電機與電氣控制技術(shù)習(xí)題參考答案

習(xí)題參考答案第一章1-1磁場是如何產(chǎn)生的？衡量磁場大小和方向的物理量是什么？如何定義的？磁場的產(chǎn)生有兩種方式，分為永久磁體磁場和電磁場。永久磁體磁場是指自然界中被磁化的能永久保持穩(wěn)定磁場的物質(zhì)。電磁場是有電轉(zhuǎn)化而來，是由通電線圈產(chǎn)生的。衡量磁場大小和方向的物理量是磁感應(yīng)強度，常用符號B表示，是矢量，也被稱為磁通量密度或磁通密度。磁感應(yīng)強度B在數(shù)值上等于垂直于磁場方向長1m，電流為1A的導(dǎo)線所受磁場力的大小，即B=F/IL。物理單位為特斯拉，常用符號T表示。1-2簡述鐵磁材料的磁化過程？所謂磁化是指使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程。只有鐵磁性物質(zhì)能夠被磁化，非鐵磁性物質(zhì)不能被磁化。鐵磁性物質(zhì)能夠被磁化的主要原因是其內(nèi)部存在大量的磁性小區(qū)域，即磁疇。在無外磁場作用時，鐵磁物質(zhì)中磁疇的排列雜亂無章，磁性相互抵消，物質(zhì)對外界并不顯磁性。但是，在外磁場作用下，磁疇將沿著磁場的方向排列，從而產(chǎn)生附加磁場。附加磁場與外磁場疊加在一起，使得總磁場增強。有些鐵磁性物質(zhì)在去掉外磁場后對外仍顯磁性，于是它們變成了永久磁鐵。1-3具體說明什么是“左手定則”和“右手定則”，分別應(yīng)用在什么場合？“左手定則”用來判斷導(dǎo)體的受力（F）方向，左手伸開，四指并攏，大拇指與四指成垂直方向，磁力線垂直穿過手心，四指指向電流方向，則大拇指指向該通電導(dǎo)體的受力方向。右手定則用來斷定感應(yīng)電動勢（電流）方向，伸開右手，使大拇指與其余四指在同一平面內(nèi)并跟四指垂直,讓磁力線垂直穿入手心,使大拇指指向?qū)w運動的方向,這時四指所指的方向就是感應(yīng)電動勢（電流）的方向。1-4電磁機構(gòu)包括哪些部分？直流電磁機構(gòu)和交流電磁機構(gòu)分別有哪些特點？電磁機構(gòu)由線圈、鐵心（靜鐵心）、銜鐵（動鐵心）三部分組成。電磁機構(gòu)按其線圈中通過的電流種類分為直流與交流兩大類，分別叫直流電磁機構(gòu)和交流電磁機構(gòu)，也叫直流電磁鐵和交流電磁鐵。通常直流電磁鐵的鐵心是用整塊的鑄鐵或鑄鋼制成，而交流電磁鐵因鐵心存在磁滯和渦流損耗，其鐵心用硅鋼片疊壓而成。1-5三相異步電機主要結(jié)構(gòu)有哪些？各有什么作用？三相異步電動機主要部件有定子和轉(zhuǎn)子，其他機械構(gòu)件有：軸承、軸承蓋、端蓋、風(fēng)扇、罩殼、接線盒、吊環(huán)等。三相異步電機的定子由機座、定子鐵心和定子繞組組成。機座起支撐作用；定子鐵心用來安放定子繞組并作為磁路的一部分；定子繞組用來通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸﹑轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組（籠條）組成。轉(zhuǎn)子鐵心用來安放轉(zhuǎn)子繞組并作為磁路的一部分；轉(zhuǎn)子繞組（籠條）用來產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，使電動機旋轉(zhuǎn)起來。1-6三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場是怎樣產(chǎn)生的？旋轉(zhuǎn)磁場是在三相對稱繞組中通以三相對稱電流而產(chǎn)生的。三相對稱繞組是指每相繞組的匝數(shù)、連接規(guī)律等相同并且在空間布置上各相軸線互差1200空間電角度的繞組。繞組U1-U2、V1-V2、W1-W2其形狀如圖1-38所示，稱U1、V1、W1為繞組的首端，U2、V2、W2為末端。U1-U2、V1-V2、W1-W2繞組的兩邊安放在定子槽中，是定子繞組的有效部分，稱為有效邊；其余的起連接作用，稱為端接邊。把U1-U2、V1-V2、W1-W2的有效邊按繞組首端在空間分別相差120°的空間位置嵌放在定子鐵心槽中，并把繞組末端U2、V2、W2聯(lián)于一點（星形接法），首端U1、V1、W1分別接到三相交流電源的A、B、C相上，此時的三相繞組即可稱為對稱繞組,如圖1-39所示。此時流過的三相對稱繞組的電流分別為iA、iB、iC，則此三相電流滿足幅值相等、相位互差120°，稱為對稱三相電流，其三角函數(shù)的表達式為：iA=ImsinωtiB=Imsin(ωt-1200)iC=Imsin(ωt+1200)，這樣就可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。1-7三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場的方向由什么決定？三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場的方向由三相電源的相序決定。