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机电传动控制习题集
一、填空题
1、凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换、和调节目的的电气元件统称为电器。
2、电器按工作电压等级分为低压电器和高压电器。
3、低压电器是指，工作电压在交流1200V或直流在1500V以下的各种电器。
4、高压电器是指，工作电压在交流1200V或直流在1500V以上的各种电器。
5、电器按用途分为控制电器、主令电器、保护电器、配电电器和执行电器。
6、电器按工作原理分为电磁式电器和非电量控制电器。
7、电磁式电器大多主要由感测部分（电磁机构）和执行部分（触头系统）组成。
8、电磁机构是电磁式电器的感测部分，它的主要作用是将电磁能量转换为机械能量，带动触头动作，从而完成接通和分断电路。
9、电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁等组成。
10、常用的磁路结构分为衔铁沿棱角转动的拍合式铁心、衔铁沿轴转动的拍合式铁心、衔铁直线运动的双E型直动式铁心。
11、电磁式电器分为直流和交流两大类，都是利用电磁感应原理制成。
12、吸引线圈的作用是将电能转换成磁场能量。
13、所谓电磁铁的吸力特性，是指电磁吸力Fat随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线。
14、所谓电磁铁的反力特性，是指反作用力Fr随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线。
15、交流电磁铁装短路环的作用是消除振动和噪声。
16、电器的触头主要有桥式触头和指形触头两种结构型式。
17、常用的灭弧方法有电动力灭弧、磁吹灭弧、窄缝灭弧和栅片灭弧四种。
18、常用的开关电器主要有刀开关、转换开关、断路器和漏电保护断路器。
19、刀开关由操作手柄、触刀、静插座和绝缘底板组成。
20、刀开关按刀数分为单极、双极和三极。
21、转换开关又称组合开关。
22、断路器俗称自动开关，是用于低压配电电路不频繁通断控制，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，是低压配电线路中应用广泛的一种保护电器。
23、漏电保护断路器是一种安全保护电器，在电路中作为触电和漏电保护之用。
24、熔断器是用于配电线路的严重过载和断路保护。
25、熔断器的安秒特性是指熔断器的熔断时间与熔断电流的关系曲线。
26、熔断器的类型主要有：插入式、螺旋式、封闭管式和新型熔断器四种。
27、选择熔断器时，其额定电压应大于或等于线路的工作电压。
28、熔体额定电流电流的大小与负载的大小及性质有关。
29、主令电器是自动系统中专用于发布控制指令的电器。
30、主令电器按作用分为控制按钮、位置开关、万能转换开关和主令控制器等。
31、行程开关是一种利用生产机械的某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。
32、接近开关又称无触点行程开关，是以不直接接触方式进行控制的一种位置开关。
33、万能转换开关是一种多档位、控制多回路的组合开关，用于控制电路发布控制指令或用于远距离控制。
34、接触器能频繁地接通或断开交直流主电路，实现远距离自动控制。
35、接触器有交流接触器和直流接触器两类。
36、继电器是根据某种输入信号接通或断开小电流控制电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。
37、继电器按输出形式分为有触点和无触点两类。
38、继电器按用途分为控制用和保护用继电器。
39、时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通和断开的自动控制电器。
40、时间继电器按延时方式分为通电延时型和断电延时型两类。
41、热继电器是利用电流的热效应原理实现电动机的过载保护，具有反时限保护特性。
42、速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制，主要由转子、定子和触头三部分组成。
43、电气系统图一般有三种：电气原理图、电器布置图、电气安装接线图。
44、国家标准局颁布的GB4728-84表示“电器图用图形符号”、GB6988-87表示“电气制图”和GB7159-87表示“电气技术中的文字符号制订通则”。
45、绘制电气原理图时一般按主电路和辅助电路两部分进行绘制。
