9(上)电气控制技术参考

1、华 侨大学电气控制技术试卷A参考答案）专业：电气工程及自动化 07VA/B班）考试日期:2009年12月22日姓名：班级 学 号:一、简要分析下列问题 36%）1、配电线路与电控系统的常见的保护类型有那些？答：保护主要包括两大类：其一为保证在故障工作状态下线路及设备的安全。其二为保证人身安全。常见有：（1过、欠电流保护。（2过、欠压 失压）保护 。（3电动机的断相保护。（4漏电保护。5 ）其它保护，如温度保护、限位保护、速度保护等2、继电器与接触器都是控制电器，结构原理上有何区别？答：从执行机构看，接触器通常有主触头与辅助触头之分，主触头用于大容量电路或主 电路，有较强的灭弧措施，而辅助触头用

2、于控制电路等辅助电路，没有额外的灭弧措施；继 电器没有主辅触头之分，用于小容量辅助电路，最多存在灭火花电路。从感测器官看，绝大部分接触器是单一的电压信号，而且动作值正常使用时不用整定。 继电器的感测信号可能是电量，也可能是非电量，动作值使用时要根据不同的控制要求设定3、交流接触器使用一段时间后，线圈过热或烧损试分析不少于6种的原因。答：1 ）电源电压过高或过低；2）线圈技术参数 如额定电压、频率、负载因数及适用工作制等）与实际使用条件不符3）操作频率过高4）线圈制造不良或由于机械损伤、绝缘损坏等5）使用环境条件：如空气潮湿，含有腐蚀性气体或环境温度过高6）运动部分卡住7）交流铁心极面不平或去磁

3、气隙过大8）交流接触器派生直流操作的双线圈，因常闭联锁触头熔焊不释放、而使线圈过热。4、分析变频器控制电路的基本构成与作用。答：变频器控制电路的基本构成有：（1变频器主控制电路：由高性能的微处理器及其外围电路构成。主要完成输入信号处理、加减速率调节功能、运算处理、PWM波形处理；提供主电路控制信号。2）检测电路：将变频器或电动机的工作状态反馈至微处理器。3）外部接口电路：与系统中的其它部件连接的接口，如顺序控制指令输入电路，频率信号或模拟信 号、通讯接口 如RS232、RS485、现场总线）等。4）数字操作器：人机界面，提供设定与 显示。5）变频器的保护电路：对各种信号进行处理与运算，提供相应

4、的保护。5、简述CNC系统管理软件与控制软件的作用。答：CNC系统是一个实时计算机系统，其软件包括管理软件与控制软件两大部分。管理软件：用于系统自检与故障判断、机床状态与报警；加工程序的输入、输出、显示加 工零件、刀具位置、系统参数等。控制软件：用于控制机床运动，包括译码、刀具补偿、速度控制、插补运算、位置控制等6、开放系统互连模型 OSI采用那7层结构？ DeviceNet现场总线采用何种结构?答：OSI参考模型将整个网络的通信功能划分成7个层次，由低到高分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。DeviceNet现场总线采用采用7层结构中的三层：物理层、数据链路层

5、和应用层。二、下图为实现电机带漏电保护的、采用时间原则的反接制动控制线路，指出并说明图中的 错误，给出改正后的线路图。10%)答：错误1:漏电保护应采用断路器 QF而不是转换开关QS, 错误2:电机要实现漏电保护，机壳应接地。错误3:与SB1常开并联的触点没有文字符号，按设计要求，此处应为KM1。错误4： KM2常闭控制KM2线圈，KM2无法保持得电，按设计要求，此处应为互锁, 改为KM1常闭。错误5:时间继电器线圈与触点的类型不一致，按设计要求应为断电延时，触点图形符 号改为断电延时。10%)电流互!S当61三、图示说明软起动器的原理图，简要说明斜坡恒流升压起动方法。答：电子式软起动器是利用

6、电力电子技术、自动控制技术和计算机技术，将强电和弱电结合 起来的控制技术。下图软起动器的原理示意图。实际上是一种电子降压起动。软起动器原理示意图图 斜坡恒流起动斜坡恒流升压起动方式是在晶闸管的移相电路中，弓I入电机电流反馈，使电机在起动过 程中保持恒流、起动平稳。这种软起动方式是应用最多的起动方法，尤其适用于风机、泵类 负载的起动。起动曲线如图所示。四、图示为米用时间原则控制的绕线式异步电动机转子绕组串电阻起动，试分析其工作原理 。若采用电流原则，作出相应的控制线路图。12%)LJ1 KMFRKMFUKM2KM.KT1得电计时。KT1 KT2得电计时；KT2KM3得电，电机全压 SB1, KM

