1-第一部分习题解析

陈庆彬E-mail:cqb@福州大学电气工程与自动化学院§4电器控制线路设计2024/8/16逻辑设计法：逻辑设计法是利用逻辑代数这一数学工具来设计电器控制线路，同时也可以用于线路的简化。把电器控制线路中的接触器、继电器等电器元件线圈的通电和断电、触头的闭合和断开看成是逻辑变量，通过简单的“逻辑与”、“逻辑或”、“逻辑非”等基本运算，得出其运算结果，此结果即表明电器控制线路的结果。对逻辑函数式进行化简，然后由简化的逻辑函数式画出相应的电气原理图，最后再进一步检查、完善，以期得到既满足工艺要求，又经济合理、安全可靠的最佳设计线路。罗辑设计法1．逻辑变量在继电接触式控制线路逻辑设计中规定如下：(1)继电器、接触器线圈通电状态为“1”状态，线圈断电状态为“0”状态；(2)继电器、接触器控制按钮触点闭合状态为“1”状态，断开状态为“0”状态。2．逻辑函数与真值表在继电—接触器控制线路中，把表示触点状态的逻辑变量称为输入逻辑变量；把表示继电器、接触器等受控元件的逻辑变量称输出逻辑变量。罗辑设计法3．逻辑运算逻辑与——触点串联KM=KA1·KA22)逻辑或——触点并联KM=KA1+KA23)逻辑非——常闭触点罗辑运算4．逻辑函数的简化与电器控制线路的简化1)逻辑函数的简化交换律：(2)结合律：(3)分配律：A⋅B=B⋅AA+B=B+AA⋅(B⋅C)=(A⋅B)⋅CA+(B+C)=(A+B)+CA⋅(B+C)=A⋅B+A⋅CA+B⋅C=(A+B)⋅(A+C)罗辑函数的化简(4)吸收律：(5)互补律：罗辑函数的化简(6)非非律：(7)反演律(摩根定律)：例1：例题2)电器控制线路简化实例例2：某电动机只有在继电器KA1、KA2和KA3中任何一个或任何两个继电器动作时才能运转，而在其他任何情况下都不运转，试设计其控制线路。例题接触器通电状态真值表例题根据真值表，接触器KM通电的逻辑函数式为：利用逻辑代数基本公式进行化简：例题化简后的电器控制线路：设计步骤：(1)根据工艺要求，做出工艺循环图；(2)根据工作循环图做出执行元件和检测元件状态转换表；(3)根据转换表，增设必要的中间记忆元件(中间继电器)；(4)列出中间记忆元件逻辑函数关系式和执行元件的逻辑函数关系式，并进行化简；(5)根据逻辑函数关系式绘出相应的电器控制线路；(6)检查并完善所设计的控制线路。设计步骤上篇课后习题1.从外部结构特征上如何区分直流电磁机构与交流电磁机构？怎样区分电压线圈与电流线圈？答：（1）、交流：铁心用硅钢片冲压而成（减少铁损），线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上（便于散热）。（2）、直流：铁心用整块钢制成（方便加工），线圈绕制成长而薄的圆筒状（便于散热）。（3）、电压线圈：匝数多，线径细。（4）、电流线圈：匝数少，线径粗。习题交流电磁铁的吸力特性习题2.单相交流电磁机构为何要设置短路环？它的作用是什么？三相交流电磁铁是否要装设短路环？2.单相交流电磁机构为何要设置短路环？它的作用是什么？三相交流电磁铁是否要装设短路环？答：（1）、由于交流接触器铁心的磁通是交变的，故当磁通过零时，电磁吸力也为零，吸合后的衔铁在反力弹簧的作用下将被拉开，磁通过零后电磁吸力又增大，当吸力大于反力时，衔铁又被吸合。这样，随着交流电源频率的变化，衔铁产生强烈振动和噪声，甚至使铁心松散。（2）、当交变的磁通穿过短路环所包围的面积S2在环中产生涡流时，此涡流产生的磁通φ2在相位上落后于短路环外铁心截面S1中的磁通φ1，由φ1、φ2产生的电磁吸力为F1、F2，作用在衔铁上的合成电磁吸力是F1+F2，只要此合力始终大于其反力，衔铁就不会产生振动和噪声。（3）、由于三相电流电磁铁的电磁吸力三相本身具有相位差，其电磁吸力为一恒定值，故无需设置分磁环。习题3.当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时，会发生什么问题？为什么？答：（1）、交流电磁线圈误接入直流电源，由于不存在感抗，则I=U/R，比原来的电流大很多，则线圈容易烧毁。（2）、直流电磁线圈误接入交流电源，由于存在感抗，则I=u/(R+jX)，比原来的电流小很多，可能吸力不够，不能吸合，即使可以吸合也会由于直流电磁系统没有分磁环而发生振动。同时由于直流电磁系统的铁心由整块钢构成，损耗比较大。（3）、由于交流接触器触头所通过的电流是正弦电流，电流存在过零点；而直流接触器触头所通过的电流是直流，电流不存在过零点，因此交流电流在断开时所产生的电弧较直流电流容易熄灭。因此在一样的功率情况下，直流接触器的灭弧措施比交流接触器严格，因此若将交流接触器直接用于直流场合，会存在电弧难以熄灭的问题。习题习题4.若交流接触器线圈通电后，衔铁长时间被卡死不能吸合，则会产生什么后果？答：一般U形铁心的交流电磁机构的励磁线圈通电而衔铁尚未吸合的瞬间，电流将达到衔铁吸合后额定电流的5～6倍，E形铁心电磁机构则达到额定电流的10～15倍，如果衔铁卡住不能吸合时，交流励磁线圈则可能烧毁。5.什么是电磁机构的返回系数？过量与欠量电磁机构的返回系数有何不同？答：（1）、返回系数是继电器的复归值与动作值的比值。（2）、过量电磁机构返回系数大于1，欠量电磁机构返回系数小于1。习题6.从结构特征上如何区分交流、直流电磁机构？答：（1）、交流：铁心用硅钢片冲压而成（减少铁损），线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上（便于散热）。（2）、直流：铁心用整块钢制成（方便加工），线圈绕制成长而薄的圆筒状（便于散热）。习题7.低压断路器具有哪些脱扣装置？分别叙述其功能？塑壳式低压断路器原理图1．主触头2．自由脱扣器3．过电流脱扣器4．分励脱扣器5．热脱扣器6．失压脱扣器

