曲线选择不当或转矩补偿设定值较大，引起低速时空载电流过大；电子热继电器整定值不当，动作电流设定值太小，引起误动作。

（2）电压跳闸的原因分析

1）过电压跳闸，主要原因有：输入电源电压过高；同负载惯量（GD2）相比，降速时间设定太短；变频起负载侧能量回馈过大，降速过程中，再生制动的放电单元工作不理想——如来不及放电，此情况可考虑增加外接制动电阻和制动单元；还有可能放电之路发生故障，实际不放电。

2）欠电压跳闸，可能的原因有：输入电源电压过低；电源容量过小（接有焊机、大电机等）；电源缺相；电源侧接触器不良；变频器整流桥故障。

22.用变频器实现电动机的正反转控制。试用低压电器设计控制电路，并完成操作。要求按下SB2电动机正转，按下SB1停止。按下SB3电动机反转，按下SB1停止。电动机稳定运行的频率为30H Z，斜坡上升时间和下降时间均为10s。

数字输入控制端口参数

23.使用变频器有哪些注意事项。

答：变频器不是在任何情况下都能正常使用，因此用户有必要对负载、环境要求和变频器有更多了解。

1）负载类型和变频器的选择：电动机所带动的负载不一样，对变频器的要求也不一样。

2）长期低速动转，由于电机发热量较高，风扇冷却能力降低，因此必须采用加大减速比的方式或改用6极电机，使电机运转在较高频率附近。

3）变频器安装地点必需符合标准环境的要求，否则易引起故障或缩短使用寿命；变频器与驱动马达之间的距离一般不超过50米，若需更长的距离则需降低载波频率或增加输出电抗器选件才能正常运转。

14．三相异步电动机的调速方法有哪些？

15．画出变极调速控制线路并分析其工作过程。

16．设计两台电动机的顺序控制线路。要求：M1起动后，M2才能起动，M2停止后，M1才能停止。

17．设计一个控制电路，三台笼型感应电动机起动时，M1先起动，经10S后M2自行起动，运行30S后M1停止并同时使M3自行起动，再运行30S后电动机全部停止。

18．设计一个小车运行的电路图，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6min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再次起动。

19. 什么是V/F控制、矢量控制？各有何特点？

20. 简述变频器安装时接地的注意事项。

21. 变频器的常见故障有哪些？如何排除？

22.用变频器实现电动机的正反转控制。试用低压电器设计控制电路，并完成操作。要求按下SB2电动机正转，按下SB1停止。按下SB3电动机反转，按下SB1停止。电动机稳定运行的频率为30H Z，斜坡上升时间和下降时间均为10s。

23.使用变频器有哪些注意事项。