7、失电，所有电器失电，电机失电，依靠惯性停转。KA1 KA2 KA3为检测起动电流的过流继电器，KA1答：按下SB2,起动时KM得电，转子串最大电阻 1RQ+2RQ+3RQ起动, 时间到，KM1得电，旁路切断 1RQ电阻，电机串电阻2RQ+3RQ起动， 时间到，KM2得电，电机串电阻 3RQ起动，KT3得电计时；KT3时间到， 起动并运行；停止时，按下采用电流原则时，控制电路如下所示，设定值KA2设定值KA3设定值。V-AnK.M一L1L11I五、某一控制要求如下:I 起动按钮）J上电机叵正转起动V程序1）J正向起动V程序2）一-起动， 正向失电V程序3） TI :失电；1分钟后I反转.：、|失

8、电 一进入V程序1）。系统无起、制动要求，试用一般设计法设计电气控制线路，并有短路保护、过载保护、失压保护与停止功能。16%解：所设计的电路如下图所示:KM1KM2SQ3已六、图示为从一地运货到两地的控制系统示意图。其中系统的某一功能对应的控制要求如 下：开机时小车不处于于 SQ1处，则闪烁报警 闪1秒，灭1秒，周期为2秒），此时起动按 钮SB1按下无效。若小车位SQ1处，按下起动按钮 SB1，车斗上料位 SQ4动作则直接右行，否则 YV1动作装料 到上料位SQ4动作，YV1失电后右行，SQ2处卸料YV2动作3分钟），然后小车左行返回到 SQ1处；继续装料到上料位 SQ4动作，小车右行至 SQ

9、3卸料YV2动作3分钟），小车再左行 到SQ1处，构成一个工作周期。开机后自动工作 30个工作周期后，停在 SQ1处；若正常停SB2）则完成当前周期后停在 SQ1处。若急停SB3）或小车电机过载FR1）故障，系统停止工作，如上闪烁报警。试设计PLC应用系统的I/O安排与状态流程图。 16%W1YV2一-I 牛工作周期地赏物运往两地示蕊图答: I/O安排与相应的状态流程图如下图所示:ZRST S20 S28+ M8O02RST C0S22S-|XI -T2SQ2处卸货12 K1800左行VIT H R5TM0急停过载记忆COOMOM8002-rfH SET MO X1 T1TOS23so i*4

10、XI - X2S24JXIY5S2QS25SO 一一-IXI -X4o左行SQ1处)(6装料Y2X5料满SQ3ftS26SQ3处卸货K3CS28I/O安排狀态流程图华侨大学电气控制技术试卷B参考答案）专业：电气工程及自动化 07VA/B班）考试日期:2009年12月22日姓名：班级 学 号：一、简要分析下列问题 32%）1、交流电磁机构与直流电磁机构有那些基本区别？答：直流电磁机构恒安匝，吸合过程中稳态电流不变，而交流电磁机构在吸合时电流最大, 吸合后电流最小。因此，频繁起动的场所应采用直流操作线圈。交流电磁机构存在铁耗，铁芯与衔铁采用叠片；而直流可采用整块钢。交流线圈应考虑散热，做低矮型的，

11、直流线圈则做成瘦高型的；转动式交流做成绕转轴运动的，直流可做成绕棱角运动。交流电磁吸力存在过零，对单相电磁机构应装设分磁环，而直流不用。2、刀开关、熔断器、断路器这三种配电电器，应用上有何区别？答：刀开关是一种手动电器，主要用于隔离电源用的，大多数不能直接载流操作，对于负荷 开关只能通断正常电流。熔断器感测器官与执行机构为同一体，即熔体，用于电流性质的保护，可用于反时限安 秒特性的过载保护与短路瞬时保护。断路器是一种多感测器官 各种脱扣器）配电电器，其作用主要是分闸，合闸方式有手 动、电磁铁、电动机等方式。作为电流性质的保护有反时限的过载保护、带延时的短路保 护、瞬时的短路保护，而且有的还可选

12、择。此外，还有失欠压保护、漏电保护等其它性质 的保护。3、热继电器使用后出现误动作，试分析不少于6种在原因。答： 1）整定值偏小或选型错误；2）电动机起动时间过长； 3 ）系统操作频率过高 4）有强烈外部冲击振动 5）没有考虑温度补偿。 6）热元件联接导线截面太细或没有搪锡处理 。 变频器与 PWM （脉宽调制 变频器。 变频器用不同的控制方式，得到的调速性能 、特性及用途是不同的。控制方式大体分为开环控制及闭环控制。开环控制有 U/f 电压与频率成正比的控制方式 闭环有转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。现在矢量控制可以实现与直流机电枢电流控制相媲美，直接转矩控制直接取交流电动机参 数进行

13、控制，其方便准确精度高。5、什么是插补技术？ CNC 实现边插补边加工是如何完成的？ 答：在已知运动轨迹的起点与终点坐标、轨迹的曲线方程，由数控系统实时地计算出各个中 间点坐标的过程，称为插补。其本质是用一小段直线或圆弧来拟合加工对象的曲线。CNC 是边插补边加工，在每个插补周期内必须计算出下一个处理周期的位置增量。位置 控制由相应的软件或硬件，在每个采样周期内，将插补计算的理论位置与实际位置比较， 用差值控制进给电机，从而拖动工作台或刀具运动。6、现场总线按其传送数据的通信宽度来分有那些结构？答：按其传送数据的通信宽度来分 : 传感器总线 （sensor bus:数据宽度为位 （bit，如A

