现代电气控制技术习题答案.docx

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现代电气控制技术习题答案

1.低电压器通常指工作在交，直流电压1200V以下的电路中起切换，通断，控制，保护，检测和调节作用的电气设备。

2.按所控制的对象，电器可分为低压配电电器和低压控制电器两大类

3.从结构上看，电器一般由感测部分和执行部分两个基本部分组成

4.电磁机构由吸引线圈和磁路两部分组成

5.按衔铁的运动方式电磁机构可分为衔铁绕棱角转动衔铁绕轴转动衔铁直线运动三大类

6.熔断器是一种利用熔体的熔化作用而切断电路的最初级的保护电路

7.低压断路器又称作自动空气断路器;主要由触头系统.操作系统.保护元件三大部分组成

8.异步电动机停车制动的方式有机械制动和电气制动两大类

9.常用的电气制动方式有能耗制动和反接制动两种

10.电气控制设备设计一般分为3个阶段初步设计，技术设计和产品设计

11.电气控制线路的设计主要有一般设计法和逻辑设计法

12.电子时间继电器可分为晶体管式和数字式时间继电器

13.FEND功能指令作用在主程序结束，输出刷新发生在输出映像寄存器送到输出锁存器或执行完用户程序

14.可编程控制器的扫描周期由执行用户程序时间、系统管理操作时间等因素

15.可编程控制器有9个中断源，其优先级按中断产生的先后和中断指针号的高低排列

16.OUT指令不能用于输入继电器

17.按直流电源的性质变频器可分为电压型和电流型两种

18.按控制方式分变频器可分V/F控制变频器,转差频率控制和矢量控制3大类

19数控机一般由控制介质，数控介质，伺服介质，机床本体及检测装置5个部分

20计算机数控系统一般由程序、输入输出设备、计算机数控装置、可编程控制器、主轴驱动和伺服驱动

21可靠性指系统在规定条件下，在规定时间内，完成规定功能的能力

22简述电磁机构中灭弧产生的机理及常用的一些灭弧措施？

答：

当断路器或接触器触电切断电路时，如电路中电压超过10~12V和电流超过80~100mA，在拉开的两个触点间的撞击电离、热电子发射和热游离使得呈现大量向阳极飞驰的电子流，出现强烈火花，即“电弧”

灭弧的措施1磁吹式灭弧装置-直流2灭弧栅-交流3灭弧罩-交流和直流灭弧4多断电灭弧

23接触器的作用是什么？

根据结构特征，如何区分交，直流接触器？

答：

接触器是用来频繁接通和切断电动机或其他负载主电路的一种自动切换电路

根据结构特征，一般来说，直流接触器为单极或双级；交流接触器大多为三极

24按物理性质继电器有哪些主要分类？

它们各有什么用途？

什么是继电特性？

答：

电压继电器，电流继电器，功率继电器，时间继电器，温度继电器，速度继电器等

电压继电器的用途：

对电路进行过电压或欠电压的保护

电流继电器的用途：

对电路进行过电流或欠电流的保护

功率继电器的用途：

对电路的功率进行控制

时间继电器的用途：

使执行元件延迟一段时间动作

继电器的主要特点：

是具有跳跃性的输入-输出特性再把书上的11页答上

25什么是继电器的返回系数？

将释放弹簧放松或拧紧一些，对电流（或电压）继电器的吸合电流（或电压）与释放电流（或电压）有何影响？

答k=x1/x2,k称为继电器的返回系数，x2称为继电器的吸合值，x1称为继电器的释放值当拧紧时，x2和x1同时增大，K也随之增大，放松时，k减小

26试阐述速度继电器的工作原理？

答：

速度继电器的转子的轴与被控电机的轴相连，而定子空套在转子上。

当电机转动时，速度继电器的转子随之转动，定子内的短路导体便切割磁场，感生电动势并产生电流，此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，于是定子开始转动，当转到一定的角度是，装在定子轴上的摆锤推动簧片（动触头）动作，使常闭触电分开，常开触电闭合。

当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，触头在簧片的作用下复位

27试阐述热继电器的工作原理？

答：

发热元件串联电动机工作回路中。

电动机正常运转时，热元件仅能使双金属片弯曲，还不足以使触头动作。

当电动机过载时，即流过热元件的电流超过其整定电流时，热元件的发热量增加，使双金属片弯曲得更厉害，位移量增大，经一段时间后，双金属片推动导板使热继电器的动断触头断开，切断电动机的控制电路，使电机停车