7．按钮习题7.低压断路器具有哪些脱扣装置？分别叙述其功能？答：低压断路器具有自由脱扣器、过电流脱扣器、热脱扣器、失压脱扣器和分励脱扣器等脱扣装置。具体功能如下：（1）、自由脱扣器是联系触头系统和其他保护功能脱扣器的中间传递部分。（2）、过电流脱扣器主要用于短路和严重过载保护。（3）、热脱扣器主要用于过载保护。（4）、失压脱扣器主要用于失压保护。（5）、分励脱扣器主要用于远距离控制。习题8.两个相同的交流电磁线圈能否串联使用？为什么？答：（1）、在交流控制线路中，两个相同的交流电磁线圈不能串联使用，主要原因是造成吸力不足。（2）、即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。因为每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗成正比，两个电器动作总有先后，先吸合的电器磁路先闭合，其阻抗比没吸合的电器大，电感显著增加，线圈上的电压也相应增大，故没吸合电器线圈的电压达不到吸合值。同时电路电流将增加，有可能烧毁线圈。习题9.电器控制线路中，既装设熔断器，又装设热继电器，它们各起什么作用？答：（1）、熔断器：是一种简单而有效的保护电器，在电路中主要起短路保护作用。（2）、热继电器：是利用电流的热效应原理工作的电器，广泛用于三相异步电动机的长期过载保护。（3）、不能互相代用，由于其保护功能不一样。习题FU1KMM3～FRQL1L3L2主电路FU2SB1KMKMFRSB2SB3控制电路10.试设计一个采取两地操作的点动与连续运转的电路图？习题11.试采用按钮、刀开关、接触器和中间继电器，画出异步电动机点动、连续运行的混合控制线路？习题12.试设计用按钮和接触器控制异步电动机的启动、停止，用组合开关选择电动机旋转方向的控制电路（包括主回路、控制回路和必要的保护环节）？SB1KMFU2FRKMSB2M3~L1L2L3KMFRQSFU1SA倒顺开关习题13.电器控制线路常用的保护环节有哪些？各采用什么电器元件？答：（1）、电器控制线路中的主回路常用的保护环节有过压保护、欠压保护、失压保护、热过载保护、短路保护。其中过压保护、欠压保护、失压保护一般采用相应的过压继电器、欠压继电器和失压继电器进行保护；热过载保护一般采用热继电器进行保护；短路保护一般采用熔断器或断路器进行保护。（2）、电器控制线路中的控制回路常用的保护环节有短路保护，通常采用熔断器或断路器进行保护。习题14.试设计电器控制线路。要求：第一台电动机启动10s后，第二台电动机自动启动；运行5s后，第一台电动机停止，同时第三台电动机自动启动；运行15s后，全部电动机停止？习题15.供油泵向两处地方供油，油都到达规定油位时，油泵停止供油；只要有一处油不足，则继续供油。试用逻辑设计法设计控制线路？答：假设供油泵由接触器KM控制，两处地方的油位可通过限位开关SQ1和SQ2来体现。根据题目要求，列出接触器通电状态的真值表如右表所示，控制电路如下图所示：SQ1SQ2KM001011101110习题16.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）到终端停留2min后自动返回原位停止；（3）要求在前进或后退途中的任意位置都能停止或再次启动。习题设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求：

1.小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动：到A地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。

2.有过载和短路保护。

3.小车可停在任意位置。

正程逆程电机BA控制电路综合举例:运料小车的控制控制电路M3~ABCKMFFUQSFRKMRSTa、STb为A、B两端的限位开关

KTa、KTb为两个时间继电器

主回路KMFFRKMRSBFSB1KMFSTaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBR该电路的问题：小车在两极端位置时，不能停车。动作过程SBFKMF小车正向运行至A端撞STaKTa延时2分钟

KMR小车反向运行至B端撞STbKTb

延时2分钟

KMF小车正向运行……如此往反运行。KMFKMFFRKMRSBFSB1STaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBRKMFKMFSBFKMRFRSTaSTaKTaSTbKTbKMRKTaKMRKMFSTbKTbSB1SB2KAKA加中间继电器（KA）实现任意位置停车的要求SBR控制电路综合举例：工作台位置控制起动后工作台控制要求：(1)运动部件A从1到2(2)运动部件B从3到4(3)运动部件A从2回到1(4)运动部件B从4回到3自动循环BM1AM2ST3ST4ST2ST11234控制电路(1)根据动作顺序设计控制电路。(2)检查有无互锁。(3)检查能否正确启动、停车。设计步骤：KMAFFRST4KMBRST2KMBFKMBRKMAFST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFSB1SB2KMARST2ST3控制电路ST4KMBRST2KMBFKMBRKMAFST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFSB1FRKMAFSB2KMARST2ST3

该电路有何问题？小车若在1、2、3、4规定的位置时，不能正常停车。改进方法同前：KAFRFRST4KMBRST2KMBFKMBRKMAFST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFKAKMAFSB2KMARST2ST3SB1KASB3加中间继电器

继电器、