1-8簡述三相異步電動機的工作原理，并說明“異步”的意義？三相異步電動機的定子繞組通以三相對稱電流后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，沿氣隙旋轉(zhuǎn)的磁場，切割轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感生電流，從而產(chǎn)生電磁力及力矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來。異步的含義是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度和磁場旋轉(zhuǎn)的速度有差異，當(dāng)轉(zhuǎn)子和磁場轉(zhuǎn)速一樣時，轉(zhuǎn)子繞組就沒有電流，也就不會有電磁力矩，所有常常是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于磁場的轉(zhuǎn)速，這就是異步的由來。1-9若三相異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組開路，定子繞組接通三相電源后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場嗎？電動機會轉(zhuǎn)嗎？為什么？若三相異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組開路，定子繞組接通三相電源后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。因為旋轉(zhuǎn)磁場是定子繞組產(chǎn)生的，不取決于轉(zhuǎn)子繞組的狀態(tài)。電動機此時不會旋轉(zhuǎn)，因為沒有轉(zhuǎn)子電流，就沒有電磁力和電磁力矩促使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。1-10什么是異步電動機的轉(zhuǎn)差率？異步電動機額定運行下的轉(zhuǎn)差率一般是多少？起動瞬間的轉(zhuǎn)差率是多少？轉(zhuǎn)差率等于零對應(yīng)什么情況，這在實際中存在嗎？為了描述電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1的同步程度，引進一個物理量為轉(zhuǎn)差率s，它是轉(zhuǎn)差（n1-n）與同步轉(zhuǎn)速n1之比，即s=(n1-n)/n1或s=(n1-n)/n1×100%。額定轉(zhuǎn)差率sN一般為1.5%～5%。起動瞬間的轉(zhuǎn)差率是1。轉(zhuǎn)差率等于零對應(yīng)理想空載狀態(tài)，實際中不存在。此時轉(zhuǎn)子和磁場轉(zhuǎn)速一樣，轉(zhuǎn)子繞組就沒有電流，也就不會有電磁力矩，所以電動機空載時的轉(zhuǎn)速只可能接近同步轉(zhuǎn)速。1-11直流電機有哪些主要部件？各起什么作用？直流電機有定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。轉(zhuǎn)子其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，主要由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。1-12什么是直流電機的勵磁方式？包括哪幾種方式？直流電機的勵磁方式獲得直流電源的方式稱為勵磁方式。以直流電動機為例，勵磁方式分為四種：他勵、并勵、串勵和復(fù)勵。（1）他勵：勵磁繞組的電源由單獨的勵磁電源提供，與電樞電源無關(guān)。需說明的是，永磁體電極的直流電動機也屬于他勵方式。（2）并勵：勵磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由同一個直流電源供電。（3）串勵：勵磁繞組和電樞繞組串聯(lián)，由同一個直流電源供電。（4）復(fù)勵：勵磁繞組分成兩部分，一部分與電樞繞組并聯(lián)，另一部分與電樞繞組串聯(lián)，由同一個直流電源供電。1-13簡單說明直流電機的工作原理？直流電機是電能和機械能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)電機，按照能量轉(zhuǎn)換的方式分為直流發(fā)電機和直流電動機。將機械能轉(zhuǎn)換為電能的是直流發(fā)電機，將電能轉(zhuǎn)換為機械能的是直流電動機。直流發(fā)電機工作時，由原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割定子提供的磁場，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。對于轉(zhuǎn)子繞組來說，其旋轉(zhuǎn)到不同的磁極，內(nèi)部的感應(yīng)電動勢方向會周期變化。通過換向器和電刷的逆變作用，可以將電樞繞組內(nèi)部產(chǎn)生的交變電源，變成電刷間方向不變的直流電源。直流電動機工作時，直流電源通過電刷和換向器接入電樞繞組，電樞繞組中的電流與定子磁場相互作用使通電的電樞導(dǎo)體受到電磁力的作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，電動機沿著電磁轉(zhuǎn)矩的方向旋轉(zhuǎn)。為了保證電樞繞組旋轉(zhuǎn)到不同磁極下的受力方向不變，流經(jīng)電樞繞組的電流方向在不同的磁極下必須改變。通過電刷和換向器的共同作用，將外部電路的直流電源整流成電樞繞組內(nèi)部的交變電流，以保證電樞繞組受力方向不變，電機能夠沿著同一方向連續(xù)運轉(zhuǎn)。

