搜索
《现代电器控制及PLC应用技术》第3版王永华习题及答案王永华&杨津听现代电气控制及PLC应用技术（第3版）习题及答案原著：王永华改编：杨津听2014年9月23日第2章电气控制线路基础王永华&杨津听第2章电气控制线路基础思考题与练习题(P96)1.三相笼型异步电动机在什么条件下可直接启动?试设计带有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机直接启动的主电路和控制电路，对所设计的电路进行简要说明，并指出哪些元器件在电路中完成了哪些保护功能?答：三相笼型异步电动机在小于10KW的条件下可直接启动。电源通过断路器QA0，接触器QA1、热继电器BB加到小于10KW的三相笼型异步电动机MA上；合上断路器QA0，按下启动按钮SF2，接触器QA1线圈得电，接触器QA1的辅助触点闭合，实现自保，主触点闭合通过热继电器BB给电机MA供电，电机MA启动运行；按下停止按钮SF1，接触器QA1线圈失电，主触点断开，切断电机MA的电源，电机MA停止运行；断路器QA0完成短路保护，热继电器BB检测电机的负载情况，电机过载时，辅助触点断开，切断接触器QA1线圈，使之切断电机电源，实现过载保护，系统失压时，接触器QA1线圈失电，切断电机电源，实现失压保护。题1.单向全压启动控制线路1.plus某三相笼型异步电动机单向运转，要求采用自耦变压器降压启动。试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护措施。1/14第2章电气控制线路基础王永华&杨津听答：具有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机单向运转，采用自耦变压器降压启动的控制线路如下。题2.自耦变压器降压启动控制线路2.某三相笼型异步电动机单向运转，要求启动电流不能过大，制动时要快速停车。试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护。答：具有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机单向运转，具有限流启动、反接制动功能的控制线路如下。L1L2FA2QA1SF2BBQA2QA3BSSF1QA1QA1QA3nQA3FA1控制电路L13M1L2L3FA0QA0QA3BB1QA1QA2RBS主电路MA题3.带反接制动的电阻限流启动控制线路2/14第2章电气控制线路基础王永华&杨津听3.某三相笼型异步电动机可正反向运转，要求降压启动。试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护。答：1）具有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机双向运转，具有限流启动功能的控制线路如下。2）具有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机双向运转，具有星-三角形启动功能的控制线路如下。L1L2FA2QA1SF3BBQA3BS1SF1QA1nQA2FA2控制电路L13M1L2L3FA1QA0QA2BBQA1QA3RBS主电路MA1QA2BS2nSF2QA2QA1题4.1）带电阻限流启动的双向运行控制线路3M1FA1QA0BBQA1QA4主电路QA3ACBXZYACBXZYACBXZYQA23/14第2章电气控制线路基础王永华&杨津听L1L2FA2QA1QA1BBQA3QA4KFQA4QA3QA2QA2QA4FA2控制电路SF3KFKFSF2SF1QA2QA1QA1QA2题4.2）带星-三角形启动功能的双向运行控制线路4.星形-三角形降压启动方法有什么特点并说明其适用场合?答：正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，可采用星形-三角形降压启动方式来限制启动电流。星形-三角形降压启动的特点：1、启动时将电动机定子绕组接成星形，当转速接近额定转速时，定子绕组改接成三角形，使电动机在额定电压下正常运转。