#09-10(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07（A/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

2、用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

3、面不平或去磁气隙过大（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

4、处理与运算，提供相应的保护。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

5、理层、数据链路层和应用层。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%）KMLKTKIT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KM1o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。改正后电路如下所示：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。（10%

6、）答：电子式软起动器是利用电力电子技术、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。电流互!S当6161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、图示为采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%）門KMKMFRKM,TigK-JVlj2TIQKM|FTtXIEKMjjKM耳K

7、M答：按下SB2起动时KM得电，转子串最大电阻（1RQ+2RQ+3RQ起动，KT1得电计时。KT1时间到，KM1得电，旁路切断1RQ电阻，电机串电阻（2RQ+3RQ起动，KT2得电计时；KT2时间到，KM2得电，电机串电阻3RQ起动，KT3得电计时；KT3时间到，KM3得电，电机全压起动并运行；停止时，按下SB1,KM失电，所有电器失电，电机失电，依靠惯性停转。采用电流原则时，控制电路如下所示，KA1KA2KA3为检测起动电流的过流继电器，KA1设定值KA2设定值KA3设定值。、-3n口M2正向起动（程M2失电；1分钟制动要求，试用当动作时五、某一控制要求如下：当M1起动时间达2分钟后SB（起

8、动按钮）'t电机Mi正转起动（程序1）当M2速度达设定值后序2）M3起动，Mi正向失电（程序3）后M1反转-tM1、M3失电切It进入（程序1）。系统无起、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:六、图示为从一地运货到两地的控制系统示意图。开机时小车不处于于SQ1处，则闪烁报警（闪SB1按下无效。六、图示为从一地运货到两地的控制系统示意图。开机时小车不处于于SQ1处，则闪烁报警（闪SB1按下无效。其中系统的某一功能对应的控制要求如下：1秒，灭1秒，周期为2秒），此时起动按钮若小车位SQ1处，按下起动按钮SB1，车斗上

9、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SQ3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%）日SQ1疔SQ2SQ3J牛工作周期地货物运往两地示產图答：I/O安排与相应的状态流程图如下图所示:ZRSTS20S28+M

10、8O02RSTC0S22S-|XI-T2SQ2处卸货®12K1800THR5TM0急停过载记忆MOM8002-rfHSETMOX1T1TOS23so"i*4XI-X2S24JXIY5S2QS25SO一一-IXI-X4o左行SQ1处)(6装料Y2X5料满SQ3ftS26SQ3处卸货S28n2121KMKMYV'YVHDHrhH-HHrH甘©Y0Y1Y2Y3Y40M狀态流程图I/O空排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07（A/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

11、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，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

12、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。（7）安装形式错误。4、变频器有那些逆变器开关方式与控制策略？答：变频器逆变

13、器开关方式有：PAM（脉幅调制）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

14、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（sensorbus）:数据宽度为位（bit），女口AS-i和Seriplex等； 设备总线（devicebus）:数据宽度为字节（byte），女口Interbus和DeviceNet等； 全服务的现场总线（fieldbus）: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

15、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。（10%）145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

16、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。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（MW

17、P）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。连接器米用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SB5（夹紧运动），当夹紧结束后，放开SB5，左滑台进退工作，试

18、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%）24V24V答：装上工件，按SB5tYA5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）tKA5线圈通电tKA1、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；分别压下各自的液压行程阀转为工进；正向终点分别压下SQ3、SQ4tKA1、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、SQ2tKA2、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SB4SB5,停止按钮为SB3,停止时，正反转都采用速度原则的能耗制动。(16%电机M2控制线路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。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: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，