第二章2-1分別敘述電磁式電器的吸力特性與反力特性，為什么在吸合過程中，吸力特性要始終位于反力特性的上方？電磁式電器的吸力特性是指電磁吸力與氣隙之間的關(guān)系曲線；電磁式電器的吸力特性是指釋放機構(gòu)所產(chǎn)生的反力與氣隙之間的關(guān)系曲線。在吸合過程中吸力一定要大于反力，即吸力特性要始終位于反力特性的上方才能滿足電磁機構(gòu)吸合的要求。2-2什么是低壓電器？按動作方式分低壓電器可分為那幾類？凡是根據(jù)外界特定的信號或要求，自動或手動接通和斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測和調(diào)節(jié)的電氣設(shè)備均稱為電器。而工作在交流額定電壓1200V及以下，直流額定電壓1500V及以下的電器稱為低壓電器。按低壓電器的動作方式可分為自動切換電器和非自動切換電器兩類。2-3若把交流電磁線圈誤接人對應(yīng)的直流電源，而把直流電磁線圈誤接人對應(yīng)的交流電源，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？若把交流電磁線圈誤接人對應(yīng)的直流電源，因原來起作用的電抗部分不再起作用，故電流增大，線圈會被燒毀；若把直流電磁線圈誤接人對應(yīng)的交流電源，則電流減小，造成電磁機構(gòu)吸力不足，電磁機構(gòu)不能正常吸合。2-4交流接觸器在動作時，常開和常閉觸頭的動作順序是怎樣的？交流接觸器在動作時，常開和常閉觸頭的動作順序是吸合時常閉觸頭先斷開、常開觸頭后閉合；釋放時常開觸頭先斷開，常閉觸頭后閉合。2-5交流接觸器與直流接觸器以什么來區(qū)分？以接觸器主觸頭通斷電流的種類來區(qū)分，即主觸頭按通斷什么種類的電流（交流、直流）設(shè)計的。2-6加在交流接觸器線圈上的實際電壓過高或過低將會造成什么現(xiàn)象？加在交流接觸器線圈上的實際電壓過高或過低都會造成線圈過熱甚至燒毀。過高時電流過大；過低時吸力不足會造成接觸器的電磁機構(gòu)長時間處于吸合過程，也會造成線圈電流過大。2-7交流接觸器主觸頭在使用中產(chǎn)生過熱的原因是什么？1、通過動、靜觸頭間的電流過大；2、觸頭壓力不足；3、觸頭表面接觸不良。2-8如何調(diào)整過電壓繼電器的吸合值和欠電壓繼電器的釋放值？過電壓繼電器是在電壓為額定電壓的105%~120%以上時動作（正常電壓時處于釋放狀態(tài)），確定動作值后，可采用滑線變阻器分壓的方法來獲取繼電器的吸合電壓U0，如圖3-23所示。合上電源開關(guān)QS，接通電源，移動滑線變阻器，將輸出電壓調(diào)節(jié)到電壓繼電器要求的吸合電壓值，并保持滑動端頭A不再改變。這時，改變電壓繼電器KV釋放彈簧的松緊程度，直至銜鐵剛好吸合動作為準。圖中指示燈HL用于指示繼電器動作。電壓繼電器吸合電壓的整定電路欠電壓繼電器在電路正常工作時，銜鐵與鐵心是吸合的，當(dāng)電壓降到額定電壓的40%~70%時，欠電壓繼電器的銜鐵釋放。釋放電壓Ur的整定實驗電路與圖3-23相同，但整定方法不同。先將滑線變阻器滑動端點置于吸合電壓位置，然后合上電源開關(guān)QS，此時繼電器銜鐵吸合，再移動滑線變阻器滑動端，使變阻器輸出電壓降低，當(dāng)線圈電壓減小到所要求的釋放電壓值時若銜鐵不釋放，則拉開電源開關(guān)，移動滑動端點返回吸合電壓位置，在繼電器銜鐵內(nèi)側(cè)面加裝非磁性墊片后，重新合上QS使銜鐵吸合，再移動滑動端點使變阻器輸出電壓減小至所要求的釋放電壓值。若銜鐵還不釋放，則再斷開QS，增加非磁性墊片厚度，重復(fù)上述實驗，直至銜鐵在所要求的釋放電壓值剛好產(chǎn)生釋放動作時為止。這時指示燈HL由亮轉(zhuǎn)為不亮，表示銜鐵從吸合狀態(tài)轉(zhuǎn)為釋放狀態(tài)。2-9中間繼電器和接觸器有何異同？在什么條件下可以用中間繼電器來代替接觸器起動電動機？相同點是機構(gòu)和工作原理相似，不同點是中間繼電器具有更多的觸頭數(shù)量，但觸頭沒有主、輔之分，觸頭的承流能力也較小，也沒有滅弧機構(gòu)。在電路電流小于5A時，可以用中間繼電器來代替接觸器起動電動機。2-10交流過電流繼電器與直流過電流繼電器吸合電流調(diào)整范圍是多少？直流欠電流繼電器吸合電流與釋放電流調(diào)整范圍是多少？交流過電流繼電器的吸合電流IO=（1.1~3.5）IN，直流過電流繼電器的吸合電流IO=（0.75~3）ＩN。