2、启动时将电动机定子绕组接成星形，加到电动机的每相绕组上的电压为额定值的31。3、星形启动电流降为原来三角形接法直接启动时的1/3，启动电流约为电动机额定电流的2倍左右，从而减小了启动电流对电网的影响。4、启动转矩也相应下降为原来三角形直接启动时的1/3，转矩特性差。星形-三角形降压启动线路适用于电动机空载或轻载启动的场合。5.软启动器的启动和停车控制方式一般有哪些?与其他的启动方式相比有什么优点?答：(1)、斜坡升压启动方式；(2)、转矩控制及启动电流限制启动方式。软启动装置采用电子启动方法，其主要特点是：具有软启动和软停车功能，启动电流、启动转矩可调节，另外还具有电动机过载保护等功能。4/14第2章电气控制线路基础王永华&杨津听6.三相笼型异步电动机有哪几种电气制动方式?各有什么特点和适用场合?答：三相笼型异步电动机的电气制动控制线路，常用的有反接制动和能耗制动。1、反接制动反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全电压直接启动时电流的两倍。反接制动特点之一是制动迅速，效果好，但冲击大，通常仅适用于10kW以下的小容量电动机。为了减小冲击电流，通常要求串接一定的电阻以限制反接制动电流，这个电阻称做反接制动电阻。反接制动的另一要求是在电动机转速接近于零时，要及时切断反相序的电源，以防止电动机反向再启动。2、能耗制动所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。能耗制动比反接制动消耗的能量少，其制动电流也比反接制动电流小得多；但能耗制动的制动效果不及反接制动明显。同时还需要一个直流电源，控制线路相对比较复杂，一般适用于电动机容量较大和启动、制动频繁的场合。7.三相笼型异步电动机的调速方法有哪几种?答：三相笼型异步电动机调速的方法有三种：改变极对数p的变极调速；变转差率s的降压调速；改变电动机供电电源频率f1的变频调速。8.变频调速有哪两种控制方式?请简要说明？答：(1)、交-直-交变频器；(2)、交-交变频器交-直-交变频器：先把恒压恒率的交流电“整流”成直流电，再把直流电“逆变”成电压和频率均可调的三相交流电。由于把直流电逆变成交流电的环节比较容易控制，所以该方法在频率的调节范围和改善变频后电动机的特性方面都具有明显的优势。大多数变频器都属于交-直-交型。交-交变频器：把恒压恒频的交流电直接变换成电压和频率均可调的交流电，通常由三相反并联晶闸管可逆桥式变流器组成。具有过载能量强、效率高、输出波形好等优点；但同时存在着输出频率低(最高频率小于电网频率的1/2)、使用功率器件多、功率因数低等缺点。5/14第2章电气控制线路基础王永华&杨津听该类变频器只在低转速、大容量的系统，如轧钢机、水泥回转窑等场合使用。（杨津听版）(1)、V/f控制；(2)、矢量控制。(3)、[DTC直接转矩控制，教材上没有介绍，可答，可不答]。V/f控制：改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，在较广范围内调速运转时，电动机的功率因数和效率不下降。这就是控制电压与频率之比，所以称为V/f控制。具有以下特点：①它是最简单的一种控制方式，不用选择电动机，通用性优良。②与其他控制方式相比，在低速区内电压调整困难，故调速范围窄，通常在1∶10左右的调速范围内使用。③急加速、减速或负载过大时，抑制过电流能力有限。④不能精密控制电动机实际速度，不适合用于同步运转场合。矢量控制：将供给异步电动机的定子电流在理论上分成两部分：产生磁场的电流分量（磁场电流）和与磁场相垂直、产生转矩的电流分量（转矩电流）。该磁场电流、转矩电流与直流电动机的磁场电流、电枢电流相当。具有以下特点：①需要使用电动机参数，一般用做专用变频器。②调速范围在1∶100以上。③速度响应性极高，适合于急加速、减速运转和连续4象限运转，能适用于任何场合。9.变频器主要有哪几部分组成?给用户提供的主要的外部接口是什么?答：变频器的电路一般由主电路、控制电路和保护电路等部分组成。