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《电器与可编程控制器应用技术》第4版第一篇习题及答案解析

《电器与可编程控制器应用技术》第4版

第一篇习题

1.单相交流电磁机构为何要设置短路环？它的作用是什么？三相交流电磁铁是

否装设短路环？

答：由于单相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。这样交流电源正负半波的变化，使衔铁产生强烈的震动和噪声，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Φ2在相位上落后于短路环外铁心截面S1中的磁通Φ1，由Φ1，Φ2

产生的电磁吸力是F1+F2，只要此合力始终大于其反力，衔铁就不会产生震动和噪声。

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，衔铁就不会震动。故无需加装短路环。

2.从结构特征如何区分交流，直流电磁机构？

答：交流电磁机构的线圈通以交流电，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，线圈做成短而粗的桶装绕在骨架上。

直流电磁机构的线圈通以直流电，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，铁心用整块钢板制成。为使线圈散热良好，通常将线圈绕制成长而薄的筒状

3.交流接触器线圈通电后，衔铁长时间被卡死不能吸合，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5~15倍。如果衔铁长时间不能吸合，容

易烧毁线圈。

4.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，很快就会烧毁。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，不能吸合，线圈电流降不下去。此外，直流电磁线圈铁心采用整块钢制

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。

5.两个相同的交流电磁线圈能否串联使用？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，故没吸合电器线圈的电压达不到吸合

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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。

6.某些低压电器（如接触器）为什么要设置灭弧装置？灭弧装置有哪几种？

答：当触头断开瞬间，触头间距离极小，电场强度极大，触头间产生大量的带电粒子，形

成炽热的电子流，产生弧光放电现象，称为电弧。电弧的出现，既妨碍电路的正常分断，

又会使触头受到严重腐蚀，为此必须采取有效的措施进行灭弧。

常用的灭弧装置有灭弧罩，灭弧栅，磁吹灭弧装置和多纵缝灭弧装置。

7.电器控制线路中，既装设熔断器，又装设热继电器，各起什么作用？能否相

互代用？

答：熔断器主要做短路和严重过载保护，热继电器一般作为电动机的过载保护。两者在电

路中的作用不相同，所以不能相互代用。

8.试分析接近开关的工作原理和作用？

答：

工作原理：接近开关是机械运动部件运动到接近开关一定距离时发出动作信号的电子电

器，通过感辨头与被测物体间的介质能量的变化来获取信号。

作用：可用于做行程开关和限位保护，高速计数，测速，液面控制，检测金属物体的存

在，零件尺寸及无触头按钮等

9.试为一台交流380V，4KW（功率因数cosφ=0.88），▲连结的三相笼型异步电

动机选择接触器，热断电器和熔断器

答：首先根据三相异步电动机功率计算公式

P=√3*U*I*cosφ

式中U为电机电源输入的线电压（V），I为电动机的线电流（A），cosφ为电动机的功率

因数，计算出电机的额定电流IN为IN=6.9A

接触器选择：交流接触器，额定电压380V，额定电流10