最新南昌大学机床电气控制技术及PLC课后题答案1 精品.docx
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第一章常用低压电器
1-1开关设备通断时，触头间的电弧是怎样产生的？
通常哪些灭弧措施？
答：
当开关电器的触头分离时，触头间的距离很小，触头间电压即使很低，但电场强度很大（E=U/d），在触头表面由于强电场发射和热电子发射产生的自由电子，逐渐加速运动，并在间隙中不断与介质的中性质点产生碰撞游离，使自由电子的数量不断增加，导致介质被击穿，引起弧光放电，弧隙温度剧增，产生热游离，不断有大量自由电子产生，间隙由绝缘变成导电通道，电弧持续燃烧。
为了加速电弧熄灭，常采用以下灭弧方法。
（1）吹弧（２）拉弧（３）长弧割短弧（４）多断口灭弧（５）利用介质灭弧（６）改善触头表面材料
1-2写出下列电器的作用、图形符号和文字符号：
答：
（1）熔断器
作用：
严重过载和短路保护
图形符号：
文字符号：
FU
（２）组合开关
作用：
用于机床上作电源的引入开关，也可用来接通和分断小电流电路。
图形符号：
文字符号：
SA
（３）按钮开关
作用：
在控制电路发出手动控制信号
图形符号：
文字符号：
SB
（４）自动空气开关
作用：
在电路正常工作条件下作为线路的不频繁接通和分断用，并在电路发生过载、短路及失压时能自动分断电路。
图形符号：
文字符号:
QF
（５）交流接触器
作用：
远距离频繁接通或断开交直流主电路及大容量控制电路。
线圈主触点常开常闭
辅助触点辅助触点
图形符号：
文字符号：
KM
（６）热继电器
作用：
主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护，
图形符号：
热元件常闭触点
文字符号：
FR
（７）时间继电器
作用：
按照所需时间间隔，接通或断开被控制的电路
（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）
（a）线圈一般符号（b）通电延时线圈（c）断电延时线圈（d）通电延时闭合动合（常开）触点（e）通电延时断开动断（常闭）触点（f）断点延时断开动合（常开）触点（g）断点延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点
图形符号：
文字符号：
KT
（８）速度继电器
作用：
以旋转的速度信号的快慢为指令信号，与接触器配合实现对电动机的反接制动。
图形符号：
文字符号：
KS
1-3在电动机的控制线路中，熔断器和热继电器能否相互代替？
为什么？
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，而熔断器只做短路保护，因此一个较完整的保护电路，特别是电动机电路，应该两种保护都具有。
1-4简述交流接触器在电路中的作用，结构和工作原理。
答：
交流接触器是利用电磁吸力进行操作的电磁开关。
常用来控制电动机，电热设备，电焊机等和继电器配合，还可以作为过电流和过电压的保护动作的执行元件。
结构：
由触头系统、电磁系统和灭弧系统三部分组成。
工作原理：
当吸引线圈两端加上额定电压时，动、静铁芯间产生大于反作用弹簧弹力的电磁吸力，动、静铁芯吸合，带动动铁芯上的触头动作，即常闭触头断开，常开触头闭合；当吸引线圈端电压消失后，电磁吸力消失，触头在反弹力作用下恢复常态。
由于吸引线圈中通入的是交流电，铁芯中产生交变磁通，形成交变的电磁吸力，造成动铁芯吸合不牢产生振动和噪音。
振动易使电器结构松散，寿命减低，同时使触头接触不良，易于熔焊和蚀损。
噪声污染环境，使工人感到疲劳。
为了减小铁芯振动和噪音，在铁芯极面下安装短路环。
1-5自动空气开关有哪些脱扣装置？
各起什么作用？
答：
空气开关的脱扣机构包括有：
过电流脱扣器——当线路发生短路或严重过载时，电磁脱扣器的电磁吸力增大，将衔铁吸合，向上撞击杠杆，使上下搭钩脱离，实现自动跳闸，达到切断电源的目的。
失压脱扣器——用于电动机的失压保护。
热脱扣器——当电路过载时，过载电流流过发热元件，双金属片受热弯曲，撞击杠杆，搭钩分离，主触头断开，起过载保护作用。
分励脱扣器——当需要断开电路时按下跳闸按扭，分离电磁铁线圈通入电流，产生电磁吸力吸合衔铁，使开关跳闸。
1-6如何选择熔断器？
答：
选择熔断器首先根据三个技术参数额定电流、额定电压和极限分断能力。
然后根据被保护电路的要求首先选择熔体的额定电流，然后根据使用条件与特点选定熔断器的种类和型号。
