机床电气控制技术复习资料.doc

《机械设备电器控制》综合复习资料
一、判断题
1．电气原理图用于表示各元器件的安装位置。 （× ）
2．按钮和行程开关具有相同的工作原理，可互换使用。 （× ）
3．交直流接触器是按线圈的电源划分的。 （√ ）
4．熔断器具有过载保护功能。 （√ ）
5．无反馈的调速系统比有反馈的调速系统的调速范围广。 （× ）
6．恒功率电机的输出转矩随着转速的增加而减少。 （√ ）
7．交流电动机的调速是指最高与最低转速之比。 （× ）
8．变频调速是目前最为常用的交流电动机调速方法。 （ √ ）
9．电压微分负反馈可以改善系统的运行精度。 （ √ ）
10．接触器的线圈可以串联相接。 （× ）
11、调速范围是指可调最高速度与最低速度之差。 （× ）
12、恒转矩直流电机的输出功率随着转速的增加而减少。 （× ）
13、改变交流电机的供电频率，可以实现电机调速。 （√ ）
14、机械调速方法比电气调速方法更易实现无级调速。 （× ）
15、在电机控制电路中按钮可以实现自锁控制。 （× ）

二、选择题
1．能够实现交流电机自动循环控制的元器件是 B 。
A.闸刀开关；B. 形程开关；C. 转换开关。
2．直流接触器是指 C 的器件。
A. 用于传送直流电；B. 用于传送交流电；C. 控制线圈为直流电。
3．通电后不能立即动作的器件是 C 。
A. 接触器；B. 中间继电器；C. 时间继电器。
4．设计交流电动机正反转控制电路时，要求所设计的电路具有 B 。
A. 自锁功能；B. 互锁功能；C. 联锁功能。
5．在绘制电气原理图时，要求所画电路元件处于 B 。
A. 通电状态；B. 未通电状态；C. 无要求。
6．用于交流电动机过载保护的器件是 B 。
A. 时间继电器；B. 热继电器；C. 中间继电器。
7．对于同一台交流电动机采用星形接法时的转速比采用三角形接法时的转速 B 。
A. 高；B. 低；C. 相同。
8．在直流电动机控制线路中为了防止过载堵转造成电动机的损坏，通常采用
C 控制线路。
A. 电压负反馈；B. 电流正反馈；C. 电流截止负反馈。
9．具有短路保护功能的器件是 B 。
A. 形程开关；B. 自动空气开关；C. 按钮。
10．在电器控制线路中，当要求多个电动机按顺序依次运行时，通常采用 C 。
A. 联锁控制；B. 自锁控制；C. 互锁控制。
11．电气调速与机械调速相比具有 A 等优点。
A. 机械结构简单，调速范围广；B. 机械结构复杂，调速范围广；C. 机械结构简单，调速范围窄。
12．在直流电动机控制线路中采用电流截止负反馈 C 情况下产生的冲击电流
。
A. 仅限制起动；B. 仅限制堵转；C. 既可限制起动，又可限制堵转。
13．选择熔断器时应考虑的核心技术参数是 C 。
A. 熔断器的种类型；B. 熔断器的额定电压；C. 熔断器的额定电流。
14．具有自锁功能的器件是 A 。
A. 按钮；B. 刀开关；C. 形程开关。
15．在需要多个按钮同时动作方能启动设备的控制线路中要求 A 。
A. 这些按钮串联；B. 这些按钮并联；C. 这些按钮既有串联，又有并联。
16．通常要求控制交流电机正、反转的接触器间具有 C 功能。
A. 联锁；B. 自锁；C. 互锁。
17．直流电机与交流电机相比具有 A 等优点。
A. 调速性能好，体积小；B. 调速性能好，体积大；C. 调速性能差，体积小。
18．具有短路保护功能的器件是 C 。
A. 继电器；B. 接触器；C. 自动空气开关。
19．在采用动合按钮实现长动控制的电路中要求 C 。
A.被控接触器的一个动合触点与该按钮串联；B. 被控接触器的一个动断触点与该按钮并联；C. 被控接触器的一个动合触点与该按钮并联。
20．直流电机的开环调速系统比闭环调速系统的调速范围 B 。
A. 窄；B. 宽；C. 一样。
21．停电后可以断开机床供电线路的器件是 A 。
A. 空气开关；B. 接触器；C.热继电器。
22．目前应用最为广泛的交流电机调速方式是 A 。
A. 变频调速；B. 变转差率调速；C. 变极调速。
23．用于确定电气元件在控制柜中实际位置的图为 C 。
A. 电气原理图；B. 电气接线图；C. 电气安装图。
24．脉宽调制技术 C 。
A. 只可用于交流电机调速；B. 只可用于直流电机调速； C. 既可用于直流电机，又可用于交流电机调速

