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分析思考题
分析思考题
01、简述直流励磁和交流励磁接触器的吸力特性。
答:
不同的电磁机构,有不同的吸力特性。
电磁机构动作时,其气隙δ是变化的,。
对于直流电磁机构:
其励磁电流的大小与气隙无关,衔铁动作过程中为恒磁动势工作,根据磁路定律:
φ,式中,Rm为气隙磁阻,则;电磁吸力随气隙的减少而增加,所以吸力特性比较陡峭。
对于交流电磁机构:
设线圈外加电压U不变,交流电磁线圈的阻抗主要决定于线圈的电抗,若电阻忽
略不计,则,,当电压频率f,线圈匝数N、外加电压U为常数时,气隙磁通Φ也为常数,即励磁电流与气隙成正比,衔铁动作过程中为恒磁通工作,但考虑到漏磁通的影响,其电磁吸力随气隙的减少略有增加,所以吸力特性比较平坦。
02、吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系?
答:
为了保证衔铁能牢固吸合,反作用力特性必须与吸力特性配合好,在整个吸合过程中,吸力都必须大
于反作用力,即吸力特性高于反力特性,但不能过大或过小,吸力过大时,动、静触头接触时以及衔铁与
铁心接触时的冲击力也大,会使触头和衔铁发生弹跳,导致触头的熔焊或烧毁,影响电器的机械寿命;吸
力过小时,会使衔铁运动速度降低,难以满足高操作频率的要求。
因此,吸力特性与反力特性必须配合得
当,才有助于电器性能的改善。
在实际应用中,可调整反力弹簧或触头初压力以改变反力特性,使之与吸
力特性有良好配合,参见答案图1所示。
l一直流电磁铁吸力特性2一交流电磁铁吸力特性3一反力特性
吸力特性与反力特性的配合
答案图1
03、单相交流电磁机构为什么要设置短路环?
它的作用是什么?
三相交流电磁铁要不要装设短路环?
答:
由于单相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,交流电
源频率的变化,使衔铁产生强烈振动和噪声,甚至使铁心松散。
因此,交流接触器铁心端面上都安装一个
铜制的短路环。
短路环将铁心端面分隔成两部分,当交变磁通穿过短路环所包围的截面积S2在环中产生涡
流时,根据电磁感应定律,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。
参见答案图2所示。
对于三相交流电而言,因为三相不可能同时为零。
就相当于整个电磁铁电流没有过零点,磁场不会消
失,衔铁就不会振动。
故无须加装短路环。
答案图2
04、简述接触器的工作原理。
答:
当电磁线圈通电后,线圈电流产生磁场,使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁,并带动触头动作:
常闭触头断开:
常开触头闭合,两者是联动的。
当线圈断电时,电磁吸力消失,衔铁在释放弹簧的作
用下释放,使触头复原:
常开触头断开,常闭触头闭合。
05、从结构特征上如何区分交流、直流电磁机构?
答:
交流接触器的线圈通以交流电,将产生涡流和磁滞损耗,使铁心发热。
为减少铁损,铁心用硅钢片冲
压而成。
为便于散热,线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上。
直流接触器的线圈通以直流电,铁心中不会产生涡流和磁滞损耗,所以不会发热。
为方便加工,铁心
用整块钢块制成。
为使线圈散热良好,通常将线圈绕制成长而薄的圆筒状。
06、交流电磁线圈通电后,衔铁长时间被卡不能吸合,会产生什么后果?
答:
衔铁在吸合过程中,交流励磁线圈的电流与气隙成正比,当线圈通电瞬间,衔铁尚未吸合时,气隙较
大,电流将达到吸合后额定电流的5~15倍,如果衔铁长时间被卡不能吸合,容易烧毁线圈。
07、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,会发生什么问题?
为什么?
