《电气控制系统设计》习题解答(2)

第2章 常用低压电器

习题与思考题

2－1交流接触器在衔铁吸合前的瞬间，为什么在线圈中产生很大的电流冲击？直流接触器会不会出现这种现象？为什么？ 【参考答案】

1、交流接触器在衔铁吸合前的瞬间，为什么在线圈中产生很大的电流冲击？ 交流接触器的线圈是一个电感，是用交流电工作的，吸合前线圈内部没有铁心，电感很

小，阻抗也就很小，所以电流大；吸合后铁心进入线圈内部，电感量增大，阻抗增大，所以电流就降下来了。

2、直流接触器会不会出现这种现象？为什么？

直流接触器线圈通的是直流电，受频率变化的影响小，直流接触器工作电流主要取决于其内部电阻，所以不会产生冲击电流。

2－2交流接触器和直流接触器能否互换使用?为什么？ 【参考答案】

按照接触器的主触点控制的主回路电流是交流还是直流分为交流或直流接触器，与接触器线圈中电流的形式无关。交流接触器与直流接触器结构大体相同，都由电磁动作机构、触点系统和灭弧装置三大部分构成，其工作原理完全相同，控制方式完全相同，但具体结构和用途存在差异。

（1）电磁机构不同。交流接触器的电磁铁由E型铁芯和线圈构成，铁芯中通过交变磁通；直流接触器电磁部分的采用转动式动铁芯,铁芯中磁通恒定。

（2）灭弧措施不同。 （3）自身耗能不同。 （4）选用方法不同。

交流接触器和直流接触器一般情况下是不能混用的，在特殊场合，交流接触器与直流接触器可以相互代用，但代用时需增设辅助电路。

2－3闸刀开关在安装时，为什么不得倒装？如果将电源线接在闸刀下端，有什么问题？ 【参考答案】

1、闸刀开关在安装时，为什么不得倒装？

使用刀开关时的应注意，刀开关在安装时，手柄要向上，不得倒装或平装，以避免由于重力自动下落而引起误动合闸；接线时，应将电源线接在上端，负载线接在下端，这样拉闸后刀开关的刀片与电源隔离，既便于更换熔丝，又可防止可能发生的意外事故。

2、如果将电源线接在闸刀下端，有什么问题？

如果将电源线接在闸刀下端，可能会由于重力自动下落而引起误动合闸。

2－4哪些低压电器可以保护线路的短路？ 【参考答案】

（1）熔断器

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熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路和过电流保护。

（2）低压断路器

低压断路器俗称自动开关或空气开关，用于低压配电电路中不频繁通断的控制。在电路发生短路、过载或欠电压等故障时能自动分断故障电路，是一种控制兼保护电器。

（3）隔离开关熔断器组和熔断器式隔离开关

隔离开关在电路中主要起到接通和分断电源的作用，广泛应用于开关柜或与终端电器配套的配电装置中。其中隔离开关熔断器组和熔断器式隔离开关不但具有隔离电源的作用，还具有短路保护的功能，所以在低压配电系统中较为常用。

2－5两个线圈为AC110V的交流接触器同时动作时，能否将两个接触器的线圈串联到AC220V的控制回路中? 【参考答案】

不能将两个线圈为AC110V接触器的线圈串联到AC220V的控制回路中。

如果两个接触器的线圈串联，通电后，两个线圈可视作同时得电。但由于静铁心磁化后产生的吸力不可能完全相等，所以两个动铁心吸合必定有快有慢。铁心先吸合的接触器在铁心吸合后线圈电感增大，其端电压也大，这就可能导致另一个接触器线圈压降过低，铁心一直吸合不上。这就相当于单独的一个110V接触器接在220V电路中了，当然导致控制电路回路中电流过大，时间一长可能会烧毁线圈。

2－6时间继电器和中间继电器在电路中各起什么作用？ 【参考答案】

（1）中间继电器本质上是电压继电器，在控制电路中起逻辑变换和状态记忆的功能，当其它继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量，从而起到中间转换的作用。

（2）时间继电器是一种利用电磁原理、机械原理或电子原理实现延时控制的控制电器。时间继电器的特点是：当得到控制信号后（如继电器线圈接通或断开电源），其触点状态并不立即改变，而是经过一段时间的延迟之后，触点才闭合或断开，因此这种继电器又称为延时继电器。时间继电器的种类很多，按延时方式分为通电延时型和断电延时型两种。

2－7热继电器在电路中起什么作用？其工作原理是什么？热继电器触点动作后，能否自动复位？ 【参考答案】

1、热继电器在电路中起什么作用？其工作原理是什么？

热继电器是一种电气保护元件，是利用电流的热效应来推动动作机构使触点闭合或断开的保护电器，主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡保护以及其他电气设备发热状态时的控制。