欠電流繼電器的動作電流為線圈額定電流的30~65%，釋放電流為線圈額定電流的10~20%。2-11簡述雙金屬片式熱繼電器結(jié)構(gòu)與工作原理。將熱元件串接在電動機定子繞組中，常閉觸頭串接在控制電路的接觸器線圈回路中，當(dāng)電動機過載時，通過熱元件的電流超過熱繼電器的整定電流時，主雙金屬片受熱向右彎曲，經(jīng)過一定時間后，雙金屬片推動導(dǎo)板使熱繼電器觸頭動作，接觸器線圈斷電，進而切斷電動機主電路，達到保護目的。電源切除后，主雙金屬片逐漸冷卻恢復(fù)原位，動觸頭在弓簧的作用下自動復(fù)位（自動復(fù)位式）或在外力作用下復(fù)位（手動復(fù)位式）。2-12星形接法的三相感應(yīng)電動機能否采用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器作為斷相保護和過載保護？三角形接法的三相感應(yīng)電動機為什么要采用帶斷相保護的熱繼電器？星形接法的三相感應(yīng)電動機可以采用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器作為斷相保護和過載保護；當(dāng)電動機繞組采用△形連接時，在正常情況下，線電流為相電流的倍，在額定情況下，存在IN=IPN（假設(shè)相繞組的額定電流為IPN）。若電動機在運行中發(fā)生一相斷電，如圖所示，且仍帶額定負載運行，線路電流在斷相運行時將增大為額定電流IN的倍，在58％額定負載下，在功率因數(shù)不變的情況下，線路電流將達到額定電流IN。此時IP1+IP3=IN=IPN，IP3=1.15IPN，IP1=IP2=0.5IP3=0.58IPN。因而有可能出現(xiàn)這種情況：電動機在58％額定負載下運行，發(fā)生一相斷線，未斷線相的線電流正好等于額定線電流，而全電壓下的那一相繞組中的電流可達1.15倍額定相電流。電動機三角形聯(lián)接U相斷線時的電流情況由以上分析可知，若將熱元件串接在△接法電動機的電源進線中，且按電動機的額定電流來選擇熱繼電器，當(dāng)故障線電流達到額定電流時，在電動機繞組內(nèi)部，非故障相流過的電流將超過其額定電流，而流過熱繼電器的電流卻未超過熱繼電器的整定值，熱繼電器不會動作，但電動機的繞組可能會燒毀。為給△接法的電動機實行斷相保護，因此要求熱繼電器還應(yīng)具備斷相保護功能。2-13電動機的起動電流很大，當(dāng)電動機起動時，熱繼電器會不會動作？為什么？當(dāng)電動機起動時，熱繼電器不會動作。原因是電動機的起動時間較短，熱繼電器的動作需要一定時間的熱積累。2-14某機床的電動機為Y-132S-4型，額定功率5.5KW、電壓為380V、額定電流11.6A，起動電流為額定電流的7倍，現(xiàn)用按鈕進行起?？刂?，要求具備短路保護和過載保護，試選擇接觸器、熔斷器、熱繼電器。要點提示：接觸器的額定電流在一般沖擊負載是按2倍的電動機額定電流進行選擇；熔斷器按1.5~2.50電動機額定電流進行選擇；熱繼電器按0.95~1.05電動機額定電流進行選擇。2-15是否可以用過電流繼電器來作電動機的過載保護？為什么？可以，在短時工作制的電動機上用熱繼電器進行過載保護并不合適，常用過電流繼電器來做電動機的過載保護，但要想辦法躲過起動電流。2-16熔斷器的額定電流、熔體的額定電流和熔體的極限分斷電流三者有何區(qū)別？熔斷器的額定電流大于等于熔體的額定電流，熔斷器的極限分斷電流遠遠大于熔斷器的額定電流。2-17低壓斷路器在電路中的作用是什么？失壓、過載及過電流脫扣器起什么作用？低壓斷路器集控制和多種保護功能于一體，可用于電路的不頻繁通斷控制和控制電動機，在電路發(fā)生短路、過載或欠電壓等故障時，能自動切斷故障電路。失壓、過載及過電流脫扣器的作用是在被低壓斷路器保護的電路出現(xiàn)失壓、過載及過電流（短路）情況時實現(xiàn)低壓斷路器的脫扣即斷開。2-18控制按鈕有哪些主要參數(shù)？如何選用？控制按鈕的主要參數(shù)有額定電壓、額定電流、結(jié)構(gòu)形式、是否帶指示燈及功率、觸頭種類及數(shù)量、顏色。選用時其主要參數(shù)要滿足控制要求，特別主要要遵守其顏色的強制性規(guī)定。2-19電子電器有哪些優(yōu)點和缺點？優(yōu)點：開關(guān)速度高、操作頻率高、壽命長、適應(yīng)能力強、控制功率小、功能強、經(jīng)濟性能好。缺點：導(dǎo)通后的管壓降大、不能實現(xiàn)理想的電隔離、過載能力低、溫度特性及抗干擾能力差。2-20阻容式晶體管時間繼電器由哪些基本環(huán)節(jié)組成，各基本環(huán)節(jié)的作用是什么？阻容式晶體管時間繼電器由延時環(huán)節(jié)、鑒幅器、出口電路、指示燈和電源電路等組成。延時環(huán)節(jié)是核心，決定延時的長短；鑒幅器的作用是提供一個用以比較的門限值，來判別充電電壓是否已達到或超過預(yù)定值，用以改變其輸出狀態(tài)，即判斷延時是否完成。出口電路的作用是功率放大和執(zhí)行由前級電路發(fā)出的命令，即通過輸出繼電器的動作發(fā)出延時完成的信號。