28试阐述低压断路器的工作原理？

答：

低压断路器相当于闸刀开关，熔断器，热继电器和欠电压继电器的组合，是一种自动切断电路故障的保护电器。

正常工作时主触头1串联于主电路，处于闭合状态，此时锁键2由搭钩3勾住，自动开关一旦闭合后，由机械连锁保持主触头闭合，而不消耗电能。

锁键2被扣住后，分段弹簧13被拉长，储蓄了能量，为开断做准备。

过电流脱扣环12的线圈串联于主电路，当电流为正常值时，衔铁吸力不够，处于打开位置。

当电路电流超过规定值时，电磁吸力增加，衔铁11吸合，通过杠杆5使搭钩3脱开，主触点1在弹簧13作用下切断电路，这就是过电流保护，电压过低或失压时，欠电压脱扣器8的衔铁7释放，同样由杠杆使搭钩脱开，切断电路，实现失压保护；过载时，双金属片10弯曲，也通过杠杆5使搭钩3脱开，主触电电路被切断，完成过负载保护并画上18页图

29热继电器与熔断器的作用有何不同？

答：

热继电器主要用作三相异步电动机的过载保护

熔断器用于交流低压配电系统或直流系统作为线路的过负载及系统的短路保护作用

30绘制和分析电气原理图的一般原则是什么？

答：

1原理图一般分为主电路，控制电路，信号电路，照明电路及保护电路等2图中所有电器触点，都按没有通电和外力作用时的开闭状态画出3无论主电路还是辅助电路，各元件一般应按动作顺序从上到下，从左到右依次排列4为了突出或区分某些电路，功能等，导线符号，信号电路，连接线等可采用粗细不同的线条来表示5原理图中各电气元件和部件在控制线路的位置,应根据便于阅读的原则安排6原理图中有直接的电联系的交叉导线连接点用实心圆点表示,可拆卸或测试点用空心圆点表示,无直接电联系的交叉点则不画圆点7对非电气控制和人工操作的电器，必须在原理图上用相应的图形符号来表示其操作方式及工作状态8对于电气控制有关的机，液，气等装置，应用符号绘出简图，以表示其联系

31为什么电动机要设零电压和欠电压保护

答：

零压保护：

当电源电压消失，或者电源电压严重下降使接触器KM由于铁芯吸力消失或减小而释放，这时电动机停转并失去自锁。

而电源电压又重新恢复时，要求电动机及其拖动的运动机构不能自行起动，以确保操作人员和设备的安全欠电压保护：

电动机或电器元件在正常运行时，电网电压降低到Ue的0.6~0.8Ue为额定电压时，要求自动切断电源而停止工作，因为一方面负载一定，电网电压降低，电流将增加另一方面，接触器和继电器处于抖动状态，线圈电流增大，既不能可靠工作可能造成电器元件和电动机的烧毁

32试阐述电流型保护的分类和工作原理？

答：

分类1短路保护FU2过电流保护KI3过载保护FR4欠电流保护5断相保护

工作原理：

将保护电器检测的信号经过变换或放大后去控制被保护对象，当电流达到整定值时保护电器动作

33试阐述电压型保护的分类和工作原理？

答：

分类：

1失压保护2欠电压保护3过电压保护。

工作原理：

将保护电器检测的信号经过变换或放大后去控制被保护对象，当电压达到整定值时保护电器动作

34电气控制设计中应遵循的原则是什么？

设计内容应包括哪些主要方面？

答：

原则是1应最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求2在满足生产要求的前提下，力求控制线路的简单经济3保证控制线路工作的可靠与安全

内容是：

1拟定电气设计的技术条件2提出电气控制原理性方案及总体框图，主要技术指标，进行可行性分析;3编写系统参数计算书4绘制电气原理图5选择电气元器件及装置，制定相关的明细表及备件和易顺坏的清单6设计电气柜，操作台，配电板及非标准器件与零件7绘制总装，部件，组件单元装配图接线图8绘制装置布置图，出线端子图9绘制电气安装图位置图互连图10编写设计计算说明说及使用说明书

35电气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电流型保护：

熔断器、空气自动开关、热继电器、欠电流继电器2电压型保护：

接触器、零压继电器、空气开关、专门的电磁式欠电压继电器和接触器、专门的电磁式过电压继电器和接触器3其他保护各种继电器、晶闸管

36电气控制原理设计的主要内容有哪些？

原理设计的主要任务是什么？

答：

1熟悉所设计设备的总体技术要求及工作过程，取得电气设计的依据，最大限度地满足生产机械和工艺对电气控制的要求2优化设计方案妥善处理机械和电气的关系，通过技术经济分析，选用性能价格比最佳的电器设计方案，在满足要求的前提下，尽可能减少元件的品种和规格3正确合理的选用电气元件，尽可能减少元件的品种和规格4取得良好MTBE指标，确保使用的安全可靠5谨慎积极地采用新技术，新工艺6设计贯彻最新的国家标准

