第2章電動機控制電路習題答案1.什么叫“自鎖”？自鎖線路怎樣構成？答：依靠接觸器自身輔助觸點保持線圈通電的電路，稱為自鎖電路，而這對常開輔助觸點稱為自鎖觸點。將接觸器自身常開輔助觸點和起動按鈕并聯。2.什么叫“互鎖”？互鎖線路怎樣構成？答：互鎖就是兩只接觸器任何時候不能同時得電動作。KM1、KM2將常閉觸點串在對方線圈電路中，形成電氣互鎖。3.點動控制是否要安裝過載保護？答：由于點動控制，電動機運行時間短，有操作人員在近處監視，所以一般不設過載保護環節。4.畫出電動機連續運轉的主電路和控制電路圖。答：如圖2-1所示。圖2-1圖2-1全壓啟動連續運轉控制線路5.電動機連續運轉的控制線路有哪些保護環節，通過哪些設備實現？答：1）短路保護。由熔斷器FUl、FU2分別實現主電路與控制電路的短路保護。2）過載保護。由熱繼電器FR實現電動機的長期過載保護。3）欠壓和失壓保護。由具有自鎖電路的接觸器控制電路實現。6.畫出電氣聯鎖正反轉控制的主電路和控制電路，并分析電路的工作原理。答：如圖2-2所示。線路控制動作如下：合上刀開關QS。eq\o\ac(○,1)正向啟動：按下SB2→KM1線圈得電：常閉輔助觸點KM1（7-8）斷開，實現互鎖；KM1主觸點閉合，電動機M正向啟動運行；常開輔助觸點KM1（3-4）閉合，實現自鎖。eq\o\ac(○,2)反向啟動：先按停止按鈕SB1→KM1線圈失電：常開輔助觸點KM1（3-4）斷開，切除自鎖；KM1主觸點斷開，電動機斷電；KM1（7-8）常閉輔助觸點閉合。eq\o\ac(○,3)再按下反轉啟動按鈕SB3→KM2線圈得電：KM2（4-5）常閉輔助觸點分斷，實現互鎖；KM2主觸點閉合，電動機M反向啟動；KM2（3-7）常開輔助觸點閉合，實現自鎖。圖2-2電氣互鎖的正反轉控制電路7.畫出自動往返的控制線路，并分析電路的工作原理。若行程開關本身完好，擋塊操作可以使觸點切換，而自動往返控制線路通車時，兩個行程開關不起限位作用，故障的原因是什么？答：如圖2-3所示。圖2-3習題7的圖SQl、SQ2、SQ3、SQ4為行程開關，SQl、SQ2用來控制工作臺的自動往返，SQ3、SQ4進行限位保護，即限制工作臺的極限位置。當按下正向（或反向）啟動按鈕，電動機正向（或反向）啟動旋轉，拖動運動部件前進（或后退），當運動部件上的擋鐵壓下換向行程開關SQ1（或SQ2）時，將使電動機改變轉向，如此循環往復，實現電動機可逆旋轉控制，工作臺就能實現往復運動，直到操作人員按下停止按鈕時，電動機便停止旋轉。8.實現多地控制時多個起動按鈕和停止按鈕如何連接？答：常開的啟動按鈕要并聯，常閉的停止按鈕要串聯。9．畫出Y-△減壓起動的電路圖，并分析工作過程。答：如圖2-4所示。圖2-4習題9的圖主電路中：KM1是引入電源的接觸器，KM3是將電動機接成星形聯結的接觸器，KM2是將電動機接成三角形連接的接觸器，它的主觸點將電動機三相繞組首尾相接。KM1、KM3接通，電動機進行Y啟動，KM1、KM2接通，電動機進入三角形運行，KM2、KM3不能同時接通，KM2、KM3之間必須互鎖。在主電路中因為將熱繼電器FR接在三角形聯結的邊內，所以熱繼電器FR的額定電流為相電流。控制電路工作情況：合上電源開關QS。按下按鈕SB2→KM1通電并自鎖；KM3通電：其主觸點將電動機接成Y聯結，接入三相電源進行減壓啟動，其互鎖常閉觸點KM3（4-8）斷開進行互鎖，切斷KM2線圈回路；同時KT線圈通電，經一定時間延時后，KT延時斷開的常閉觸點KT（6-7）延時斷開，KM3斷電釋放，電動機中性點斷開；KT延時閉合的常開觸點KT（8-9）延時閉合，KM2通電并自鎖，電動機接成三角形聯結運行，同時KM2常閉觸點KM2（4-6）斷開，斷開KM3、KT線圈回路，使KM3、KT在電動機三角形聯結運行時處于斷電狀態，使電路工作更可靠。10．