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一、 简答题(30分,每题5分)
1. 简要说明热继电器的工作原理。
答:
热继电器利用电流的热效应原理,在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路,为电动机提供过载保护。
热元件串接在电动机定子绕组中,电动机绕组电流即为流过热元件的电流。电动机正常运行时,双金属片的弯曲程度不足以使热继电器动作。过载时,热元件中电流增大,双金属片接受的热量大大增加,使弯曲程度加大,最终使双金属片推动导板使热继电器的触头动作,切断电动机的控制电路,使电机停车。
2. 简要说明“自锁”与“互锁”,并请画出控制电路举例。
答:
“自锁”:接触器(继电器)利用自己的辅助触点来保持线圈带电,称为自锁。对于接触器常开辅助触头,我们称为“自锁触头”;对于这个起自锁作用的电路,我们称为“自锁电路”。
“互锁”:利用正反转接触器的常闭触点接在对方接触器线圈回路中,从而形成一种制约的关系,这种相互制约的关系称为互锁。互锁的作用是在保证一条线路接通的同时保证另外一条线路断开。在电动机正反转控制线路中引入互锁以后,防止电源短路。
3. 枚举电气控制系统中实现电气保护的环节的类型。
答:
(1)短路保护:常用的短路保护元件是熔断器和自动开关。
(2)过载保护:常用的过载保护元件是热继电器。
(3)零压及欠压保护:欠电压保护常用电磁式欠电压继电器来实现。对于按钮起动并具有自锁环节的电路,具有零压、欠压保护功能。
4. 什么是调速?什么是稳速?从电动机调速特性角度出发,调速分为几类?它们分别有什么样的特性?
答:
调速:通过改变电动机的参数或电源电压等方法来改变电机的机械特性,从而改变它与负载的机械特性的交点,使得电动机的稳定转速改变。
稳速:为了限制因负载变化(毛坯余量的变化,工件材质不均)而引起的电动机转速的波动,以确保加工质量,需要设法使电动机转速不随外界扰动而变化,始终能精确地保持在给定的数值上,这就需要速度能自动调节,称为“稳速”。一般要用闭环控制系统才能实现稳速。
调速分为恒转矩调速和恒功率调速两种。
恒转矩调速:在调速过程中,电动机输出的转矩为额定转矩,而输出功率P随转速n线性变化。即电动机允许的连续长期输出转矩是不变的。恒转矩调速方法适合于拖动恒转矩负载,即在整个调速范围内,电动机的转矩满足生产机械的要求,而且也都得到充分利用,还不浪费。
恒功率调速:在调速过程中,电动机始终输出额定功率,而输出转矩T与转速n成反比变化。恒功率调速方法适用于拖动恒功率调速负载。因为采用这种方法在整个调速范围内,不仅电动机的转矩能满足生产机械转矩的要求,而且电动机的容量也会得到充分的利用。
5. 如何确定电动机是全压起动还是降压起动?常用三相鼠笼式式异步电动机的降压起动方案有哪些?
答:
全压起动必须要满足电源变压器容量足够大的条件,也可以用经验公式来确定。若条件满足时,才能全压起动,反之必须采用降压起动。全压起动的条件为。
常用降压起动方案:星-三角;自耦变压器;定子串电阻降压起动。
6. 简要论述PLC的周期工作方式。
答:
PLC是通过一种周期工作方式来完成控制的,每个周期包括输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。
输入采样阶段:控制器首先以扫描方式顺序读入所有的输入端的信号状态(1或0),并逐一存入输入状态寄存器。
程序执行阶段:控制器顺序执行指令。执行指令时先读入输入状态寄存器和输出状态寄存器的状态,然后进行逻辑运算,运算结果存入输出状态寄存器。
输出刷新阶段:在所有的指令执行完毕后,输出继电器的状态在输出刷新阶段转存到输出锁存器锁存,驱动输出线圈,形成PLC的实际输出。
在一个周期执行完后,地址计数器恢复到初始值,重复执行由以上三个阶段构成的工作周期。
二、 读图题(10分)
阅读图示控制线路, 如图1, 说明其工作原理或工作过程并指出元件的KT作用。
图1
工作原理:
按下SB2→KM1线圈得电,并自锁→电机正转。停车时按下SB1→KM3线圈得电,KM1失电,KT线圈得电→直流电源接入电机定子电路,电机能耗制动→过了一段时间,KT常闭触点断开,KM3失电,当电机停下来时切除直流电源。
SB3为反向启动按钮,按下SB1执行能耗制动。
KT作用:利用KT延时作用,使得电动机能耗制动后将直流电源从定子电路中切除。
三 、设计计算题(10分)
图1中主电动机M为7.5kW,转速1440rpm左右, 计算并选电动机M, FU, KM3, FR,KT的型号和规格。
答:
电动机M的选择:Y132M-4
KM1和KM2的选择:CJ10-20
FU的选择: 根据公式估算电动机电流为19.7A;
熔体额定电流Ir=(3~4)Ied:Ir=(3~4)X19.7A=(59.1~78.8)A,熔体额定电流取80A,熔断器型号RL1-100
FR的选择:根据热元件的额定
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