37低压电器的发展分为哪几个阶段？

每个阶段各有何特点？

答：

四阶段：

20世纪60~70年代主要产品为DW10,DZ10,CJ10特点是性能指数低，体积大，耗材，耗能，保护特性单一，规格及品种少；70年代末到80年代末，主要产品为DW15，DZ20，CJ20特点是技术指标明显提高，保护特性较完善，体积缩小，结构上成套装置要求；90年代主要产品DW45，S，CJ45特点是高性能，小型化，电子化，智能化，组合化，模块化，多功能化；从90年代开始不断发展，主要特点可通信，能与现场总线系统进行连接

38接近开关较之行程开关有什么优越性？

其传感检测部分有何特点？

是如何感测到金属体

答：

接近开关不仅仅是避免了机械式行程开关触点容易损坏等缺点其应用已远远超出一般行程控制和限位保护的范畴。

其定位精度、操作频率、使用寿命和对恶劣环境的适应能力也优于...

特点:

传感检测部分具有对物体接近的‘感知’能力，即位置传感器。

感测金属体的接近：

当金属检测体接近感应头时，在金属检测体中产生涡流，由于涡流的去磁作用使感应头得等效电感发生变化，改变振荡回路的谐振阻抗和谐振频率，使振荡减弱，直至停止，并以此发生接近信号

39简述电子温度继电器的工作原理，并说明与传统的双金属片热保护继电器有和不同。

答：

传统的双金属片热保护继电器是通过一个因素即电流的热效应原理来进行保护工作的。

工作原理：

电子温度继电器将温度传感器埋入电动机绕组，直接检测绕组的温度来保护。

可以用来保护电动机绕组由于任何原因引起的过热。

它具有在其居里点的附近极高的温度系数，所以该继电器灵敏度高，但是由于它只能工作在居里点附近因此动作值的可调范围很窄，对应不同的保护动作温度就必须选配不同的居里温度的热敏电阻

40智能电器有什么特点？

其核心是什么？

答：

智能电器的核心是具有单片计算机功能的微处理器，他的功能不带覆盖了全部相应的传统电器和电子电器的功能，而且还扩充了测量、显示、控制、参数设定、报警、数据记忆及通信等功能。

采用了各种专用的集成电路（如漏电保护等专用集成电路、专用运算电路）及系统集成化技术、新型的智能化和集成化传感器

41试比较智能断路器在功能上与一般断路器的区别

答：

智能型断路器与普通断路器一样，也有基本框架（绝缘外壳）、触头系统和操作机构，所不同的是普通断路器上的脱扣器现在换成了具有一定人工智能的控制单元，或者叫智能型脱扣器。

其功能不但覆盖了全部脱扣器的保护功能（如短路保护、过流过热保护、漏电保护、缺相保护等），而且还能显示电路中的各种参数（电流、电压、功率因素等）。

各种保护功能的动作参数也可以显示、设定和修改。

保护电路动作时的故障参数，也可以存储在非易失存储器中以便查询，还扩充了测量、控制、报警、数据记忆及传输、通信等功能。

42简述PLC的组成与特点

答：

PLC由中央处理单元、存储器、输入输出接口电路、编程器、电压等组成。

特点：

1高可靠性2灵活性高、扩展性好、通用性强3功能强4适应性强，性价比高

43.PLC中的“线圈”及相应的“触电”的含义是什么？

如果辅助继电器线圈“断电”，其常开/常闭“触电”的状态将会怎样的变化？

为什么PLC各元件的触电可以使用无穷多次？

线圈作用是控制继电器的闭合,继电器的闭合再控制输出,就是控制外部设备的开与关。

PLC中的软继电器的"触点"对应的是芯片内触发器的状态。

如果断电，常闭点就变成常开点。

触发器的状态只有两种,高和低,也就是1和0.要用的时候,就是把它的状态调出来,然后把它放到某个寄存器,再进行运算,所以说它是可以无限次使用的.严格来说，PLC里的一个“继电器”其实只是PLC内部寄存器的一个位，在程序中用到该继电器时，只是重复的对存储器中的相应位作“读”操作。

44简述调速系统的发展过程，说明变频调速的原理和优点？

答：

调速系统的发展：

在很长的一段历史时期内，直流电动机调速系统垄断了调速系统领域。

近几年随着电力半导体器件、计算机技术的发展，以各种电力半导体器件构成的交流调压调速系统、变频调速系统正在取代者直流电动机调速系统。

目前，交流调速系统的性能已经可以和直流调速系统相匹敌，甚至可以超过直流调速系统。

原理和优点：

改变定子电源频率可以改变同步转速和异步电动机的转速，异步电动机定子绕组每项感应电势为E1=4.44f1w1k1øU1=I1Z1+E1略去定子阻抗电压降，则U1=E14.44f1w1k1ø，定子端电压U1不变，则随着f1升高，气隙磁通ø将减小，电机转矩为T=CtøI2cosø2，ø的减小会导致电机允许输出转矩T下降，使电机的利用率降低，同时，电机的最大转矩也将降低，严重时会使电机堵转。