簡述軟起動器的工作原理，軟起動器的控制功能有哪些？答：軟啟動器主要由三相交流調壓電路和控制電路構成。其基本原理是利用晶閘管的移相控制原理，通過晶閘管的導通角，改變其輸出電壓，達到通過調壓方式來控制啟動電流和啟動轉矩的目的。控制電路按預定的不同啟動方式，通過檢測主電路的反饋電流，控制其輸出電壓，可以實現不同的啟動特性。最終軟啟動器輸出全壓，電動機全壓運行。具有對電動機和軟啟動器本身的熱保護，限制轉矩和電流沖擊、三相電源不平衡、缺相、斷相等保護功能，并可實時檢測并顯示如電流、電壓、功率因數等參數。11．畫出反接制動的主電路和控制電路，分析工作過程。答：如圖2-5所示。圖2-5習題11的圖電路的工作情況如下：先合上QS。啟動時，按下啟動按鈕SB2→接觸器KM1線圈通電并自鎖：其主觸點閉合，電動機啟動運行；KM1（8-9）斷開，互鎖。當電動機的轉速大于130r/min時，速度繼電器KS的常開觸點KS（7-8）閉合。停車時，按下停止按鈕SB1→其常閉觸點SB1（2-3）先斷開：KM1線圈斷電；KM1主觸點斷開，電動機的電源斷開；KM1（3-4）斷開，切除自鎖；KM1（8-9）閉合，為反接制動作準備。此時電動機的電源雖然斷開，但在機械慣性的作用下，電動機的轉速仍然很高，KS（7-8）仍處于閉合狀態。將SB1按到底，其常開觸點SB1（2-7）閉合→接通反接制動接觸器KM2的線圈：常開觸點KM2（2-7）閉合自鎖；常閉觸點KM2（4-5）斷開，進行互鎖；KM2主觸點閉合，使電動機定子繞組U、W兩相交流電源反接，電動機進入反接制動的運行狀態，電動機的轉速迅速下降。當轉速n＜100r/min時速度繼電器的觸點復位，KS（7-8）斷開，KM2線圈斷電，反接制動結束。12．分析可逆運行的反接制動控制電路的工作過程。答：電路的工作情況如下：先合上QS。按下正轉啟動按鈕SB2，中間繼電器KA3線圈通電，KA3（3-4）閉合并自鎖，其常閉觸點KA3（11-12）斷開，互鎖KA4中間繼電器回路，KA3（3-8）常開觸點閉合，使接觸器KM1線圈通電，KM1主觸點閉合，使定子繞組經電阻R接通電動機正序的三相電源串電阻減壓啟動。當電動機轉速上升到一定值時，速度繼電器正轉閉合的常開觸點KS1（2-15）閉合，使中間繼電器KA1通電并自鎖，這時由于KA1（2-19）、KA3（19-20）常開觸點閉合，接觸器KM3的線圈通電，其主觸點閉合，電阻R被短接，電動機全壓正向運行。在電動機正轉運行的過程中，若按下停止按鈕SB1，則KA3、KM1、KM3三只線圈相繼斷電。由于慣性，電動機轉子的轉速仍然很高，KS1（2-15）仍處于閉合狀態，中間繼電器KA1仍處于工作狀態，KA1（2-13）接通，所以在接觸器KM1（13-14）常閉觸點復位后，接觸器KM2線圈通電，其主觸點閉合，使定子繞組經電阻R接通反相序的三相交流電源，對電動機進行反接制動，電動機的轉速迅速下降。當電動機的轉速低于速度繼電器KS1的動作值，正轉速度繼電器的常開觸點KS1（2-15）斷開，KA1線圈斷電，KA1（2-13）斷開，KM2釋放，電動機反接制動過程結束。電動機反向啟動和制動停車的過程，和上述過程基本相同。13．畫出能耗制動的主電路和控制電路，并分析工作過程。若在試車時，能耗制動已經結束，但電動機仍未停轉，應如何調整電路？答：如圖2-6所示。圖2-6習題13的圖速度原則控制的單向能耗制動控制線路電路的工作情況是：按下SB2，KM1線圈通電并自鎖，其主觸點閉合，電動機正向運轉，KM1（8-9）斷開，對KM2線圈互鎖。當電動機轉速上升到一定值時，速度繼電器常開觸點KS（7-8）閉合。電動機若要停止運行，則按下按鈕SB1，其常閉觸點SB1（2-3）先斷開，KM1線圈斷電，KM1主觸點斷開，電動機斷開三相交流電源，由于慣性，電動機的轉子的轉速仍然很高，速度繼電器常開觸點KS（7-8）仍然處于閉合狀態。