主电路用来完成电能的转换（整流和逆变)；控制电路用以实现信息的采集、变换、传送和系统控制；保护电路除用于防止因变频器主电路的过压、过流引起的损坏外，还应保护异步电动机及传动系统等。变频器的端子包括：电源接线端子和控制端子两大类。电源接线端子包括三相电源输入端子，三相电源输出端子，直流侧外接制动电阻用端子以及接地端子。控制端子包括频率指令模拟设定端子、运行控制操作输入端子、报警端子和监视端子等。10.通过图（题11）理解变频器的控制原理，掌握其使用方法。答：图（题11）中的变频器控制线路实现电动机的正反向运行、调速和点动功能。根据功能要求，首先要对变频器编程并修改参数。根据控制要求选择合适的运行方式如线性V/F控制、无传感器矢量控制等；频率设定值信号源选择模拟输入。选择控制端子的功6/14第2章电气控制线路基础王永华&杨津听能，将变频器DIN1、DIN2、DIN3和DIN4端子分别设置为正转运行，反转运行，正向点动和反向点动功能。除此以外还要设置如斜坡上升时间、斜坡下降时间等参数。在图（题11）中，SF2~SF3为正，反向运行控制按钮，运行频率由电位器RA绐定。SF4、SF5为正、反向点动运行控制按钮，点动运行频率可由变频器内部设置。按钮SF1为总停止控制按钮。题11图11.某机床主轴由一台三相笼型异步电动机拖动，润滑油泵由另一台三相笼型异步电动机拖动，均采用直接启动，工艺要求是：(1)、主轴必须在润滑油泵启动后，才能启动;(2)、主轴为正向运转，为调试方便，要求能正、反向点动;(3)、主轴停止后，才允许润滑油泵停止;(4)、具有必要的电气保护。试设计主电路和控制电路，并对设计的电路进行简单说明。答：某机床的控制的控制线路如下图所示。系统设计了主轴电机、润滑油泵电机的短路、过载、失压保护线路。短路保护分别由熔断器FA1和FA2来完成，过载保护分别由热继电器BB1和BB2配合接触器来完成，失压保护分别由接触器QA2或QA3和QA1来完成。7/14第2章电气控制线路基础王永华&杨津听L13M1主电路L2L3FA1QA0QA2BB1QA13M2QA3BB2FA2MA1MA2题12机床控制主回路L1L2FA3QA1SF4BB2QA3SF3QA1QA3QA2FA3控制电路SF5SF1KFQA2BB1QA2QA3QA1SF5KFSF6KFQA3SF2SF6题12机床控制控制回路题12机床控制控制回路图中，将油泵电机接触器QA1的辅助触点串接与主轴电机的线圈回路上，实现主轴必须在润滑油泵启动后，才能启动的联锁功能；采用正反向联锁的按钮SF5、SF6实现调试时的正、反向点动；将主轴接触器QA2、QA3的辅助触点并接于油泵电机的停止按钮上实现主轴停止后，才允许润滑油泵停止的功能。12.MAl和MA2均为三相笼型异步电动机，可直接启动，按下列要求设计主电路和控制电路：(1)、MAl先启动，经一段时间后MA2自行启动;(2)、MA2启动后，MAl立即停车;8/14第2章电气控制线路基础王永华&杨津听(3)、MA2能单独停车;(4)、MAl和MA2均能点动。答：MAl和MA2三相笼型异步电动机的控制线路设计如下图所示。MFA1QA0QA13BB1L3L1L2QA2M3BB2BB1SF1QA1QA2QA1SF2QA2KFMA1BB2QA2KFSF3SF4SF5MA2题13MAl和MA2三相笼型异步电动机控制回路题13MAl和MA2三相笼型异步电动机的控制线路中，在电动机MA1对应接触器QA1的线圈上并接时间继电器KF的线圈，将时间继电器KF的延时触点串接于电动机MA2对应接触器QA2的线圈控制回路上使之实现MAl先启动，经一段时间后MA2自行启动的功能；将接触器QA2的辅助触点（常闭）串接于电动机MA1对应接触器QA1的线圈上，实现MA2启动后，MAl立即停车；设置SF3无条件停止按钮实现MA2的单独停车；SF4、SF5分别作为MAl和MA2的点动按钮。13.设计一控制线路，要求第一台电动机启动10s后，第二台电动机自行启动；运行5s后，第一台电动机停止并同时使第三台电动机自行启动；再运行10s，电动机全部停止。答：依题目要求设计的控制线路如题14控制线路图。9/14第2章电气控制线路基础王永华&杨津听L13