1-7时间继电器JS7的延时原理是什么？
如何调整延时范围？
画出图形符号并解释各触头的动作特点。
答：
当线圈通电时，动铁芯和固定在动铁芯上的托板被铁芯电磁引力吸引而下移。
这时固定在活塞杆上的撞块因失去托板的支托在弹簧作用下也要下移，但由于与活塞杆相连的橡皮膜也跟着向下移动时，受进气孔进气速度的限制，橡皮膜上方形成空气稀薄的空间，与下方的空气形成压力差，对活塞杆下移产生阻尼作用。
所以活塞杆和撞块只能缓慢地下移。
经过一段时间后，撞块才触及微动开关的推杆，使常闭触头断开、常开触头闭合，起通电延时作用。
延时范围可通过延时调节螺钉调节空气室进气孔的大小来改变，延时范围有0.4-60S和0.4-180S。
1-8从接触器的结构上，如何区分是交流还是直流接触器？
答：
两者结构和工作原理基本相同，均由电磁机构、触头系统和灭弧装置组成。
但直流接触器的电磁机构采用沿棱角转动拍合式铁心，线圈中通入直流电不会产生涡流。
而交流接触器采用E形硅钢片叠压铆成，以减小交变磁场在铁心中产生的涡流及磁滞损耗。
1-9线圈电压为220V的交流接触器，误接入220V直流电源上；或线圈电压为220V直流接触器，误接入220V交流电源上，会产生什么后果？
为什么？
答：
若将交流接触器误接入直流电源上，交流接触器将烧毁；因阻抗减小，电流增大。
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。
1-10交流接触器铁芯上的短路环起什么作用？
若此短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象？
为什么？
答：
短路环是为了减小铁心震动和噪音而设置的装置。
当短路环断裂或脱落后，震动和噪音增大。
1-11带有交流电磁铁的电器如果衔铁吸合不好（或出现卡阻）会产生什么问题？
为什么？
答：
如果出现卡阻或吸合不好，因线圈中长时间流国电流会导致线圈损坏；。
1-12某机床的电动机为JO2－42－4型，额定功率5.5KW，额定电压380，额定电流为12.5A，起动电流为额定电流的7倍，现用按钮进行起停控制，需有短路保护和过载保护，试选用接触器、按钮、熔断器、热继电器和电源开关的型号。
答：
按钮型号：
LA19-11
接触器型号：
CJ10-20
熔断器型号：
RL1-30
热继电器型号：
JR16-20
电源开关型号：
DZ15-100A
1-13电动机的起动电流很大，起动时热继电器应不应该动作？
为什么？
答：
启动时热继电器不应动作；若热继电器动作，则电动机将启动，不能正常工作。
2．1分析图2.43中各控制电路按正常操作时会出现什么现象？
若不能正常工作加以改进。
答：
图（a）不能自锁图（b）不能启动
图（c）启动后不能停止图（d）不能自锁
图（e）启动后不能停止图（f）不能自锁
图（g）不能自锁图（h）不能自锁
2.2设计可从两地对一台电动机实现连续运行和点动控制的电路。
答：
按控制要求电路图如下所示：
2.3试画出某机床主电动机控制线路图。
要求：
⑴可正反转；⑵可正向点动；⑶两处起停。
答：
要求电路图如下所示
2.4如图2.44所示，要求按下起动按钮后能依次完成下列动作：
（1）运动部件A从1到2；
（2）接着B从3到4；
（3）接着A从2回到1；
（4）接着B从4回到3；
2.5要求三台电动机M1、M2、M3按下列顺序起动：
M1起动后，M2才能起动；M2起动后，M3才能起动。
停止时按逆序停止，试画出控制线路。
2.6什么叫降压起动？
常用的降压起动方法有哪几种？
答：
（1）降压起动即：
在起动时减小加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流；而起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。
（2）三相笼型异步电动机降压启动的方法有：
定子绕组串电阻（电抗）启动、Y—△降压启动、延边三角形降压启动、自耦变压器降压启动。
2.7电动机在什么情况下应采用降压起动？
定子绕组为Y形接法的三相异步电动机能否用Y—△降压起动？
为什么？
答：
当电源容量小于180KV，电动机容量在小于7KV的情况下通常采用降压启动。
Y—△降压启动不适合定子为Y形接法的三相异步电动机，在启动后电机会仍然处于低压运行。
2.8找出图2.45所示的Y—△降压起动控制线路中的错误，并画出正确的电路。
2.9试分析图2.20所示的电路中,当KT延时时间太短及延时闭合与延时打开的触点接反后,电路将出现什么现象?