將SB1按到底，其常開觸點SB1（2-7）閉合，KM1（8-9）已經閉合，能耗制動接觸器KM2線圈通電并自鎖，其主觸點閉合，將直流電源接入電動機的二相定子繞組中進行能耗制動，電動機的轉速迅速降低。當電動機的轉速接近零時，速度繼電器復位，其常開觸點KS（7-8）斷開，接觸器KM2線圈斷電釋放，能耗制動結束。當電動機能夠通過傳動系統實現速度的變換，則可以采用速度原則控制的能耗制動。若在試車時，能耗制動已經結束，但電動機仍未停轉，可以增大通入定子繞組的直流電流的大小有關。電流大，產生的恒定的磁場強，制動轉矩就大，電流可以通過R進行調節。但通入的直流電流不能太大，一般為空載電流的3~5倍，否則會燒壞定子繞組。14．畫出變極調速控制線路并分析其工作過程。答：如圖2-7所示。圖2-7習題14的圖在主電路中，KM1的主觸點閉合時，電動機繞組構成構成三角形的連接，電動機低速運行，KM2和KM3的主觸點閉合時，電動機構成雙星型的連接，電動機高速運行。KM1和KM2、KM3之間必須有互鎖。當按下啟動按鈕SB2時后，KM1線圈通電并自鎖，KM1主觸點閉合，電動機接成三角形低速運行，KM1（2-3）、KM1（3-8）閉合，通電延時型時間繼電器線圈通電開始延時，瞬動觸點KT（2-8）閉合自鎖，延時時間到，KT（3-4）斷開，KM1線圈斷電釋放，KT（2-9）閉合，KM2、KM3線圈通電吸合并自鎖，電動機接成YY型高速運行。15.分析圖2-8的雙速電動機變極調速的工作過程。（提示：該電動機可以低速運行，也可以低速起動高速運行。）圖2-8習題2-15的圖答：在主電路中，KM1的主觸點閉合時，電動機繞組構成構成三角形的連接，電動機低速運行，KM2和KM3的主觸點閉合時，電動機構成雙星型的連接，電動機高速運行。KM1和KM2、KM3之間必須有互鎖。1）電動機低速運行。按下SB2，KM1通電并自保持，電動機低速運行。2）電動機低速起動高速運行。按下SB3，KA通電變自保持，同時KT通電。KT通電，其瞬動的常開觸點閉合→KM1線圈通電→電動機低速起動。延時時間到，KT延時斷開的常閉觸點斷開→KM1線圈斷電（KM1主觸點斷開，常開輔助觸點斷開，常閉輔助觸點閉合）；KT延時閉合的常開觸點閉合→KM3線圈通電→一方面自保持，另一方面KM3常開觸點接通KM2線圈，此時KM2和KM3主觸點閉合，電動機高速運行。16．設計兩臺電動機的順序控制線路。要求：M1起動后，M2才能起動，M2停止后，M1才能停止。答：如圖2-9所示。圖2-9習題16的圖17．設計一個控制電路，三臺籠型感應電動機起動時，M1先起動，經10S后M2自行起動，運行30S后M1停止并同時使M3自行起動，再運行30S后電動機全部停止。答：如圖2-10所示。圖2-10習題17的圖18．設計一個小車運行的電路圖，其動作程序如下：(1)小車由原位開始前進，到終端后自動停止；(2)在終端停留6min后自動返回原位停止；(3)要求能在前進或后退途中任意位置都能停止或再次起動。答：如圖2-11所示。圖2-11習題18的圖19.什么是V/F控制、矢量控制？各有何特點？答：V/F控制是頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。V/F控制控制的特點是：控制比較簡單，不用選擇電動機，通用性優良，現多用于通用變頻器、風機、泵類節能型變頻器；與其他控制方式相比，在低速區內電壓調整困難，故調速范圍窄，通常在1：10左右的調速范圍內使用；急加速、減速或負載過大時，抑制過電流能力有限；不能精密控制電動機實際速度，不適合于同步運轉場合。矢量控制將定子電流分解成磁場電流和轉矩電流，任意進行控制。兩者合成后，決定定子電流大小，然后供給異步電動機。矢量控制方式使交流異步電動機具有與直流電動機相同的控制性能。