工厂电气控制设备第1.2章习题解答

第一章习题解答1.1如何区分直流电磁系统和交流电磁系统？如何区分电压线圈和电流线圈？答：直流电磁铁铁心由整块铸铁铸成，而交流电磁铁的铁心则用硅钢片叠成，以减小铁损。直流电磁铁仅有线圈发热，线圈匝数多、导线细，制成细长形，且不设线圈骨架，铁心与线圈直接接触，利于线圈的散热。交流电磁铁由于铁心和线圈均发热，所以线圈匝数少，导线粗，制成短粗形，吸引线圈设有骨架，且铁心与线圈隔离，利于铁心与线圈的散热。1.2交流电磁系统中短路环的作用是什么？三相交流电磁铁有无短路环？为什么？答：交流接触器线圈通过的是交变电流，电流正负半波要经过零点，在电流过零点时线圈电磁吸力接近于零，如此动铁芯会与静铁芯发生振动和噪声。在铁心端面上开槽安放短路环后，交变的磁通使得短路环产生同频交变感应电流，该电流使短路环内产生与铁心磁通变化相反的逆磁通。如此在铁心端面上，短路环内的磁通与环外磁通在时间上错开，避免了吸力过零产生噪声和振动现象。没有短路环，因为短路环是在电流过零时产生感应电流维持铁芯吸合，三相交流电磁铁一相电流过零时其余两相不为零，铁芯还是吸合的，因此不再需要短路环。1.3交流电磁线圈误接入直流电源、直流电磁线圈误接入交流电源，将发什么问题？为什么？答：交流电磁线圈误接入对应直流电源,时间长了有可能将线圈烧掉，因为交流线圈的电感一般很大，其电阻阻值较小，所以当通直流电源后，电流会很大，电磁阀不会动作。直流电磁线圈误接入对应交流电源，不会有什么影响，因为直流电磁线圈的阻值大，相应的电感也大，一般比交流电磁线圈的大。1.4电弧是如何产生的？有哪些危害？直流电弧与交流电弧各有什么特点？低压电器中常用的灭弧方式有哪些？答：开关触头在大气中断开电路时，如果电路的电流超过0.25～1A，电路断开后加在触头间的电压超过12～20V，则在触头间隙（又称弧隙）中便会产生一团温度极高、发出强光和能够导电的近似圆柱形的气体。电弧的危害：(1)延长了切断故障的时间；(2)高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；(3)形成飞弧造成电源短路事故；(4)电弧是造成电器的寿命缩短的主要原因。1.4电弧是如何产生的？有哪些危害？直流电弧与交流电弧各有什么特点？低压电器中常用的灭弧方式有哪些？交流是成正弦变化的，当触点断开时总会有某一时刻电流为零，此时电流熄灭。直流电弧由于其不过零点，导致开关不能断开电弧，与交流电相比，直流电弧不易熄灭。机械性拉弧、磁吹式灭弧、窄缝灭弧、栅片灭弧法、固体产气灭弧、石英砂灭弧、油吹灭弧、气吹灭弧等。1.5接触器的主要结构有哪些？交流接接触器和直流接触器如何区分？答：接触器的结构主要由电磁系统，触头系统，灭弧装置和其他部件等组成。直流接触器与交流接触器相比，直流接触器的铁心比较小,线圈也比较小,交流电磁铁的铁心是用硅钢片叠柳而成的。线圈做成有支架式,形式较扁。因为直流电磁铁不存在电涡流的现象，区分方式如下：(1)铭牌：AC是交流，DC是直流；(2)灭弧罩：交流接触器设有灭弧装置，以便迅速切断电弧，免于烧坏主触头，大的有灭弧栅片。直流接触器由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧；(3)极数：交流的主极为三、直流的主极为二；(4)线圈的铁芯和衔铁：交流的为分片硅钢片、直流为整体式）。1.6交流接触器在衔铁吸合时，线圈中会产生冲击电流，为什么？直流接触器会产生这种现象吗？为什么？答：交流接触器的线圈是一个电感，是用交流电工作的。吸合前线圈内部没有铁心，电感很小，阻抗也就很小，所以电流大；吸合后铁心进入线圈内部，电感量增大，阻抗增大，所以电流就降下来了。直流接触器工作电流主要取决于其内部电阻，所以不会产生冲击电流。1.7中间继电器的作用是什么？中间继电器与接触器有何异同？答：中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大即增大触头容量的继电器。