答：
（1）当KT延时时间太短电动机未完全启动之前就工作
（2）延时闭合与延时打开的触点如果接反，则电路一旦通电，KM2线圈即可得电，电动机不经过星形启动就工作三角形正常运行状态。
2.10找出图2.46—△降压起动控制线路中的错误，并画出正确的电路。
答：
（1）KM2线圈线路上的延时闭合的动断触点改为延时断开的动断触点
（2）KM3线圈线路上的延时断开动合触点改为延时闭合的动合触点
2.11叙述图2.23所示电路的工作原理。
答：
该图为按时间原则进行能耗制动的控制线路。
KM1通电并自锁电动机已单向正常运行后，若要停机。
按下停止按钮SB1，KM1断电，电动机定子脱离三相交流电源；同时KM2通电并自锁，将二相定子接入直流电源进行能耗制动，在KM2通电同时KT也通电。
电动机在能耗制动作用下转速迅速下降，当接近零时，KT延时时间到，其延时触点动作，使KM2、KT相继断电，制动结束。
该电路中，将KT常开瞬动触点与KM2自锁触点串接，是考虑时间继电器断线或机械卡住致使触点不能动作时，不致于使KM2长期通电，造成电动机定子长期通入直流电源。
该线路具有手动控制能耗制动的能力，只要使停止按钮SB1处于按下的状态，电动机就能实现能耗制动。
2.12一台△—YY接法的双速电动机，按下列要求设计控制线路，
（1）能低速或高速运行；
（2）高速运行时，先低速起动；
（3）能低速点动；
（4）具有必要的保护环节。
2.13根据下列要求画出三相笼型异步电动机的控制线路。
（1）能正反转；
（2）采用能耗制动（3）有短路、过载、失压和欠压等保护。
2.14直流电动机起动时，为什么要限制起动电流？
限制起动电流的方法有哪几种？
这些方法分别适用于什么场合？
答：
支流电动机的启动冲击电流可达到额定电流的20~30倍，过大的电流可能导致电动机换向器和电枢绕组的损坏，同时对电源的也是沉重的负担，大电流产生的转矩和加速度对机械部件也将产生强烈的冲击。
限制启动电流的方法有加大电枢电路电阻或降低电枢电压的方法来限制启动电流。
2.15直流电动机的调速方法有哪几种？
答：
直流电动机的转速调节有以下四种方法：
改变电枢回路电阻值调速、改变励磁电流调速、改变电枢电压调速和混合调速。
2.16直流电动机的制动方法有哪几种？
各有什么特点？
答：
直流电动机的电气制动方法有：
能耗制动、反接制动和再生发电制动等方式
能耗制动的特点是：
制动平稳，但准确性不高。
反接制动的特点是：
设备简单，制动力强。
第三章机床电器控制系统
3.1M7120平面磨床中为什么采用电磁吸盘来夹持工件？
电磁吸盘线圈为何要用直流供电而不能用交流供电？
答：
电磁吸盘与机械夹紧装置相比，具有夹紧迅速、不损伤工件、工作效率高、能同时吸持多个小工件，在加工过程中工件发热可以自由伸延、加工精度高等优点。
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