三、简答题
1、试叙“自锁”、“互锁”的含义？并举例说明各自的作用。
　答：自锁：利用接触器自身常开触点来维持接触器连续通电。电动机的连续运转控制。
互锁：利用接触器或继电器的常闭触点，在一条支路通电时保证另一条支路断电。电动机的正反转控制。
2、何谓“长动”和“点动”控制？二者有何区别？
答：点动控制是指按下按钮电动机得电起动运转，松开按钮电动机失电直至停转。
长动控制（亦称连续控制）是指按下按钮后，电动机通电起动运转，松开按钮后，电动机仍继续运行，只有按下停止按钮，电动机才失电直至停转。
长动与点动主要区别在于松开起动按钮后，电动机能否继续保持得电运转的状态。如果所设计的控制线路能满足松开起动按钮后，电动机仍然保持运转，即完成了长动控制，否则就是点动控制。
3、机床电气控制线路设计通常包含哪些内容？
答：一般机床电气控制系统设计应包括以下设计内容。
（1）拟定机床电气设计的任务书(技术条件)；
（2）确定电气传动控制方案，选择电动机；
（3）设计电气控制原理图；
（4）选择电气元件，并制订电气元件明细表；
（5）设计机床操作台、电气柜及非标准电气元件；
（6）设计机床电气设备布置总图、电气安装图，以及电气接线图；
（7）编写电气说明书和使用操作说明书。
以上电气设计各项内容，必须以有关国家标准为纲领，可根据机床总体技术要求和控制线路的复杂程度不同，以上内容可增可减，某些图样和技术文件可适当合并或增删。
4、举例说明由于自动控制技术的引入给机械设计或制造领域带来了哪些益处？
答：在机床电气控制方面，最初采用手动控制，如少数容量小、动作单一的机床，使用手动控制电器直接控制。后来由于切削工具、机床结构的改进，切削功率的增大，机床运动的增多，手动控制已不能满足要求，于是出现了以继电器—接触器为主的控制电器所组成的控制装置和控制系统这种控制系统，可实现对机床的各种运动的控制，如起停、反转、改变速度等的控制。它们的控制方法简单直接、工作稳定可靠、成本低，使机床自动化迈进了一大步。
5、何谓短路保护？何谓过载保护？二者是否可以互相代替？
答：1.防止主电源线路因过载导致保护器过热损坏而采取的保护措施称为过载保护
2. 防止主电源线路因电源相间或对地短路时因电流过大而损坏电气设备采取的保护措施称为短路保护。
3.二者不能相互代替。
6、简述机械调速和电气调速的特点。？？？
答：机械有机调速通常不能保证最有利的切削速度，此外，对机械系统比较复杂的机床还会降低其工作的精度和增加机床造价。
电气无极调速系统调速范围宽、控制灵活，还可以实现远距离操作。
7、简述直流电机速度负反馈的特点。？？？
答：直流电机转速负反馈的引入,可大大提高电机运转的稳定性,并使电机在运转时的机械特性变硬。
8．何谓电气原理图？何谓电气接线图？各有何功能？
答：电气原理图是用来表明设备电气的工作原理及各电器元件的作用，相互之间的关系的一种表示方式。 运用电气原理图的方法和技巧，对于分析电气线路，排除机床电路故障是十分有益的。电气原理图一般由主电路、控制电路、保护、配电电路等几部分组成。
电气设备接线图表示各电气设备之间实际接线情况。电气设备安装图和接线图是用于安装接线、检查维修和施工的。