14、S-i和Seriplex等； 设备总线（device bus:数据宽度为字节 （byte，女口 Interbus和Device Net等； 全服务的现场总线vfieldbus）：数据宽度为数据流或模块（block。以报文通信为主，除了对装置进行读取数据外，还包括一些对装置的操作和控制 功能。如FF总线、Lonworks总线、Hart总线等。二、下图为变频器应用系统电控结构图，分别说明图中数字标示部分元部件的作用或容量选 择。 v10% ）MC3仏4答：1）变压器：若单独供电，选为变频器容量的1.5倍左右。2 ）配电用断路器；漏电断路器：容量为变频器额定电流的1.52倍，应带漏电保护；3）电磁接

15、触器MC1 :当过载继电器THRX动作时切断变频器电源以保护变频器4）电磁接触器MC2、MC3 :当变频器故障时或与电网相同频率运行时，电机直接投入电网，就注意电机停止后才能切断 MC2，除非选用具备电网电源切换功能的。5）噪声滤波器：由于 PWM逆变电路频率高与变频器带有微处理器，可降低电网与变频器 间相互的无线干扰与感应干扰。6）输入输出AC电抗器：输入电抗器实现变频器与电源的匹配，降低高次谐波的影响，改善功率因数。输出电抗器，则降低变频器输出谐波对电机的影响，避免电动机运行噪声。7 ）热继电器FR :电动机过载时通过 MC1切断变频器8 ）电网电源切换接触器：变频运行与工频运行方式的选择

16、。三、图示并说明DeviceNet现场总线媒体访问单元的结构。12% ）答:DeviceNet媒体访问单元的结构如下图所示：媒体访问单元包括收发器、连接器、误接线保护电路、稳压器和光隔离器。收发器可采用市面上的集成 CAN收发器或通用的微处理器设计，注意需保证符合DeviceNet规范。误接线保护VMWP ）电路如下图所示，要求节点能承受连接器5根线的各种组合的接线错误。连接器采用5针结构，即1对信号线、1对电源线和1根屏蔽线。包括密封式和非密封式连接 器。四、图示为液压系统用三个液压油缸分别用于左、右滑台进退及工件夹紧的控制。电磁铁YA1、YA2用于左滑台进给和后退，YA3、YA4用于右滑台

17、进给和后退，YA5、YA6用于工件的夹紧与放松，压力继电器 SP检测夹紧状态。KM3为控制液压泵电动机，SA为点动选择 开关，系统在工件未夹紧时点动调整；SB4用于滑台向后调整；按钮 SA4、SA5用于左、右滑台进给选择开关。 SB6用于工件放松。按下SB5V夹紧运动），当夹紧结束后，放开 SB5，左滑台进退工作，试分析左、右滑台 进退及工件夹紧的控制与相关电器的工作过程。10%）答：装上工件，按 SB5t YA5线圈通电，夹工件 t夹紧后SP继电器动作t松SB5、YA5线圈断电； 加指示） KA5线圈通电t KA1、KA3线圈通电自锁 t电磁铁线圈YA1、YA3线圈通电，左、右滑 台快进；分

18、别压下各自的液压行程阀转为工进；正向终点分别压下SQ3、SQ4 KA1、KA3、YA2、YA4线圈断电tKA2、KA4线圈通电自锁 t电磁换向阀YA2、YA4线圈分别通电t左、右滑台快退；退到原位 t压下SQ1、SQTKA2、KA4线圈分别断电 tYA2、YA4线圈断电，循环结束。五、一控制系统要求有二台三相笼型异步电机拖动。电机M1采用时间原则的星三角起动，无制动要求，SB1、SB2为起停控制按钮；电机 M2直接起动，可双向运行，正反转起动按钮为SB4 SB5,停止按钮为 SB3,停止时，正反转都采用速度原则的能耗制动。运行时要求有漏电保护、过载保护与短路保护。试设计该系统的电气控制线路。16%答: 六、图示为三种液体的混合搅拌装置。其中某一功能的控制要求如下：L L2L3电机M1控制线路电机M2控制线路开机自动排空：按下起动按钮SB1后，若SQ1动作，则闪烁报警 闪烁灯亮1秒，灭1秒）YV4得电，当SQ1复位，后继续排空 5分钟后，YV4失电，排空结束进入工作过程；若 按下起动按钮SB1时，SQ1处于复位状态，则直接开始工作。工作过程如下：YV1得电注入 A种液体至SQ1动作后YV1失电，而SQ1动作时YV2得电 注入B种液体至SQ2动作后YV2失电，同样YV3得电注入C种液体至SQ3动作后失电。此后 搅拌电机M1工作10分钟后，YV4得电，开始排出产品，当SQ1复位后