46、三相笼型异步电动机一般有全压起动和减压起动两种方式。
47、常用的减压起动有定子串电阻、星形-三角形换接、自耦变压器及延边三角形起动。
48、三相笼型异步电动机制动方法有机械制动和电气制动两大类。
49、三相笼型异步电动机电气制动方法有反接制动和能耗制动两大类。
50、反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。
51、所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相电源之后，定子绕组上加一个直流电压，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。
52、电气控制系统中常用的保护环节有短路保护、过载保护、零电压及欠电压保护及弱磁保护等。
53、常用的断路保护元件有熔断器和断路器等。
54、组合机床是由一些通用部件及少量专用部件组成的高效率自动化或半自动化的专用机床。
55、组合机床中使用的通用部件，按其功能分为动力部件、支承部件、传动部件和控制部件等。
56、PLC按结构形式分为整体式和模块式PC。
57、PLC按I/O点数和存储容量分为小型、中型和大型。
58、PLC按功能分为低档机、中档机和高档机。
59、PLC的主机是由CPU、存储器、I/O单元和电源单元组成。
60、PLC的存储器分程序存储器和用户（应用软件）存储器、数据存储器。
61、PLC控制系统主要由I/O扩展模块和扩展单元、I/O特殊功能模块、编程器及外围设备等组成。
62、输入接口电路的输入方式有直流输入、交流输入和交直流输入三种。
63、PC的编程器主要由键盘、显示屏、工作方式选择开关和外存储器接口等部件组成。
64FX2系列PC的输入继电器X的作用是专用于接收和存储外部开关量信号，它能提供无数对常开、常闭触点用于内部编程。
65、FX2系列PC的输出继电器Y有两个作用，其一是提供无数对常开、常闭触点用于内部编程，其二是能提供一副常开触点驱动外部负载。
66、FX2系列PC的定时器T都是通电延时型，可以用程序方式获得断电延时功能。
67、任何一种继电器控制系统都是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成。
68、通常PLC一个扫描周期分三个阶段进行，即输入采样、用户程序执行阶段和输出刷新，三个阶段周期重复循环进行。
69、PLC的编程语言有梯形图、指令表、顺序功能图、级式、逻辑图和高级编程语言。
70、SET和RST指令分别表示置位和复位的含义。
二、画出低压电器的符号
1、熔断器 2、接触器 3．按钮
4．断路器 5．接近开关 6．热继电器
7．行程开关 8．通电延时时间继电器 9.断电延时时间继电器
10．转换开关 11． 刀开关
12、万能转换开关 13、速度继电器
三、原理分析题
1、分析下图三相笼型异步电动机的正反起动控制过程，说明控制线路工作原理，要求分析简洁。
（1）正转起动按钮SB2的常开触头用来使正转接触器KM1的线圈瞬时通电，其常闭触头则串联在反转接触器KM2线圈的电路中，用来使之释放。（2）反转起动按钮SB3也按SB2同样安排，当按下SB2或SB3时，首先是常闭触头断开，然后才是常开触头闭合。（3）这样在需要改变电动机运转方向时，就不必按SBl停止按钮了，可直接操作正反转按钮即能实现电动机运转情况的改变。（4）线路中既有接触器的互锁，又有按钮的互锁，保证了电路可靠地工作，为电力拖动控制系统所常用。
评分标准：（1）点占2分，（2）、（3）、（4）点各占1分。 说明：用控制流程答题也行。
2、分析下图时间继电器控制双速电动机控制线路的工作原理，要求分析简洁。
解：（1）当开关SA扳到中间位置时，电动机处于停止。（2）如把SA扳到标有“低速”的位置时，接触器KM1线圈获电动作，电动机定子绕组的三个出线端U1、V1、Wl与电源相连接，电动机定子绕组联成三角形，以低速运转。（3）如把SA扳到标有“高速”的位置时，时间继电器KT线圈首先获电动作，它的常开瞬动触头KT瞬时闭合，接触器KMl线圈获电动作，使电动机定子绕组联成三角形，首先以低速起动。经过一定的整定时间，时间继电器KT的常闭触头延时断开，接触器KM1线圈断电释放，时间继电器KT的延时常开触头延时闭合，接触器Km线圈获电动作，紧接着KM3接触器线圈也获电动作，使电动机定子绕组联成双星形，以高速运转。 评分标准：（1）点占1分，（2）、（3）点各占2分。。 说明：用控制流程答题也行。
3、说明下列电气控制原理图中的各个保护环节。
解(1)短路保护——熔断器FU1和FU2;
(2)过载保护——热继电器FR；
(3)过电流保护——过电流继电器KI1、KI2;