中间继电器的触头对数多，触头容量较大（额定电流5A～10A），动作灵敏。其主要用途是当其它继电器的触头对数或触头容量不够时，可借助中间继电器来扩大触头数目，起到中转或变换作用；接触器触点有主触点和辅助触点之分，而中间继电器没有主、辅助触点之分。1.8对于星形联结的三相异步电动机能否用一般三相结构热继电器作断相保护？为什么？对于三角形联结的三相异步电动机必须使用三相具有断相保护的热继电器，对吗？答：可以。因为热继电器内部有双金属片。当电机电源缺相时，包括机械方面的原因造成机堵转，电机的电流会增加。电流增加使金属片受热到一定程度，根据热膨胀系数的不同金属片会分开。从而来断开热继电器的辅助触头，被控制的接触器会释放，切断电源，热继电器有过热过载保护，保护电机不会因为电流的增加被烧坏。必须使用三相具有断相保护的热继电器。三角形接法的电动机，线电流是相电流的1.732倍。当发生断相时，线电流等于相电流。同样的相电流下，断相时的线电流较小，造成普通热继电器在断相时保护灵敏度下降，因此要用断相热继电器才行。1.9试比较电磁式时间继电器、空气阻尼式时间继电器、电动式时间继电器与电子式时间继电器的优缺点及应用场合？答：1、电磁式时间继电器是根据电磁阻尼原理产生延时的,延时时间短(0.3~1.6s)，但它结构比较简单，通常用在断电延时场合和直流电路中。2、空气阻尼式时间继电器又称为气囊式时间继电器，它是根据空气压缩产生的阻力来进行延时的，其结构简单，价格便宜，延时范围大(0.4~180s)，但延时精确度低。3、电动式时间继电器的原理与钟表类似，它是由内部电动机带动减速齿轮转动而获得延时的。这种继电器延时精度高，延时范围宽(0.4~72h)，但结构比较复杂，价格很贵。

4、电子式时间继电器又称为晶体管式时间继电器，它是利用延时电路来进行延时的，这种继电器精度高，体积小。1.10在电动机的控制电路中，热继电器与熔断器各起什么作用？两者能否互相替换？为什么？答：热继电器主要是起到过载保护作用还有因三相电流不平衡、缺相引起的过载保护，而保险丝主要起短路保护作用和限流保护。降压启动方法：笼型异步电动机：(1)定子绕组中串接电阻降压起动；特点：起动转矩小，加速平滑，但电阻损耗大。场合：电动机容量不大，起动不频繁且平稳。(2)Y/△降压起动特点：起动转矩小，仅为额定值的1/3；转矩特性差(起动转矩下降为原来的l／3)。场合：电动机正常工作时定子绕组必须△接，轻载起动。(3)自耦变压器降压起动；特点：起动转矩大(60%、80%抽头)，损耗低，但设备庞大成本高。场合：重载起动。(4)延边三角形降压起动。特点：起动时，定子绕组接成延边三角形，以减小起动电流，待电动机起动后，再换接成三角形，使电动机在全压下运行。场合：要求启动转矩较大的场合绕线式异步电动机：(1)转子绕组串电阻降压起动；特点：启动前，启动电阻全部接入电路，随启动过程可将电阻逐段切除。场合：不可逆轧机、起重运输机、高炉料车卷扬等。(2)转子绕组串接频敏变阻器降压启动。频敏变阻器的特点是其电阻随转速上升而自动减小。特点：结构简单，价格便宜，制造容易，运行可靠，维护方便，能自动操作等。场合：无适用于大、中容量电动机的重载起动。11.试设计按时间原则控制的三相笼型异步电动机串电抗器降压启动控制线路？15.设计一个控制线路，三台笼型异步电动机工作情况如下：M1先启动，经10s后M2自行启动，运行30s后M1停机并同时使M3自启动，再运行30s后全部停机？17.什么叫反接制动？什么叫能耗制动？各有什么特点及适用场合？答：反接制动：是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，从而产生制动转矩的一种制动方法。特点：制动力强、停转迅速、无需直流电源；缺点是制动过程冲击大，电能消耗多应用场合：不经常启动，电动机容量不大(10KW以下)的设备。能耗制动：即在电动机脱离三相