指示燈指示時間繼電器的工作狀態(tài)，燈亮表示延時已完成。電源部分為電路提供直流工作電壓。2-21電子式時間繼電器與傳統(tǒng)的時間繼電器相比較有哪些優(yōu)點？電子式時間繼電器與傳統(tǒng)的時間繼電器相比具有延時范圍廣、精度高、體積小、耐沖擊和振動、控制功率小、調(diào)節(jié)方便、壽命長等許多優(yōu)點，同時也具有價格優(yōu)勢。2-22JS20系列時間繼電器主要技術(shù)數(shù)據(jù)有哪些？JS20系列時間繼電器主要技術(shù)數(shù)據(jù)有：1）延時范圍；2）延時重復(fù)誤差范圍為±3%；3）當(dāng)電源電壓在額定電壓的85%~105%范圍內(nèi)變動時，延時誤差范圍為±5%；4）當(dāng)周圍空氣溫度在+10~50℃范圍內(nèi)變化時，其延時誤差范圍為±10%；5）當(dāng)繼電器動作12萬次后，其延時的精度穩(wěn)定誤差范圍為±10%；6）通電延時型繼電器的重復(fù)動作時間間隙不小于2s；7）斷電延時型繼電器的最小通電時間應(yīng)不小于2s。2-23接近開關(guān)按工作原理分有哪幾種型式？接近開關(guān)按工作原理分有：高頻振蕩型、電容型、電磁感應(yīng)型（包括差動變壓器型、永磁及磁敏元件型、光電型、舌簧型、超聲波型）。2-24接近開關(guān)的電路由哪幾部分組成？各有何作用？接近開關(guān)的電路由振蕩器、檢波器、鑒幅器、輸出電路等部分組成。振蕩器的作用是在沒有被檢測的物體靠近接近開關(guān)時產(chǎn)生高頻振蕩信號。當(dāng)有被檢測的物體靠近接近開關(guān)（達到動作距離）時，振蕩器停振，檢波器將停振信號進行處理為鑒幅器的動作信號。鑒幅器、輸出電路的作用與前述一致。2-25漏電保護繼電器有哪些基本環(huán)節(jié)組成？各基本環(huán)節(jié)的作用是什么？漏電保護電器一般主要由感測元件、放大器、鑒幅器、出口電路、試驗裝置和電源六部分組成。感測元件一般為零序電流互感器，它的作用是把檢測到的漏電電流信號變換為中間環(huán)節(jié)可以接受的電壓或功率信號。中間環(huán)節(jié)的功能主要是對漏電信號進行處理，包括變換、放大和鑒別。出口電路即執(zhí)行機構(gòu)為一觸頭系統(tǒng)，多為帶有分勵脫扣器的低壓斷路器或交流接觸器。其功能是受中間環(huán)節(jié)的指令控制，用以切斷被保護電路的電源。

第三章3-1簡要說明電動機銘牌的作用。銘牌上較詳細地介紹了電動機的特性和一般技術(shù)要求，給使用﹑檢查和修理電動機創(chuàng)造了良好的條件。銘牌上標(biāo)明的參數(shù)主要有：型號﹑額定功率﹑額定電壓﹑額定電流﹑額定頻率﹑額定轉(zhuǎn)速﹑接法﹑工作方式﹑絕緣等級等。若電動機沒有銘牌或銘牌上的內(nèi)容不清，則不要輕易使用該電動機，以免發(fā)生事故。在使用、檢查和維修前，都要首先弄清銘牌上的各種數(shù)據(jù)和符號。3-2三相異步電動機的額定參數(shù)有哪些？分別是如何規(guī)定的？額定功率:是指電動機在銘牌規(guī)定的條件下正常工作時，轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率，單位千瓦，記為kW。額定電壓:是指電動機在額定工作狀況下運行時，定子繞組應(yīng)加的線電壓值。電壓單位為伏特，記為V。如果銘牌上標(biāo)有兩個電壓數(shù)據(jù)，如220V/380V，表示該電動機定子繞組在兩種不同接法（△接、Y接法）時的線電壓。額定電流:是指電動機在額定工作狀況下運行時，定子繞組端輸入的電流，單位為安培，記為A。額定頻率:是指輸入交流電流電的頻率，我國規(guī)定標(biāo)準電源頻率為50Hz。額定轉(zhuǎn)速:是指電動機在額定功率時，轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)速。如1450r／min，表示額定轉(zhuǎn)速為1450r／min。電動機空載時，轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，滿載時轉(zhuǎn)速略低。額定功率因數(shù):是指額定條件正常運行時，定子繞組的相電壓和相電流之間的相位差余弦值。額定效率:是指電動機在額定工作狀況運行時的效率。3-3三相異步電動機轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢什么條件下取得最大值？當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，三相異步電動機轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢取得最大值，也即啟動時。3-4三相異步電動機正常運轉(zhuǎn)時定子和轉(zhuǎn)子回路電源的頻率是否相同？如不同滿足什么關(guān)系？不同，f2=sf13-5三相異步電動機的工作特性包括哪些關(guān)系曲線？各有什么特點？