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第一章习题解答1.1如何区分直流电磁系统和交流电磁系统？如何区分电压线圈和电流线圈？答：直流电磁铁铁心由整块铸铁铸成，而交流电磁铁的铁心则用硅钢片叠成，以减小铁损。直流电磁铁仅有线圈发热，线圈匝数多、导线细，制成细长形，且不设线圈骨架，铁心与线圈直接接触，利于线圈的散热。交流电磁铁由于铁心和线圈均发热，所以线圈匝数少，导线粗，制成短粗形，吸引线圈设有骨架，且铁心与线圈隔离，利于铁心与线圈的散热。1.2交流电磁系统中短路环的作用是什么？三相交流电磁铁有无短路环？为什么？答：交流接触器线圈通过的是交变电流，电流正负半波要经过零点，在电流过零点时线圈电磁吸力接近于零，如此动铁芯会与静铁芯发生振动和噪声。在铁心端面上开槽安放短路环后，交变的磁通使得短路环产生同频交变感应电流，该电流使短路环内产生与铁心磁通变化相反的逆磁通。如此在铁心端面上，短路环内的磁通与环外磁通在时间上错开，避免了吸力过零产生噪声和振动现象。没有短路环，因为短路环是在电流过零时产生感应电流维持铁芯吸合，三相交流电磁铁一相电流过零时其余两相不为零，铁芯还是吸合的，因此不再需要短路环。第一章习题解答1.3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，将发什么问题？为什么？答：交流电磁线圈误接入对应直流电源,时间长了有可能将线圈烧掉，因为交流线圈的电感一般很大，其电阻阻值较小，所以当通直流电源后，电流会很大，电磁阀不会动作。直流电磁线圈误接入对应交流电源，不会有什么影响，因为直流电磁线圈的阻值大，相应的电感也大，一般比交流电磁线圈的大。1.4电弧是如何产生的？有哪些危害？直流电弧与交流电弧各有什么特点？低压电器中常用的灭弧方式有哪些？答：开关触头在大气中断开电路时，如果电路的电流超过0.25～1A，电路断开后加在触头间的电压超过12～20V，则在触头间隙（又称弧隙）中便会产生一团温度极高、发出强光和能够导电的近似圆柱形的气体。电弧的危害：(1)延长了切断故障的时间；(2)高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；(3)形成飞弧造成电源短路事故；(4)电弧是造成电器的寿命缩短的主要原因。1.4电弧是如何产生的？有哪些危害？直流电弧与交流电弧各有什么特点？低压电器中常用的灭弧方式有哪些？交流是成正弦变化的，当触点断开时总会有某一时刻电流为零，此时电流熄灭。直流电弧由于其不过零点，导致开关不能断开电弧，与交流电相比，直流电弧不易熄灭。机械性拉弧、磁吹式灭弧、窄缝灭弧、栅片灭弧法、固体产气灭弧、石英砂灭弧、油吹灭弧、气吹灭弧等。1.5接触器的主要结构有哪些？交流接接触器和直流接触器如何区分？答：接触器的结构主要由电磁系统，触头系统，灭弧装置和其他部件等组成。直流接触器与交流接触器相比，直流接触器的铁心比较小,线圈也比较小,交流电磁铁的铁心是用硅钢片叠柳而成的。线圈做成有支架式,形式较扁。因为直流电磁铁不存在电涡流的现象，区分方式如下：(1)铭牌：AC是交流，DC是直流；(2)灭弧罩：交流接触器设有灭弧装置，以便迅速切断电弧，免于烧坏主触头，大的有灭弧栅片。直流接触器由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧；(3)极数：交流的主极为三、直流的主极为二；(4)线圈的铁芯和衔铁：交流的为分片硅钢片、直流为整体式）。1.6交流接触器在衔铁吸合时，线圈中会产生冲击电流，为什么？直流接触器会产生这种现象吗？为什么？答：交流接触器的线圈是一个电感，是用交流电工作的。吸合前线圈内部没有铁心，电感很小，阻抗也就很小，所以电流大；吸合后铁心进入线圈内部，电感量增大，阻抗增大，所以电流就降下来了。直流接触器工作电流主要取决于其内部电阻，所以不会产生冲击电流。1.7中间继电器的作用是什么？中间继电器与接触器有何异同？答：中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大即增大触头容量的继电器。中间继电器的触头对数多，触头容量较大（额定电流5A～10A），动作灵敏。