2、热继电器触点动作后，能否自动复位？

热继电器动作后一般不能自动复位，要等双金属片冷却后才能复位。分为手动和自动两种形式，通过调整复位螺钉可自行选择。手动复位时间一般不大于5min，自动复位时间不大于2min。

2－9带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？

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【参考答案】

热继电器有两相结构和三相结构之分， 其中三相热继电器又有带断相保护装置和不带断相保护装置之分。

若用热继电器作电动机缺相保护，应考虑电动机的接线方式。

（1）对于Y形接法的电动机，当某一相断线时，其余未断相绕组的电流与流过热继电器电流的增加比例相同。一般的三相式热继电器，只要整定电流调节合理，均可实现对Y形接法的电动机的断相保护。

（2）对于Δ形接法的电动机，其某一相断线时，流过未断相绕组的电流与流过热继电器的电流增加比例不同。也就是说，流过热继电器的电流不能反映断相后绕组的过载电流，因此，一般的热继电器，即使是三相结构的热继电器，也不能为Δ形接法的三相异步电动机的提供断相保护。此时应选用JR20型或T系列这类带有差动断相保护机构的热继电器。

2－10熔断器在电路中的作用是什么? 【参考答案】

熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路和过电流保护，是应用最普遍的保护器件之一。

2－11比较熔断器与热继电器作用的不同？两者可以相互替代吗？ 【参考答案】

熔断器和热继电器的作用各不相同，两者不可以替换。 （1）熔断器用于过载、短路保护。 在电动机为负载的电路中，熔断器是一种广泛应用的最简单有效的短路保护电器，它串联在电路中，当通过的电流大于规定值时，使熔体熔化而自动分断电路，要求它作用的时间短，以保护负载。

（2）热继电器主要用于过载保护。

热继电器是一种利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的过载保护电器，在电动机为负载的电路中，热继电器用来对连续运行的电动机进行过载保护，以防止电动机过热而造成绝缘破坏或烧毁电动机。

据此，使熔断器作用的电流很大，过载电流不足以使其作用，所以它不能代替热继电器实施过载保护。而由于热惯性，热继电器内金属片加热需要几秒钟，虽然短路电流很大，但也不能使热继电器瞬间动作，因此它不能代替熔断器用作短路保护。在电动机主电路中既要装熔断器，实现短路保护，也要装热继电器，实现过载保护。

2－12低压断路器在电路中可以起到哪些保护作用? 【参考答案】

低压断路器俗称自动开关或空气开关，用于低压配电电路中不频繁通断的控制。在电路发生短路、过载或欠电压等故障时能自动分断故障电路，是一种控制兼保护电器。

2－13画出下列电器元件的图形符号，并标出其文字符号。

(1) 熔断器，(2)热继电器，(3)按钮，(4) 时间继电器，(5) 中间继电器，(6) 过电流继电器，(7) 限位开关，(8) 速度继电器，(9)断路器，（10）接触器。 【参考答案】

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名称 熔断器 热元件 热继电器 动断触点 动合触点 按钮 动断触点 图形符号 文字符号 FU BTE SB 断电延时线圈 通电延时线圈 延时断开的动合触点 时间继电器 延时闭合的动断触点 延时闭合的动合触点 延时断开的动断触点 接触器线圈 接触器主触点 接触器 接触器动断辅助触点 接触器动合辅助触点 继电器线圈 中间继电器 继电器动断触点

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KT KM KA 继电器动合触点 过电流继电器 动断触点 限位开关 动合触点 转子 速度继电器 常开触点 常闭触点 断路器 QF SQ BC 2－14一台长期工作的三相交流异步电动机的额定功率13KW，额定电压380V，额定电流25.5A，试按电动机需要选择接触器和热继电器的型号、规格。 【参考答案】

交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，控制鼠笼型异步电动机的运转可选用三类交流接触器。

根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工作制等确定接触器的额定参数。 （1）接触器的线圈电压：AC220V （2）主触点的额定电压：AC380V （3）主触点的额定电流：25.5A

（4）对于长时工作制和重任务型电机，接触器额定电流大于电动机的额定电流。 接触器可选择CJ20-40，可控制的三相鼠笼型电动机的最大功率33KW，额定发热电流55A。主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要。

热继电器的保护对象是电动机，故选用时应了解电动机的技术性能、启动情况、负载性质以及电动机允许过载能力等。

长期稳定工作的电动机，可按电动机的额定电流选用热继电器。取热继电器整定电流的0.95～1.05倍或中间值等于电动机额定电流。使用时要将热继电器的整定电流调至电动机的额定电流值。

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