三相異步電動機的工作特性是指定子繞組在額定電壓和額定頻率下，電動機的轉(zhuǎn)速n、定子電流I1、電磁轉(zhuǎn)矩T、功率因數(shù)COSφ1、效率η與輸出功率P2的關(guān)系曲線。異步電動機工作特性曲線3-6三相異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩的公式有哪幾種形式？分別適合什么情況下使用？(1)電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式 T=CTφI＇2cosφ2,在描述電磁力矩產(chǎn)生的物理本質(zhì)時適用。（2）電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式 在分析與電磁轉(zhuǎn)矩相關(guān)的參數(shù)時適用。如：T與外接電源的相電壓U1的平方成正比。因此，電源電壓對電磁轉(zhuǎn)矩影響是很大的，一旦電源電壓變化，電磁轉(zhuǎn)矩如何變就知道了。（3）實用表達式： 適合繪制電動機的機械特性曲線。3-7電氣原理圖中QS、FU、FR、KM、KA、KT、SB、SQ等文字符號分別代表的是什么電器元件？電氣原理圖中QS、FU、FR、KM、KA、KT、SB、SQ等文字符號分別代表的是刀開關(guān)、熔斷器、熱繼電器、接觸器、中間繼電器和電流繼電器、時間繼電器、按鈕、行程開關(guān)。3-8三相籠型異步電動機允許采用直接起動的容量大小是如何決定的？容量小于10KW的三相籠型感應(yīng)電動機允許采用直接起動；當(dāng)三相籠型感應(yīng)電動機的容量大于10KW時，按PN≤0.2SN進行判斷（式中PN為電動機的容量，SN為為電動機供電的變壓器容量），滿足上式時即可直接起動。應(yīng)特別注意的是大多教《電機原理》科書中的判斷公式（IST/≤3/4+S/4P，IST為電動機全壓起動電流，IN為電動機額定電流，S為為電動機供電的變壓器容量，P為電動機的容量）是錯誤的。3-9試畫出帶有過載保護的籠型異步電動機正常運轉(zhuǎn)的控制電路。3-10什么是欠、失壓保護？可利用哪些元件實現(xiàn)欠、失壓保護？當(dāng)電路出現(xiàn)電壓過低或電壓消失時能切斷電路，電路電壓恢復(fù)正常時不自行接通電路的保護分別叫欠壓和失壓保護。利用接觸器、欠電壓繼電器、斷路器均可實現(xiàn)欠、失壓保護。3-11畫出用通電延時型時間繼電器控制籠型異步電動機定子繞組串電抗器的起動控制電路。將時間繼電器控制定子繞組串電阻減壓起動控制電路圖中的電阻換成電抗就行了。3-12電動機點動控制與連續(xù)運轉(zhuǎn)控制電路的區(qū)別是什么？試畫出幾種既可點動又可連續(xù)運轉(zhuǎn)的控制電路圖。電動機點動控制與連續(xù)運轉(zhuǎn)控制電路的區(qū)別在于有無自鎖。按照下圖的設(shè)計思路3-13簡述異步電動機Y—△轉(zhuǎn)換減壓起動法的優(yōu)缺點及適用場合。Y-△轉(zhuǎn)換減壓起動成本低、電路簡單，但起動轉(zhuǎn)矩較小。適用于空載或輕載的場合。3-14圖3-67是Y—△轉(zhuǎn)換減壓起動控制電路。檢查圖中哪些地方畫錯了？請把錯處改正過來，并按改正后的電路敘述其工作原理。主電路和控制電路都存在錯誤。主電路的錯誤是三角形接法的錯誤，U1接V2、V1接U2、W1接W2；正確的接法是U1接V2、V1接W2、W1接U2?？刂齐娐返腻e誤是沒有自鎖、時間繼電器的觸頭錯誤。3-15在圖3-68中，要求按下起動按鈕后能依次完成下列四步動作：第一步，運動部件A從1到2；第二步，運動部件B從3到4；第三步，運動部件A從2回到1；第四步，運動部件B從4回到3。試畫出電氣控制電路。通過M1和M2的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)，M1通過KM1、KM2控制，M2通過KM3、KM4控制，主電路略。在不考慮限位保護、任何位置的起動與停止時控制電路如下圖：3-16畫出籠型異步電動機用自耦變壓器起動的控制電路。3-17畫出繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動的控制電路。3-18什么叫電氣制動？常用的電氣制動方法有哪幾種？簡要說明各種電氣制動的原理及適用場合。電氣制動是靠電動機本身產(chǎn)生一個和電動機原來旋轉(zhuǎn)方向相反的制動力矩，迫使電動機迅速制動停轉(zhuǎn)。異步電動機常用的電氣制動方式有反接制動（又分電源反接和倒拉反接）、能耗制動和回饋制動（再生發(fā)電制動）。異步電動機的電源反接制動是依靠改變電動機定子繞組的電源相序來產(chǎn)生制動力矩，迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)。電源反接制動可以適用于各種場合。倒拉反接適用于繞線型異步電動機，在其轉(zhuǎn)子電路中串入電阻后，其機械特性變軟，電動機會在位能性負載作用下被迫反轉(zhuǎn)，電動機工作在正（提升）力矩、負轉(zhuǎn)速情況下。