其主要用途是当其它继电器的触头对数或触头容量不够时，可借助中间继电器来扩大触头数目，起到中转或变换作用；接触器触点有主触点和辅助触点之分，而中间继电器没有主、辅助触点之分。1.8对于星形联结的三相异步电动机能否用一般三相结构热继电器作断相保护？为什么？对于三角形联结的三相异步电动机必须使用三相具有断相保护的热继电器，对吗？答：可以。因为热继电器内部有双金属片。当电机电源缺相时，包括机械方面的原因造成机堵转，电机的电流会增加。电流增加使金属片受热到一定程度，根据热膨胀系数的不同金属片会分开。从而来断开热继电器的辅助触头，被控制的接触器会释放，切断电源，热继电器有过热过载保护，保护电机不会因为电流的增加被烧坏。必须使用三相具有断相保护的热继电器。三角形接法的电动机，线电流是相电流的1.732倍。当发生断相时，线电流等于相电流。同样的相电流下，断相时的线电流较小，造成普通热继电器在断相时保护灵敏度下降，因此要用断相热继电器才行。1.9试比较电磁式时间继电器、空气阻尼式时间继电器、电动式时间继电器与电子式时间继电器的优缺点及应用场合？答：1、电磁式时间继电器是根据电磁阻尼原理产生延时的,延时时间短(0.3~1.6s)，但它结构比较简单，通常用在断电延时场合和直流电路中。2、空气阻尼式时间继电器又称为气囊式时间继电器，它是根据空气压缩产生的阻力来进行延时的，其结构简单，价格便宜，延时范围大(0.4~180s)，但延时精确度低。3、电动式时间继电器的原理与钟表类似，它是由内部电动机带动减速齿轮转动而获得延时的。这种继电器延时精度高，延时范围宽(0.4~72h)，但结构比较复杂，价格很贵。4、电子式时间继电器又称为晶体管式时间继电器，它是利用延时电路来进行延时的，这种继电器精度高，体积小。1.10在电动机的控制电路中，热继电器与熔断器各起什么作用？两者能否互相替换？为什么？答：热继电器主要是起到过载保护作用还有因三相电流不平衡、缺相引起的过载保护，而保险丝主要起短路保护作用和限流保护。两者不能互相替换，热继电器内部结构具有热惯性作用，当线路发生短路时热继电器需要内部的保护机构一定时间来发热令原本是常闭的触点断开，响应时间自然要比保险丝要长，起不到及时的保护作用，而且热继电器当常闭触点断开后（令控制回路断开）过来一段时间内部的保护机构慢慢的冷却后原本断开起保护的常闭触点又复位闭合了，此时如果短路还没有解决的，常闭触点又一次的断开，这样如此的循环下去。1.11在使用和安装HK系列刀开关时，应注意些什么？铁壳开关的结构特点是什么？试比较胶底瓷盖刀开关与铁壳刀开关的差异及各自用途？答：1.电源进线应接在静触点一边的进线端（进线座应在上方），用电设备应接在动触点一边的出线端。这样当开关断开时，闸刀和熔丝均不带电，以保证更换熔丝时的安全。2.在合闸状态下，刀开关的手柄应该向上，不能倒装或平装，以防止闸刀松动落下时误合闸。特点：(1)设有连锁装置，保证在合闸状态下开关盖不能开启，而开启时不能合闸，以确保操作安全；(2)采用储能分合闸方式，在手柄转轴与底座之间装有速动弹簧，能使开关快速接通或断开，与手柄操作速度无关，这样有利于迅速灭弧。差异及各自用途：胶底瓷盖刀开关由熔丝、触刀、触点座和底座等组成，结构简单、价格便宜、使用维修方便，得到广泛应用。主要用作电气照明电路和电热电路、小容量电动机电路的不频繁控制开关，也可用作分支电路的配电开关。铁壳刀开关主要由钢板外壳、触刀开关、操作机构、熔断器等组成。刀开关具有灭弧装置，一般用于小型电力排灌、电热器、电气照明线路的配电设备中，用于不频繁地接通与分断电路，也可以直接用于异步电动机的非频繁全压启动控制。1.12低压断路器具有哪些脱扣装置？试分别说明其功能。答：自由脱扣器：靠操作机构手动或自动合闸，将主触头锁在合闸位置上；电磁脱扣器：当回路短路时，电磁脱扣器的衔铁吸合，从而使脱扣机构动作；欠压脱扣器：当电路失压时，失压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作；热脱扣器：当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁被吸合，使自由脱扣机构动作；分励脱扣器：作为远距离控制分断电路之用。