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。
2
2
2
2
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
1
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，
2
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
3
电气控制与PLC应用-陈建明(第三版)习题解答