(4)零压保护——中间继电器KA；
(5)欠电压保护——欠电压继电器KV；
(6)连锁保护——通过KMl和KM2互锁点实现。
评分标准：答对5点即可。每点占1分。
4、说明实现双延时功能的PC控制线路工作原理。
解：工作原理：(1) 当X002接通时，T0开始定时，同时Y001为ON；（2）0.8秒后T0常开触点闭合，常闭触点打开，T1开始定时，同时Y001为OFF；（3）0.6秒后，T1常闭触点打开，T0线圈断电，其常闭触点闭合，常开触点打开，Y001又为ON；同时，T1线圈失电，其常闭触点闭合。（4）一个周期后，T0线圈重新得电，如此重复执行，在Y001上就可得到特定通断间隔的输出。（5）T0决定通电延时时间，T1决定断电延时时间。
评分标准：每点占1分。
5、简要说明三相异步电动机单向反接制动的控制线路的工作原理。
解：（1）起动时，按下起动按钮SB2，接触器KMl通电并自锁，电动机M通电起动。
（2）在电动机正常运转时，速度继电器KS的常开触头闭合，为反接制动作好了准备。
（3）停车时，按下停止按钮SBl，常闭触头断开，接触器KMl线圈断电，电动机M脱离电源，由于此时电动机的惯性转速还很高，KS的常开触头依然处于闭合状态，所以SBl常开触头闭合时，反接制动接触器KM2线圈通电并自锁，其主触头闭合，使电动机定子绕组得到与正常运转相序相反的三相交流电源，电动机进入反接制动状态，转速迅速下降，当电动机转速接近于零时，速度继电器常开触头复位，接触器线圈电路被切断，反接制动结束。
评分标准：（1）、（2）点各1分，（3）点3分。
说明：用控制流程答题也行。
6．说明三相异步电动机△—Y换接减压启动控制线路的工作原理。
解：（1）合上总开关QS，按SB2起动按钮，KT、KM3通电吸合，KM3触点动作使KMl也通电吸合并自锁，电动机M接成星形减压起动；
（2）随着电动机转速的升高，起动电流下降，这时时间继电器KT延时到其延时常闭点断开，因而KM3断电释放，KM2通电吸合，电动机M接成三角形正常运行；
（3）这时时间继电器也断电释放。
评分标准：（1）、（2）点各2分，（3）点1分。 说明：用控制流程答题也行。
7．下图为机械滑台具有一次工作进给的控制线路，说明其一个自动循环电路的控制过程。
评分标准：平均每二节点占1分。
8．说明实现单按钮启停功能的PC控制线路工作原理。
工作原理：（1）当X000接通时，M100为ON，同时M101为ON；
（2）在下一个扫描周期时M101动断触点打开，使M100为OFF，即M100只能为ON，保持一个扫描周期。
（3）所以，虽然Y001动合触点闭合，但M102不能为ON，使Y001保持ON状态，同时为M102为ON作准备；
（4）当X000第二次接通时，M100又为ON，保持一个扫描周期，使M102为ON，保持一个扫描周期，Y001变为OFF。
（5）当X000再次为ON时，重复上述过程。
评分标准：每一要点1分。
9．说明实现闪光电源振荡电路的PC控制工作原理。
工作原理：(1) 当X002接通时，T0开始定时，同时Y001为ON；（2）0.8秒后T0常开触点闭合，常闭触点打开，T1开始定时，同时Y001为OFF；（3）0.6秒后，T1常闭触点打开，T0线圈断电，其常闭触点闭合，常开触点打开，Y001又为ON；同时，T1线圈失电，其常闭触点闭合。（4）一个周期后，T0线圈重新得电，如此重复执行，在Y001上就可得到特定通断间隔的输出。（5）T0决定通电延时时间，T1决定断电延时时间。
评分标准：每点占1分。
10、简要说明三相异步电动机定子串电阻减压起动控制线路的工作原理。
解：（1）合上电源开关QS，按起动按钮SB2，KMl得电吸合并自锁，电动机串电阻R起动；
（2）接触器KMl得电同时，时间继电器KT得电吸合，其延时闭合常开触点的延时闭合使接触器KM2不能得电； （3）经一段延时后，KM2得电动作，将主回路电阻R短接，电动机在全压下进入稳定正常运转。
（4）接触器KM2得电后，其常闭触点将KMl及KT的线圈电路切断失电，同时KM2自锁
评分标准：（1）、（3）、（4）点各1分，（2）点2分。
11、说明接触器控制双速电动机控制线路的工作原理。
解：（1）先合上电源开关QS，按下低速起动按钮SB2，低速接触器KMI线圈获电，互锁触头断开，自锁触头闭合，KMl主触头闭合，电动机定子绕组作三角形连接，电动机低速运转。
（2）如需换为高速运转，可按下高速起动按钮SB3，于是低速接触器KM1线圈断电释放，主触头断开，自锁触头断开、互锁触头闭合，几乎同时高速接触器KM2和KM3线圈获电动作，主触头闭合，使电动机定子绕组联成双星形并联，电动机高速运转。