異步電動機的能耗制動時，先切斷電動機三相交流電源，之后立即在定子繞組的任意兩相中通入直流電，用于在電動機氣隙上產(chǎn)生靜止的磁場，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子繞組通過切割磁場產(chǎn)生制動力矩，來迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)。異步電動機的能耗制動也可以適用于各種場合。異步電動機的回饋制動是讓電動機的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，工作在發(fā)電狀態(tài)下，向電網(wǎng)回饋電能，同時在電動機的轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生制動力矩，迫使電動機停轉(zhuǎn)。異步電動機的回饋制動要求一定的條件，即必須使電動機的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)子比磁場轉(zhuǎn)的快。可以通過降低同步轉(zhuǎn)速（如降低電源電壓的頻率）或在外力情況下使轉(zhuǎn)子加速（如位能性負載向下運行時）。3-19試按下述要求畫出某三相籠型異步電動機的控制電路：既能點動又能連續(xù)運轉(zhuǎn)；采用能耗制動；有過載、短路、失壓及欠壓保護。要點提示：在能耗制動電路（圖3-40到3-44）的基礎(chǔ)上增加點動功能即可。3-20圖3-69為一臺三級皮帶運送機，分別由M1、M2、M3拖動，用按鈕操作，試按如下要求設(shè)計電路圖：起動時，按M1—M2—M3順序進行；停車時，按M3—M2—M1順序進行；以上原則均按時間原則控制。設(shè)計過程：（1）從傳送機的運動要求出發(fā)，確定電動機控制方式。電動機M1、M2、M3均為單方向旋轉(zhuǎn)，起動與停止無特殊要求，因此M1、M2、M3選取最常用的籠型異步電動機，全壓起動，自由停車，故分別由KM1、KM2、KM3進行控制。（2）根據(jù)經(jīng)驗設(shè)計法的步驟，先設(shè)計正常起動的控制電路，這是一個順序動作環(huán)節(jié)，根據(jù)前面講過的典型環(huán)節(jié)控制電路，比較容易設(shè)計出如下圖所示的電路。圖中SB1為起動按鈕，KT1、KT2為M1與M2、M2與M3起動的間隔時間。起動環(huán)節(jié)控制電路（3）再在設(shè)計正常停止的控制電路。引入中間繼電器KA1，代表正常停止，同時由時間繼電器KT3、KT4控制停止過程的時間。正常停止的過程是接到停止信號，立即切斷KM3，延時后再切斷KM2，再延時后切斷KM1。故可以使用KA1斷開KM3、KT3斷開KM2、KT4斷開KM1。所以正常停止的控制電路如下圖所示。圖中SB2為正常停止按鈕。正常起動與停止控制電路（4）最后設(shè)計非正常停止控制電路。當(dāng)M1出現(xiàn)故障時，要求M1、M2、M3全部立即停止，故可以將M1故障按鈕（SB3）串在整個控制電路的最前面，用來切斷整個控制電路。當(dāng)M2出現(xiàn)故障時，M2、M3應(yīng)立即停止。此時，為便于電路的設(shè)計，引入中間繼電器KA2，代表M2故障時的停車要求。故KA2接通時，應(yīng)立即切斷KM2、KM3的線圈，同時接通KT4延時，延時結(jié)束后再切斷KM1的線圈。M3故障時，停車過程與正常停止的過程是一樣的。在M3故障時，可以按SB2停車；也可以將M3故障時的停止按鈕（SB5）與正常停止按鈕（SB2）并聯(lián)在一起。最后對電氣控制電路的校核，校核電氣控制電路是否滿足生產(chǎn)機械的工藝要求，是否存在寄生電路等。形成最后的控制電路如下圖所示。完整的控制電路3-21現(xiàn)有一臺雙速籠型異步電動機，試按下列要求設(shè)計電路圖：分別用兩個起動按鈕來控制電動機的高速起動與低速起動，由一個停止按鈕來控制電動機的停車；高速起動時，電動機先接成低速，經(jīng)延時后自動換接成高速運行；具有過載和短路保護。3-22圖3-70中的一些控制電路各有何缺點或問題？工作時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？應(yīng)如何改正？(a)圖接觸器的線圈回路接不通；（b）圖自鎖常閉觸頭，起不到自鎖的作用；（c）圖將常開與常閉觸頭一起自鎖，停止按鈕失去作用；（d）圖無錯誤；（e）圖沒有實行相序的改變，且會造成短路；（f）圖互鎖觸頭使用錯誤，KM2應(yīng)為常閉觸頭；（g）圖點動按鈕SB3的使用錯誤，應(yīng)將常開與常閉兩個觸頭對調(diào)，否則會造成KM線圈的自行得電。3-23為兩臺異步電動機設(shè)計一個控制電路，其要求如下：兩臺電動機互不影響地獨立操作；能同時控制兩臺電動機的起動與停止；當(dāng)一臺電動機發(fā)生過載時，兩臺電動機均停止。主電路略；控制電路中SB1為同時起動按鈕、SB2為單獨起動M1按鈕、SB3為單獨停止M1按鈕、SB4為單獨起動M2按鈕、SB5為單獨停止M2按鈕；SB6為總停按鈕。