若维持定子端电压U1不变,而减小f1,则ø增加,将造成磁路过饱和,励磁电流增加，铁心过热,这是不允许的.为此在调频的同时需改变U1,以维持U1,以维持ø不变，根据U1和f1的不同比例关系,将有不同的变频调速方式

45在交流异步电动机的变频调速中，为什么变频调速的同时还要改变电压？

在基频以上或基频以下分别采用什么样的控制方式进行调速？

答：

在实际的调速控制过程中还必须考虑有效利用电动机磁场，抑制启动电流和得到理想的转矩特性等方面的问题，一个普通的频率可调交流电源并不能满足对异步电动机进行调速控制的需要E1=4.44f1w1k1∮.U1=I1Z1+E1.略去电子阻抗电压降，则感应电动势近似等于定子外加电压U1≈E1,电机转矩为T=Ct∮I2cosφ2.

k1-定子绕组等值匝数。

W1-定子绕组的实际匝数,f1-钉子电源的频率，∮-气隙中的磁通量，U1-电机外加电压，I1-电机定子电流，Z1电机定子阻抗。

I2-转子电流，Ct-转矩常数。

若维持定子端电压U1不变，而减小f1，则∮增加，将造成磁路过饱和，励磁电流增加，铁心过热，为此在调频的同时需改变定子电压U1,来维持气隙磁通∮不变。

根据U1和f1的不同比例关系将有不同的变频调速方式.基频以上恒磁通变频调速,极品一下的弱磁通变频调速

46变频器有哪些基本环节组成？

电压型变频器和电流型变频器各有什么特点？

答：

环节：

整流电路，中间直流电路，逆变电路控制电路。

电压型变频器特点，在直流侧并联了一个大滤波电容，用来存储能量以缓冲直流回路与电机之间的无功功率传输.从直流输出端来看,电源因并联大电容，其等效阻抗变得很小,大电容又使电源电压稳定,因此具有恒压电源特性.电流型变频器特点,在直流回路中串联了一个大电感,用来限制电流的变化以吸收无功功率,由于传入了大电感,股电源的内阻很大,直流电流趋于平稳,类似恒流源

47矢量变换的基本出发点是什么？

答：

主要是为了提高变频调速的动态性能。

基本思想是把交流异步电动机模拟成直流电动机能够相直流电动机一样进行控制。

48简述数控机床的发展趋势？

答：

1数控系统的发展，微处理器数控系统应用大规模集成电路和多个微处理器，结构向模块化，小型化发展。

内装大容量存储器和可编程控制器，使数控机床满足长期无人运行。

配备多种遥控接口和智能接口。

提高系统的可靠性.向功能简化,针对性强的经济型发展2，编程系统的发展,简化程序,相集成化和智能化发展3，机床结构的发展，构架布局和结合优化提高机床的动态特性.向高速度,高精度发展,不断扩大数控机床及加工中心的范围。

49说明可靠性设计的内容？

答：

系统的可靠性设计指确定，预测和分配系统的可靠性指标，同时提出实现可靠性指标要求的系统设计方案，提高可靠性有关的具体设计工作和可靠性审查。

包括1.轻装设计，2.冗余设计，3.优化设计。

50什么是电磁机构的吸力特性和反力特性？

分别推导直流电磁机构和交流电磁机构的吸力特性，并用图形表示。

答：

电磁机构的吸力与气隙的关系曲线称为吸力特性，电磁机构转动部分的静阻力与气隙的关系曲线称为反力特性。

电磁机构的吸力F=（1/2u0）*B^2*S.其中u0=4π*10^-7H/m.当S为常数是，F与B^2成正比，B为气隙感应强度。

对于具有电压线圈的直流电磁机构，因外加电压和线圈电阻不变，则流过线圈的电流为常数，与磁路的气息大小无关。

根据磁路定律∮=（IN/Rm）∝1/Rm则F∝∮^2∝（1/Rm^2）

吸力F与Rm^2成反比，亦即与气隙$^2成反比，故吸力特性为二次曲线形状。

表明衔铁闭合前后吸力变化很大。

设外加电压不变，交流吸引线圈的阻抗主要决定于线圈的电抗，电阻可忽略。

则U=4.44f∮N。

当频率f，匝数N和电压U均为常数，由上式可知F亦为常数，说明F与∮大小无关，实际上考虑到漏磁的作用，F随$的减小略有增加，当气隙$变化时，I与$呈线性关系