电气控制与PLC应用_陈建明(第三版)习题解答
35页1、 第1章 常用低压控制电器习题与思考题1. 何谓电磁式电器的吸力特性与反力特性?吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系?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,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。1-直流电磁铁吸力特性;2-交流电磁铁吸力特性;3-反力特性答案图1F/I0123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、静触头接触时以与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
2、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。2. 单相交流电磁机构为什么要设置短路环?它的作用是什么?三相交流电磁铁要否装设短路环?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。这样就使衔铁产生强烈的振动和噪声,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在短路环中产生涡流时,根据电磁感应定律,此涡流产生的磁通2在相位上落后于短路环外铁心截面S1中的磁通1,由1、2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。答案图2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磁通没有过零点,磁场不会消
3、失,衔铁就不会振动。故无须加装短路环。3. 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筒状。4. 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515倍,如果衔铁长时间被卡不能吸合,容易烧毁线圈。5. 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,而对直流电没有感抗,交流线圈只有很小的直流电阻,所以会通过很大的电流。若将直流电磁线圈误接入交流电源上,接触器将不能正常工作。因阻抗增大,电流减小,吸力不足,不能吸合,线圈电流降不下去。此外,直流电磁铁铁心
4、采用整块钢制成,交流电磁场会导致铁心中产生较大的涡流,导致铁心和线圈发热。6. 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。7. 接触器是怎样选择的?主要考虑哪些因素?答:首先,根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型。交流负载应选用交流接触器,直流负载应选用直流接触器,如果控制系统中主要是交流负载,而直流电动机或直流负载的容量较小,也可都选用交流接触器来控制,但触点的额定电流应选得大一些。主要考虑因素有:接触器的额定电压、接触器的额定电流、电磁线圈的额定电压、触头数目、额定操作频率。8. 两个一样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。9. 常
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