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 F= B :小:」。
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G =IN /Rm二1/Rm,式中Rm为气隙磁阻,则F「;」二1屁 二1/、; ,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 U :、E =4.44 f:GN,÷ -U /(4.44fN),当电压频率 f、线圈匝数 N、外加 电压U为常数时,气隙磁通 ①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。
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δ是变化的,
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1
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
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触头接触时以及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 示O
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
①2在相位上
落后于短路环外铁心截面 SI中的磁通Φ1,由Φ1'①2产生的电磁吸力为 F1' F2,作用在衔铁上 的合成电磁吸力是 F什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。
1所
短 环
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
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 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,
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5~15倍,如果衔铁长时间被卡不能吸合,
不能吸合,线圈电流降不下去。此外,直流电磁铁铁心采用整块钢制成,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. 两个相同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. 常用的灭弧方法有哪些?
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电动力灭弧; ②灭弧栅灭弧;③磁吹灭弧等。 10. 熔断器的额定电流、熔体的额定电流和熔体的极限分断电流三者有何区别?
答:熔断器的额定电流是指所装熔体额定电流的最大值;熔断体的额定电流是在规定条件 下,熔断体能够长期承载而不使性能降低的电流;熔断体的极限分断电流是指在规定的使用和 性能条件下,熔断体在规定电压下能够分断的预期电流的极限值,必须大于线路中可能出现的 最大短路电流,否则就不能获得可靠的短路保护。
11. 如何调整电磁式继电器的返回系数?
答:继电器的释放值 Xi与吸合值X2之比k= Xι∕ X2称为继电器的返回系数。 k值是可以调节的,可通过调节释放弹簧的松紧程度(拧紧时, 放松时,k减小)或调整铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄(增厚时 减小)来达到。
Xi与X2同时增大,k增大; Xi增大,k增大;减薄时k
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电气控制与PLC应用-陈建明(第三版)习题解答
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