电器与控制习题

电器控制习题

一．简答题

1． 电机电动状态与制动状态有何区别？（5分）

电动状态时，电磁转矩是驱动转矩，转速与电磁转矩的方向相同。电动机的电磁转矩TM 必须与机械负载转矩TL 及空载损耗转矩T0 相平衡。

制动状态时，电动机工作在发动机状态，电磁转矩与电枢转动的方向或原动机的驱动转矩的方向相反，它是阻转矩。等速转动时，原动机的转矩T1必须与发电机的电磁转矩TM 及空载损耗转矩T0 相平衡。

2． 如何进行电气原理图的查线阅读？（5分）

查线阅读法可以按照以下步骤进行：

（1）从主电路看有哪些控制元件的主触点及它们的组合方式，可以大致了解电动机的工作状况（启动方式，是否有正反转，制动，调速等）。

（2）由主电路中主触点的文字符号“顺藤摸瓜”，在控制电路中找到控制元件（接触器，继电器等）的控制支路（环节），按功能的不同划分若干个局部控制电路来分析。

（3）假定按操作按钮，行程开关，观察其触点是如何控制其它控制元件的动作的和电动机是如何运转的。

（4）要注意各个环节相互间的联系和制约关系，即电路的自保，互锁，保护环节，以及与机械，液压部件的动作关系。

（5）逐步分析每一局部电路的工作原理以及各部分之间的关系后，从整个控制电路，即从整体角度进一步理解其工作原理。

（6）边阅读分析，边查线，边画出其工作原理。

3． PLC的输入、输出接口电路与内部电路是如何进行电气隔离的？（5分）

PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成PLC所需的标准电平供PLC进行处理。接到PLC输入接口的输入器件是：各种开关、按钮、传感器等。各种PLC的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔离，并设 1

有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。

4． 简述三种PLC顺序控制编程方法的特点。（5分）

（1） 使用起保停电路的梯形图顺序控制设计法,是一种通用的设计方法,它使用的仅是PLC中最基本的指令,对于任何顺序控制系统的梯形图都可以用此方法进行设计；

（2）以转换为中心的梯形图顺序控制设计法,是一种规律性比较强的设计方法,它较好的体现了SFC中的转换原则,具有编程简单、思路清晰、便于阅读的特点,尤其是对于复杂的顺序控制系统。另外,这种方法使用的是置位指令( S)和复位指令(R) ,而对于各种型号的PLC一般都具有,因此这种设计方法的通用性也比较好。

（3）使用SCR指令的梯形图顺序控制设计法,是一种专门性的设计方法。对于不同型号的PLC具有不同的步进指令,它们之间目前还不能实现功能互换。但是,它是一些PLC自带的一种设计方法,使用它在设计复杂的顺序控制系统时,可有效的减小内存占用的空间,减少程序的执行时间,提高PLC输入输出的响应速度。

二．分析题

1． 曲线1和曲线2分别为电动机的机械特性和电动机所拖动的生产机械的负载特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点，哪些不是。（10分）

根据电机拖动系统稳定运行的充分必要条件：

（1）电动机的机械特性曲线和生产机械的特性曲线有交点（即拖动系统的平衡点）；

（2）当转速大于平衡点所对应的转速时，应有TM<TL；而当转速小于平衡点所对应的转速时，TM>TL。

由此可知：（a）、（b）、（c）、（e）都是系统的稳定平衡点，（d）不是系统的稳定平衡点。

2． 一台他励直流电动机拖动重物，在重物匀速上升时将电枢电源突然反接，从反接开始到系统达到新的稳定平衡状态之间，电动机经历了几种运行状态？最后在何状态下建立系统新的稳定平衡点？试分析运动过程。（10分）

参考答案：

A点为上升时的稳定工作点；

2

电源反接后特性有1变为特性2，b——c为电源反接制动状态，上升的减速过程，电磁转矩方向反向；

c——d为倒拉反接制动状态，电机反向启动，电磁转矩方向与转速相反； d点位稳定下放重物的工作点。电磁转矩和摩擦转矩克服重物引起的负载转矩。

3． 图示为机床自动间歇润滑的控制线路图(主电路未画出)，其中接触器KM为润滑油泵电动机启停用接触器，控制线路可使润滑有规律的间歇工作。试分析此线路工作原理，说明开关S和按钮SB的作用。（10分）

（1）S是进行自动间歇润滑的控制开关，电路的工作过程

1KT-决定润滑时间，2KT-决定不润滑时间，合上开关S，KM的线圈得电，电动机M转动，进行润滑；

1KT的线圈得电，触点1KT延时后闭合，KA的线圈得电，常开触点KA闭合，自锁；常闭触点KA断开，KM线圈失电，停止润滑；1KT的线圈失电。2KT的线圈得电，延时后常闭触点2KT断开，K的线圈失电，常开触点KA断开，2KT的线圈失电，2KT的常闭触点瞬时合。常闭触点KA闭合，KM线圈又得电，润滑。1KT的线圈又得电，延时重复以上动作。

4． 结合下列梯形图，画出I0.1、I0.2、I0.3、C50时序图，分析说明计数器 3

C50的工作过程。（10分）

参考答案：

增减计数器有两个计数脉冲输入端：CU输入端用于递增计数，CD输入端用于递减计数。首次扫描时，定时器位为OFF，当前值为0。CU输入的每个上升沿，计数器当前值增加1个单位；CD输入的每个上升沿，都使计数器当前值减小1个单位，当前值达到设定值时，计数器位置位为ON。

三．继电器控制线路设计

设计M1和M2两台电动机顺序启、停的控制线路。要求：

（1） M1先启动，M2才允许启动；

（2） M1先停止后，延时一段时间，M2才自动停止；

（3） M2能点动调整工作

（4） 两台电动机均有短路保护和长期过载保护。

试绘出主电路和控制电路，并简要说明线路的工作过程。

参考答案：

4

四． PLC综合应用

试应用S7-200PLC对三相异步电动机正、反转、制动PLC进行控制，要求：按下按钮SB1，三相异步电动机 M 正转，或按下SB2电动机反转，按下按钮SB0电动机自然停车。工作过程中按下SB4，电动机能实现快速准确制动。电动机要有短路和长期过载保护。

1) 画出主电路和PLC外部接线图；

2) 画出梯形图；据梯形图写出指令语句表。

参考答案：

I/O分配（5分）：

输入 输出

正转KM1： Q0.1

反转KM2： Q0.2

制动KM3： Q0.3 自然停车SB3： I0.0 正转启动SB1： I0.1 反转启动SB2： I0.2

准确制动SB4： I0.3

速度信号KV： I0.4

热继电器FR： I0.5

主电路设计（5分）：

5