（3）因为电动机的高速运转是KM2和KM3两个接触器来控制的，所以把它们的常开辅助触头串联起来作为自锁，只有当两个接触器都吸合时才允许工作。
评分标准：（1）、（2）点各2分，（3）点1分。说明：用控制流程答题也行。
12、下图为机械滑台具有正反向工作进给的控制线路，说明其一个自动循环电路的控制过程。
13．说明实现断电延时功能的PC控制线路工作原理。
工作原理：(1)当X002为ON时，Y001瞬时为ON，并且自锁；(2)此时虽然Y001的动合触点闭合，但由于X002动断触点为OFF，定时器线圈TIM00无法接通；(3)当X002为OFF时，TIM线圈接通，开始定时，经5S后，当前值为0，产生输出，其动断触点打开，使Y001断电。
评分标准：（1）点占1分，（2）、（3）点各占2分。
14、说明可逆运行的反接制动控制线路的正向起动和制动的工作原理
评分标准：正向起动2分，制动3分。
15、在下图电动机连续运转控制电路中已装有接触器KM，为什么还要装一个刀开关QS？他们的作用有何不同？
[答]接触器KM是控制电动机起、停的电器，而刀开关QS是隔离开关，它的作用是在检修时隔离电源以保安全，两者不能互相替代。
16、在下图中，如果将刀开关下面的三个熔断器改接到刀开关上面的电源线上是否合适？为什么？
[答]通常熔断器安装在刀开关的下方，是为了在更换熔丝时便于与电源隔离以确保安全，如果将刀开关下面的三个熔断器改接到刀开关上面的电源线上，则在更换熔丝时将带电操作，因此从安全方面考虑是不合适的。

四、PLC程序转换题。
1．根据下列指令表程序，画出对应的梯形图。
解：
评分标准：平均每一编程器件的在梯形图中的正确位置占1分。
2．根据下列梯形图，写出对应的指令表程序。
解：
评分标准：0～5行2分、6～11行、14～28行各4分
0 LD X000
1 OR X001
2 ORI M100
3 OUT Y000
4 LD X002
5 OR M101
6 LD X003
7 ORI X004
8 ANB
9 OUT M101
3．根据下列指令表程序，画出对应的梯形图。
评分标准：每一梯级占5分。
4．根据下列梯形图，写出对应的指令表程序。
评分标准：平均每5行语句2分。
5．根据下列指令表程序，画出对应的梯形图。
0 LD X0 1 AND X1 2 LDI X2 3 AND X3
4 ORB 5 LDI X4 6 AND X5 7 LD X6
8 ANI X7 9 ORB 10 ANB 11 OR X10
12 OUT Y30 13 END
评分标准：平均每一编程器件的在梯形图中的正确位置占1分。
6、根据下列梯形图，写出对应的指令表程序。
7、根据下列梯形图，写出对应的指令表程序。

五、电气控制设计题（每小题10分，共20分）
1．一运料小车由一台笼型异步电动机拖动要求：（1）小车运料到位自动停车；（2）延时一定时间后自动返回；（3）回到原位自动停车。试画出控制电路。并说明工作原理。
工作原理：QS+ — SB2 — KM1+ —M转动，到位压下SQ1 —M停转，KT+ — 延时到 —KM2+ — M反转—到位压下SQ2，M停。
评分标准：原理图共7分，少SQ1扣1分，少SQ2扣1分，少保护环节扣一分，少KM1与KM2分别扣一分。工作原理3分：每3步为1分。
2．设计一个电气控制线路，要求第一台电机起动后，第二台电机才能起动；第二台电机停止后，第一台电机才能停止。
3．设计一电气控制线路，要求第一台电动机起动10s后，第二台电动机自行起动，运行5s后，第一台电动机停止并同时使第三台电动机起动。再运行15s，第一台电机停止。
4．画出一种实现电动机点动控制及连续运转控制的控制线路。
评分标准：（1）主电路占4分，控制电路占6分；（2）控制电路画出（a）、(b)、(c)中任一个即可。
5．设计一电气控制线路。有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动。其动作要求如下：
1）起动时要求按M1M2M3顺序起动。2）停车时要求按M3M2M1顺序停车。3）上述动作要求有一定时间间隔。
6．为两台异步电动机设计一个控制线路，其要求如下：
1）两台电动机互不影响地独立操作。 2）能同时控制两台电动机的起动和停止。
3）当一台电动机发生过载时，两台电动机均停止。
7、某水泵由一台三相笼型异步电动机拖动，按下列要求设计电气控制电路：
1）采用Y-Δ减压起动；
2）三处控制电动机的起动和停止；
3）要有必要的保护环节。
评分标准：Y-Δ减压起动占3分，保护环节占1分。
第一处SB1、SB4控制、第二处SB2、SB5控制，第三处SB3、SB6控制（各2分）（共6分）
8、试画出异步电动机既能正转连续运行，又能正、反转点动的控制线路