答:
交流电磁线圈接入直流电源时会通过很大的电流,很快会烧毁。
因为交流线圈对交流电有感抗,而直
流电没有感抗,交流线圈只有很小的直流电阻,所以会通过很大的电流。
若将直流接触器误接入交流电源上,直流接触器将不能正常工作:
因阻抗增大,电流减小,吸力不足,
启动电流降不下去,此外还有涡流存在。
08、线圈电压为220V的交流接触器,误接入380V交流电源会发生什么问题?
为什么?
答:
接入380V的电压远超过它的额定电压220V,线圈电流将大大增加,线圈迅速发热最终导致烧毁。
09、两个相同的交流线圈能否串联使用?
为什么?
答:
在交流控制线路中,不能串联接入两个电器线圈。
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,故没吸合电器的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。
因此,两个电器需要同时动作时,线圈应并联连接。
10、画出继电器的继电特性曲线图,并简述其特性。
答:
参见答案图3所示,当继电器输入量x由零增至xl以前,继电器输出量y为零。
当输入量增加到x2时,
继电器吸合,输出量为y1若x再增大,y1值保持不变。
当x减小到xl时,继电器释放,输出量由y1降到零,
x再减小,y值均为零。
答案图3
11、如何从结构上区分电压继电器和电流继电器?
答:
电压继电器反映的是电压信号。
使用时电压继电器的线圈与负载并联,其线圈匝数多而线径细:
电流继电器反映的是电流信号。
在使用时,电流继电器的线圈和负载串联,其线圈匝数少而线径粗。
12、如何从工作状况来分析是欠电压(欠电流)还是过电压(过电流)继电器?
答:
电路正常工作时,欠电压(欠电流)继电器吸合,当电路电压(电流)减小到某一整定值以下时,欠电压(欠
电流)继电器释放,对电路实现欠电压(欠电流)保护。
电路正常工作时,过电压(过电流)继电器不动作,当电路电压(电流)超过某一整定值时,过电压(过电流)
继电器吸合,对电路实现过电压(过电流)保护。
13、热继电器在电路中的作用是什么?
带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合?
答:
热继电器(FR)主要用于电力拖动系统中电动机负载的过载保护。
热继电器的选择主要根据电动机定子绕组的联结方式来确定热继电器的型号,在三相异步电动机电路
中,对Y连接的电动机可选两相或三相结构的热继电器,一般采用两相结构的热继电器,即在两相主电路中串接热元件。
对于三相感应电动机,定子绕组为Δ连接的电动机,必须采用带断相保护的热继电器。
14、在图4中标出时间继电器各图形符号的名称。
图4、分析思考题17图
答:
参见答案图4
15、电气控制线路中,既装设熔断器,又装设热继电器,各起什么作用?
能否相互代用?
答:
二者不能相互替换,热继电器和熔断器在电动机保护电路中的作用是不相同的。
热继电器只做长期的过载保护,而熔断器是做严重过载和短路保护,因此一个较完整的保护电路,特
别是电动机控制电路,应该两种保护都具有。
16、时间继电器和中间继电器在电路中各起什么作用?
答:
时间继电器用来控制电器延时通断。
中间继电器实质上是一种电压继电器,它的特点是触头数目较多,电流容量可增大,起到中间放大(触
头数目和电流容量)的作用。
17、保护单台电动机和多台电动机时,应如何分别选择确定熔体的额定电流IRN?
答:
分如下两种情况。
(1)、保护单台电动机时,考虑到电动机受启动电流的冲击,可按下式选择:
式中:
IRN为熔体的额定电流(A);IN为电动机的额定电流(A)。
轻载启动或启动时间短时,系数可取为1.5,带重载启动或启动时间较长时,系数可取2.5。
(2)、保护多台电动机,可按下式选择:
式中:
INmax为容量最大的一台电动机的额定电流(A);LIN为其余电动机额定电流之和(A)。
18、根据哪些参数选用低压短路器?
答:
低压短路器的选用应考虑下列参数:
①、断路器的额定电压和额定电流,应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流;
②、断路器的极限分断能力大于或等于电路最大短路电流;
③、欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压;
④、过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。
19、低压隔离器在电路中起什么作用?