9．简述直流调速系统中转速负反馈的特点。
答：1、利用被调量的负反馈进行调节，也就是利用给定量与反馈量之差（即误差）进行控制，使之维持被调量不变（接近不变）。
2、为了尽可能维持被调量不变，减少静态误差，这样就得使误差量变得很小。要使误差量很小，而还希望晶闸管输出整流电压足够大，使之能够补偿负载变化所引起的转速降落，这就要求系统的放大倍数要很大才行。因此在晶闸管触发电路之前通常接入一个高放大倍数的放大器。放大倍数越大调节系统的准确度就越高。静差度就越小。
10．机床中上常用的调速方法有哪些？各有何特点？
答：1、机械有极调速系统 机械有机调速通常不能保证最有利的切削速度，此外，对机械系统比较复杂的机床还会降低其工作的精度和增加机床造价。
2、电气和机械有极调速系统 采用单速电动机时，变速箱的尺寸大，轴和齿轮用的最多，但是多速电动机比单速电动机价格上贵得多。因此，如果应用多速电动机之后，在减少机床变速箱方面效果不显著或成本上没有降低的话，那么采用单速电动机是合理的。
3、电气无极调速系统调速范围宽、控制灵活，还可以实现远距离操作。
11．简述分析机床电气控制系统时要考虑的问题。
答：1、要了解机床的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。
2、弄清各电动机的安装部位、作用、规格和型号。
3、初步掌握各种电气的安装部位、作用以及各操纵手柄、开关、控制按钮的功能和操纵方法。
4、注意了解与机床的机械、液压发生直接联系的各种电器的安装部位及作用。如：行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等。
5、分析电气控制系统时，要结合说明书或有关的技术资料对整个电气线路划分成几个部分逐一进行分析。
12．常用的电动机控制线路的保护方法有哪些？对其中两种保护方式的功能进行举例说明。
答：电气控制系统中常用的保护环节有过载保护、短路电流保护、零点压和欠电压保护以及弱磁保护等。
过载保护：常用的过载保护元件是热继电器。热继电器可以满足这样的要求：当电动机为额定电流时，电动机为额定温升，热继电器不动作，在过载电流较小时，热继电器要经过较长时间才动作，过载电流较大时，、
热继电器则经过较短时间就会动作。
短路保护：常用的短路保护元件有熔断器和自动开关。1、熔断器的熔体串联在被保护的电路中，当电路发生短路或严重过载时，它自动熔断，从而切断电路，达到保护的目的。2、自动开关保护，他有短路、过载和欠压保护，这种开关能在线路发生上述故障时快速的自动切断电源。
弱磁保护：弱励磁保护是通过电动机励磁回路串入弱磁继电器（电流继电器）来实现的，在电动机运行中，如果励磁电流消失或降低很多，弱磁继电器就释放，其触点切断主回路接触器线圈的电源，使电动机断电停车。
13、鼠笼型异步电动机在什么情况下采用降压启动？几种降压启动方法各有何优缺点？
答：较大容量的笼型异步电动机一般都采用降压起动的方式起动。
星-三角降压起动的方法仅适用于在正常运行时，电动机定子绕组是联成三角形的，且每相绕组都有两个引出端子的三项笼型异步电动机。
定子串电阻降压启动的方法由于不受电动机接线形式的限制，设备简单，所以在中小型生产机械上应用广泛。但是，定子串电阻降压启动，能量损耗较大。
补偿器降压起动适用于容量较大和正常运行时定子绕组接成Y形、不能采用Y-△起动的笼型电动机。这种起动方式设备费用大，通常用来起动大型和特殊用途的电动机，机床上应用得不多。
14、简述机床电气控制系统的发展现状。
答：近年来，可编程序控制器（PC）在工业过程自动化系统中应用日益广泛。可编程序控制器将成为生产机械设备中开关量控制的主要电气控制装置。提高机床的加工精度是当前机床发展的重要课题，目前正在发展以原子直径为单位的精细加工，也称为超精度加工。这种加工技术开辟了新的加工领域，如激光加工化学加工等，这样又扩大了机床的范畴。在一般数控机床的基础上，近年来加工中心机床（MC）有了很大发展。形成一个以工件为中心的多工序自动加工机床。自适应数控机床，是一种按照加工过程所发生的变化，自动调整到最佳切削条件的一种数控机床在工业发达国家现已有自适应数控车床、铣床、磨床、钻床及电加工机床等。计算机数控制是现代数控的基本形式。在计算机数控发展的同时，计算机群控系统也在发展。出现了计算机群控系统。自动化进一步发展，是连结生产中各个环节，实现传送各种物质材料的自动化。这就是把一群数控机床用自动传送连结起来，并在计算机统一控制之下形成一个管理和制造相结合的生产整体，这就是柔性制造系统（FMS）.
15、何谓能耗制动？何谓反接制动？各有何特点？
答：所谓能耗制动，即在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用已达到制动的目的。
能耗制动的不足，是在制动过程中，随着电动机转速的下降，拖动系统动能也在减少，于是电动机的再生能力和制动转矩也在减少，所以在惯性较大的拖动系统中，常会出现在低速时停不住，而产生“爬行”现象，从而影响停车时间的延长或停位的准确性；仅适用一般负载的停车，但有较大能量损耗，停位不准确，然而电路简单，价格较低；
反接制动实质上是改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序，产生与转子转动方向相反的转矩，因而起制动作用。
反接制动时，旋转磁场的相对速度很大，定子电流也很大，因此制动效果显著。但在制动过程中有冲击，对传动部件有害，能量消耗较大。故用于不太经常起制动的设备，如铣床、镗床、中型车床主轴的制动。
16、常用的电气设备图有哪几种？各有何功用？
答：常用的电气设备图有1、电器原理图
电气原理图是用来表明设备电气的工作原理及各电器元件的作用，相互之间的关系的一种表示方式。 运用电气原理图的方法和技巧，对于分析电气线路，排除机床电路故障是十分有益的。
2、电气设备安装图
表示各种电气设备在机床机械设备和电气控制柜的实际安装位置。
3、电气设备接线图
表示各电气设备之间实际接线情况。
17、简述机床电器设计的基本要求。
答：1、熟悉所设计机床的总体技术要求及工作过程。2、了解所设计机床的工作条件、电源及测量仪表等情况。3、依据总体技术要求，通过技术经济分析，选择出最佳的传动方案和控制方案。4、设计结构简单、工作可靠、方便、耐用。5、保证使用安全。
18．何谓电气原理图？绘制电气原理图时应遵循哪些原则？
电气原理图是用来表明设备电气的工作原理及各电器元件的作用，相互之间的关系的一种表示方式。
绘制电气原理图的一般原则：1、电气控制线路分主电路和控制电路。主电路用粗线绘出，而控制线路用细线画。一般主电路画在左侧，控制电路画在右侧。2、电气控制线路中，同一电器的各导电部件如线圈和触点常常不画在一起，但用同一文字标明。3、电气应是未通电时的状态。
19．交流电动机的调速方法有哪些？各有何特点？
答：交流电动机的调速方法有变级调速、变转差率调速和变频调速。
变频调速具有高效率、宽调速范围和高精度的调速性能，因此变频调速是交流电动机的一种比较理想的调速方法。
变极调速由于结构复杂，变极电机的效率比常规的通用电机要稍低一些。优点是投资较少。
变转差率调速其结构简单，价格便宜，但转差功率损耗在电阻上，效率随转差率增加等比下降，故这种方法目前一般不被采用。
20．简述直流电机转速负反馈调速系统的特点。