1.14按钮与行程开关有何异同点？什么是主令控制器？作用是什么？答：按钮与行程开关的工作原理相同，区别在于：行程开关不是靠手的按压，而是利用生产机械运动部件的挡铁碰压而使触头动作。主令电器是用来接通或分断控制电路，以发出指令或用于程序控制的开关电器。主要有：按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。第二章部分习题解答1.电气系统图主要有哪些？各有什么作用和特点？答：电气原理图、电器布置图和电气安装接线图。电气原理图：根据控制线图工作原理绘制，具有结构简单，层次分明。主要用于研究和分析电路工作原理。电气布置安装图：主要用来表明各种电气设备在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置，为机械电气在控制设备的制造、安装、维护、维修提供必要的资料。电气安装接线图：是为了进行装置、设备或成套装置的布线提供各个安装接线图项目之间电气连接的详细信息，包括连接关系，线缆种类和敷设线路。2.电气原理图中电QS、FU、KM、KA、KT、KS、FR、SB、SQ分别代表什么电气元件的文字符号？答：QS刀开关、FU熔断器、KM接触器、KA中间继电器、KT时间继电器、KS速度继电器、FR热继电器、SB按钮、SQ行程开关。3.电气原理图中，电器元件的技术数据如何标注？答：可以采用下面两种方法：（1）电气元件明细表：元器件名称、符号、功能、型号、数量等；（2）用小号字体注在其电气原理图中的图形符号旁边。4.什么是失电压、欠电压保护？采用什么电器元件来实现失电压，欠电压保护？答：失电压保护：当电力元件失去电压时执行相应保护动作(如断路器跳闸)的保护方式。主要采用接触器来进行保护。欠电压保护：是指在供电过程中由于某种原因，会出现电网电压急剧降低，此时，开关自动跳闸，切断供电电源。主要采用接触器和电压继电器来进行保护。5.点动、长动在控制电路上的区别是什么？试用按钮、转换开关、中间继电器、接触器等电器，分别设计出既能长动又能点动的控制线路。答：点动按钮两端并未并联上能实现自锁功能的接触器常开触点，反之，长动按钮两端并联了自锁按钮。图自己画7.在电动机可逆运行的控制线路中，为什么必须采用联锁环节控制？在图2.7(c)中已采用了机械联锁，为什么还要采用电气联锁？若两种触头接错，线路会产生什么现象？答：(1)联锁控制是在控制线路中一条支路通电时保证另一条支路断电。电气互锁控制过程为从一个运行状态到另一个运行状态必须经过停止既“正-停-反”。双重互锁从一个运行状态到另一个运行状态可以直接切换既“正-反-停”。(2)机械互锁具有滞后特性，往往在0.1秒之后才会响应。因此，一方面为提高可靠性，机械联锁在一些场合可靠性是无法保证的，如长距离、频繁动作等场合。另一方面为保护元件，如线圈，如误操作，机械部分卡住，线圈长时间带电就会烧坏的。(3)不能正常运转。8.某机床的主轴和油泵分别由两台笼型异步电动机M1和M2来拖动。试设计控制线路，其要求如下：①油泵电动机M2启动后主轴电动机M1才能启动；②主轴电动机能正反转，且能单独停车；③该控制线路具有短路、过载、失压欠压保护。9.什么叫直接启动？直接启动有何优缺点？在什么条件下可允许交流异步电动机直接启动？答：直接启动：将电动机的定子绕组直接接入电源，在额定电压下起动。主要优点：简单、方便、经济和启动时间短，其启动电流对电网的不利影响会随着电源容量的增加而减小。主要缺点：当电动机容量较大(大于10kw)，启动时产生较大的启动电流，会引起电网电压下降。交流异步电动机直接启动受到电源容量的限制，一般仅适用于功率在10kw以下的电动机。10.什么叫降压启动？有哪几种方法？各有什么特点及适用场合？答：降压启动：利用起动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行起动，待电动机起动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运行。降压启动方法：笼型异步电动机：(1)定子绕组中串接电阻降压起动；特点：起动转矩小，加速平滑，但电阻损耗大。场