其主要品种有哪些?
答:
低压隔离器主要是在电源切除后,将线路与电源明显地隔开,以保障检修人员的安全。
品种主要有低压刀开关、熔断器式刀开关和组合开关3种。
20、什么是主令电器?
常用的主令电器有哪些?
答:
主令电器是在自动控制系统中发出指令或信号的电器,用来控制接触器、继电器或其他电器线圈,使
电路接通或分断,从而达到控制生产机械的目的。
主令电器应用广泛、种类繁多。
按其作用可分为:
按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控
制器及其他主令电器(如脚踏开关、钮子开关、紧急开关)等。
21、自锁环节怎样组成?
它起什么作用?
并具有什么功能?
答:
在连续控制中,当启动按钮SB松开后,接触器KM的线圈通过其辅助常开触头的闭合仍继续保持通电,从而保证电动机的连续运行。
这种依靠接触器自身辅助常开触头而使线圈保持通电的控制方式,称自锁或自保。
起到自锁作用的辅助常开触头称自锁触头。
22、什么是互锁环节?
它起到什么作用?
答:
控制线路要求KM1与KM2不能同时通电时,为此要求线路设置必要的联锁环节。
将其中一个接触器的常闭触头串入另一个接触器线圈电路中,则任何一个接触器先通电后,即使按下相反方向的启动按钮,另一个接触器也无法通电,这种利用两个接触器的辅助常闭触头互相控制的方式,叫电气互锁,或叫电气联锁。
起互锁作用的常闭触头叫互锁触头。
复合按钮的常闭触头同样也可起到互锁的作用,这样的互锁叫机械互锁。
23、分析图5所示线路中,哪种线路能实现电动机正常连续运行和停止,哪种不能?
为什么?
图5、分析思考题
答:
图C和f能实现电动机正常连续运行和停止,其他则不能。
∵图a没有自锁环节;图b不能切断供电;图d会发生短路;图e线圈不能正常通电。
24、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电路。
答:
设计控制电路图见答案图6所示。
答案图6
25、电气控制线路常用的保护环节有哪些?
各采用什么电气元件?
答:
电气控制线路常用的保护环节有以下几种。
①、短路保护:
短路时熔断器FU的熔体熔断而切断电路起保护作用。
②、电动机长期过载保护:
采用热继电器FR。
由于热继电器的热惯性较大,即使发热元件流过几倍于额定值的电流,热继电器也不会立即动作。
因此在电动机启动时间不太长的情况下,热继电器不会动作,只有在电动机长期过载时,热继电器才会动作,用它的常闭触头使控制电路断电。
③、欠电压、失电压保护:
通过接触器KM的自锁环节来实现。
当电源电压由于某种原因而严重欠电压或失电压(如停电)时,接触器KM断电释放,电动机停止转动。
当电源电压恢复正常时,接触器线圈不会自行通电,电动机也不会自行启动,只有在操作人员重新按下启动按钮后,电动机才能启动。
④、自锁、互锁保护:
将其中一个接触器的常闭触头串入另一个接触器线圈电路中,则任何一个接触器先通电后,即使按下相反方向的启动按钮,另一个接触器也无法通电。
26、为什么电动机要设零电压和欠电压保护?
答:
零电压和欠电压保护的作用是防止当电源暂时供电或电压降低时而可能发生的不允许的故障。
27、在有自动控制的机床上,电动机由于过载而自动停机后,有人立即按启动按钮,但不能开机,试说明可能是什么原因?
答:
电动机的控制电路中,一般将热继电器FR的常闭触头串联在控制回路中而起到过载保护的作用。
电动机长期过载时,热继电器动作,常闭触头断开切断控制回路供电,热继电器要经过一段时间的冷却后,常闭触头才可恢复常闭。
因此,若在此前按下启动按钮,由于热继电器的常闭触头还
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