四、分析题
1. 分析如上的电路图是否合理？如不合理，请予以改正。(a)
K2
KM
K1
K3
K2
(b)
KM
KM
SB1
SB2
KM1
KM2
(c)
KM3
K1
K1

2. 分析如下的电路图设计是否合理？如不合理，请予以改正。
K1
K1
K2
K3
K
(b)
K1
K2
K
K1
(a)
KM
KM
SB2
SB1

(c)

五、1.一交流电动机的控制线路图如下图所示，请分析说明该控制线路的工作原理。
u
v

KR
w
v
u

SB1
KM1
SB2

KM2
K1

KT1
KM1
FU

K2

SB3

K2
KM1
KM2

KM2
KM2
KM1

KT2

K1

KT1
K1
3
KR

KM2

K1
M
3～

KT2
KM1
K2

K2

答：此控制电路功能为电机在时间继电器控制下的正反转交替运行方式。当按下SB2时，KM1接触器得电、KT1时间继电器线圈得电，KM1主触点闭合、常开辅助触点闭合自保，电机正向运行，KT1的通电延时闭合辅助触点延时一段时间后闭合，k1中间继电器得电，k1常闭辅助触点瞬时断开，KM1接触器线圈失电，电机正转停止运行后，k1的常开辅助触点闭合，KM2接触器线圈得电、时间继电器KT2得电，常开辅助触点闭合自保，KM2主触点闭合，电机反转。时间继电器KT2的通电延时闭合触点延时一段时间后闭合，k2中间继电器线圈得电，k2常闭辅助触点瞬时断开，KM2接触器线圈失电，KM2主触点断开，电机反转停止。K2常开辅助触点闭合，KM1接触器线圈得电，主触点闭合，电机正向运行。重复上述运行。

2. 两台交流电动机的控制线路图如下图所示，请分析说明该控制线路的工作原理。
答：此控制电路是电机正反双重互锁控制电路，采用按钮SB2、SB3的双重互锁及接触器辅助触点的互锁功能。
u
v
w
M
～
KR
KM1
KM2
SB1
SB2
KM1
KM2
KR
KM1
SB3
KM1
KM2
KM2
u
v

六、设计题
1. 设计两台异步电动机的M1和M2的控制电路，具体要求是：
(1) 电动机M1启动后，电动机M2才能启动；
(2) 当一台电动机发生过载时，两台电动机同时停车；
（3）电动机M2停止后，电动机M1才能停止；
(4) 电路具有短路和过载保护功能。

2. 为两台三相异步电动机设计一个控制电路，具体要求是：
（1） 两台电动机能互不影响地独立操作起动和停车；
（2） 能同时控制两台电动机的起动与停止；
（3） 当一台电机发生过载时，两台电动机同时停车；
（4） 第一台启动10s后第二台才可以启动。

3. 设计A、B两台三相交流电动机的控制电路，具体要求是：
(1) A电动机的控制线路可进行点动和长动控制；
(2) A电动机采用星三角降压启动，B电动机反接制动；
(3) 两台电动机既可以单独关闭，又可以同时关闭；
(4) 具有短路和过载保护功能。