目前這種控制方式的變頻器已廣泛應用于生產實際中。矢量控制變頻器特點是：需要使用電動機參數，一般用做專用變頻器；調速范圍在1：100以上；速度響應性極高，適合于急加速、減速運轉和連續4象限運轉，能適用任何場合。20.簡述變頻器安裝時接地的注意事項。答：變頻器接地端子E（G）接地電阻越小越好，接地導線截面積應不小于2mm2，長度應控制在20m以內。變頻器的接地必須與動力設備接地點分開，單獨接地。信號輸入線的屏蔽層，應接至E（G）上，其另一端絕不能接于地端，否則會引起信號變化波動，使系統振蕩不止。21.變頻器的常見故障有哪些？如何排除？答：變頻器在運行中會出現一些故障，其常見的故障原因分析如下：（1）過電流跳閘的原因分析1）重新起動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴重的表現。主要原因有：負載側短路；負載過重，工作機械卡住；逆變管損壞；電動機的起動轉矩過小，拖動系統轉不起來；電動機自由滑行時起動輸出或恢復輸出。2）重新起動時并不立即跳閘，而是在運行過程中跳閘。可能的原因有：同負載慣量（GD2）相比，升、降速時間設定太短；V/F曲線選擇不當或轉矩補償設定值較大，引起低速時空載電流過大；電子熱繼電器整定值不當，動作電流設定值太小，引起誤動作。（2）電壓跳閘的原因分析1）過電壓跳閘，主要原因有：輸入電源電壓過高；同負載慣量（GD2）相比，降速時間設定太短；變頻起負載側能量回饋過大，降速過程中，再生制動的放電單元工作不理想——如來不及放電，此情況可考慮增加外接制動電阻和制動單元；還有可能放電之路發生故障，實際不放電。2）欠電壓跳閘，可能的原因有：輸入電源電壓過低；電源容量過小（接有焊機、大電機等）；電源缺相；電源側接觸器不良；變頻器整流橋故障。22.用變頻器實現電動機的正反轉控制。試用低壓電器設計控制電路，并完成操作。要求按下SB2電動機正轉，按下SB1停止。按下SB3電動機反轉，按下SB1停止。電動機穩定運行的頻率為30HZ，斜坡上升時間和下降時間均為10s。數字輸入控制端口參數參數號出廠值設置值說明P000311設用戶訪問級為標準級P000407命令和數字I/OP070022命令源選擇由端子排輸入P000312設用戶訪問級為擴展級P000407命令和數字I/OP070111ON接通正轉，OFF停止P070212ON接通反轉，OFF停止P000311設用戶訪問級為標準級P0004010設定值通道和斜坡函數發生器P100021由MOP（電動電位計）輸入設定值P108000電動機的最低運行頻率（Hz）P10825050電動機運行的最高頻率（Hz）P11201010斜坡上升時間（s）P11211010斜坡下降時間（s）P000312設用戶訪問級為擴展級P0004010設定通道和斜坡函數發生器P1040530設定鍵盤控制頻率23.使用變頻器有哪些注意事項。答：變頻器不是在任何情況下都能正常使用，因此用戶有必要對負載、環境要求和變頻器有更多了解。1）負載類型和變頻器的選擇：電動機所帶動的負載不一樣，對變頻器的要求也不一樣。2）長期低速動轉，由于電機發熱量較高，風扇冷卻能力降低，因此必須采用加大減速比的方式或改用6極電機，使電機運轉在較高頻率附近。3）變頻器安裝地點必需符合標準環境的要求，否則易引起故障或縮短使用壽命；變頻器與驅動馬達之間的距離一般不超過50米，若需更長的距離則需降低載波頻率或增加輸出電抗器選件才能正常運轉。24.填空題1）在電氣原理圖中，電器元件采用（展開）的形式繪制，如屬于同一接觸器的線圈和觸點分開來畫，但同一元件的各個部件必須標以（相同的文字符號）。當使用多個相同類型的電器時，要在文字符號后面標注（不同的數字序號）。2）電氣原理圖中所有的電器設備的觸點均在常態下繪出，所謂常態是指電器元件沒有通電或沒有外力