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电气控制与PLC应用-陈建明(第三版)习题解答

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δ是变化的，

F?B2??2。

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

2据磁路定律??IN/Rm?1/Rm，式中Rm为气隙磁阻，则F??2?1/Rm?1/?2，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?4.44f?N，??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Φ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。

F/I

123δ

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

0

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1所示。

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

电磁吸力为F1、F2，作用在衔铁上的合成电磁吸力是F1+F2，只要此合力始终大于其反力，

衔铁就不会产生振动和噪声。参见答案图2所示。

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5~15倍，如果衔铁长时间被卡不

能吸合，容易烧毁线圈。

2

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，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，