第四章4-1直流發(fā)電機和直流電動機的電樞電動勢有什么區(qū)別？直流發(fā)電機和直流電動機工作時都產(chǎn)生電樞電動勢。只是工作在電動狀態(tài)時，電樞電動勢小于電源電壓；工作在發(fā)電狀態(tài)時，電樞電動勢就是輸出的電動勢。4-2怎樣判斷直流電機處于電動狀態(tài)還是發(fā)電狀態(tài)？如果電樞電動勢高于電源電壓，則是向外輸出電流，就是發(fā)電狀態(tài)；如果電樞電動勢低于電源電壓，則是輸入電流，就是電動狀態(tài)。4-3直流他勵電動機的機械特性指什么？什么是固有機械特性和人為機械特性？直流他勵電動機的機械特性是指電動機的電樞電壓、氣隙磁通和電樞回路總電阻為恒定值時，電動機的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系曲線，n=f(T)。電動機的機械特性分為固有機械特性和人為機械特性。固有機械特性是指當(dāng)直流電動機的電樞電壓和氣隙磁通均為額定值時，電樞回路中沒有串入調(diào)節(jié)電阻時的機械特性，其方程式為： 人為的改變上式中電源電壓U，每極磁通Φ和電樞回路串接調(diào)節(jié)電阻Rpa三個參數(shù)中任意一個參數(shù)，可得人為機械特性。4-4直流他勵電動機有哪幾種調(diào)速方法？三種。調(diào)整電源（電樞）電壓調(diào)速、電樞回路串接調(diào)節(jié)電阻Rpa調(diào)速、弱磁調(diào)速。4-5試畫出他勵直流電動機既能實現(xiàn)電樞串電阻二極起動又能實現(xiàn)能耗制動的控制電路，并敘述其工作原理。4-6直流電動機采用什么方法來改變轉(zhuǎn)向？在控制電路上有何特點？兩種方法，即改變電樞電流的方向或磁通的方向。采用改變磁通方向的方法過渡過程較長，故一般采用改變電樞電流的方向。在改變電樞電流方向的控制電路上，要注意不能同時改變電樞電流的方向和磁通的方向。4-7直流電動機起動時，為什么要限制起動電流？限制起動電流常用哪幾種方法？這些方法分別適用于什么場合？一是為避免電動機過熱，二是為避免起動力矩過大產(chǎn)生的機械沖擊過大。限制起動電流常用的方法有電樞回路串電阻、降低電樞電壓。前者適合對電動機機械特性硬度要求不高的場合，后者適合對電動機機械特性硬度要求高的場合。4-8直流電動機起動后，若仍未切除起動電阻，對電動機的運行會有何影響？使電動機的機械特性變軟，電動機的運行速度降低，達不到期望的運行速度。

第五章5-1單相異步電動機為什么不能自行起動？單相單繞組異步電動機在起動時，起動轉(zhuǎn)矩為零，故不能自行起動。5-2單相異步電動機按起動及運行方式不同可分為哪幾類？單相分相式異步電動機是在定子上放置兩相對稱繞組，分別是主繞組（工作繞組）和輔助繞組（起動繞組），兩相繞組的參數(shù)相同，并在空間位置上相差90°電角度。按起動及運行方式不同可分為：電阻起動電動機（啟動時在輔助繞組中串入分相電阻、啟動結(jié)束后切除電阻和輔助繞組）、電容起動（電動機啟動時在輔助繞組中串入分相電容、啟動結(jié)束后切除電容和輔助繞組）、電容運行電動機（在輔助繞組中串入分相電容、啟動和運行時一直串入）、電容起動運行電動機（電容起動運行電動機接線圖如圖所示，將兩只電容并聯(lián)后與輔助繞組串聯(lián)，其中電容器C1為起動電容，容量大，起動時接入電路，電容器C2為運行電容，容量較小，始終接在電路中。電動機起動時，兩個電容器并聯(lián)作為起動電容，電容量大，電動機獲得較大的起動轉(zhuǎn)矩，起動性能好。電動機起動后，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到75%~80%額定轉(zhuǎn)速時，離心式開關(guān)K將電容器C1與電路斷開，主繞組、輔助繞組和容量較小的電容器C2繼續(xù)運行，電動機又具有較好的運行性能）。5-3單相分相式異步電動機轉(zhuǎn)向如何改變？將單相分相式異步電動機的主繞組或輔助繞組的首末端對調(diào)，即可改變電動機的轉(zhuǎn)向。5-4直流伺服電動機有哪幾種控制方式？直流伺服電動機有兩種控制方式，分別為電樞控制和磁場控制，永磁式直流伺服電動機只有電樞控制方式。磁場控制方式是在電樞繞組上施加恒定的直流電壓，勵磁繞組接控制電壓。電樞控制方式是在勵磁繞組上施加恒定的直流電壓，電樞繞組接控制電壓。5-5什么是交流伺服電動機的“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？如何消除？交伺服電動機要求在有控制電壓時，能夠起動，在控制電壓消失時，能夠立即停止轉(zhuǎn)動。如果伺服電動機在控制電壓消失后，勵磁繞組電壓不變，還像單相異步電動機一樣繼續(xù)轉(zhuǎn)動，電動機將會失控，這種失控現(xiàn)象稱為“自轉(zhuǎn)”。把電動機的轉(zhuǎn)子電阻增大到足夠大時，使臨界轉(zhuǎn)差率sm≥1，則合成轉(zhuǎn)矩T為負值，成為制動轉(zhuǎn)矩，使電動機迅速停止，就不會“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。5-6交流伺服電動機有哪幾種控制方式？各有什