电气控制与PLC原理及应用——西门子S7-1200PLC习题答案完整版.docx

第1章常用低压控制电器

习题与思考题

1.何谓电磁式电器的吸力特性与反力特性?吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配

合关系?

答：不同的电磁机构，有不同的吸力特性。电磁机构动作时，其气隙δ是变化的，

FαB2cφ2。

.对于直流电磁机构：其励磁电流的大小与气隙无关，衔铁动作过程中为恒磁动势工作，

根据磁路定律D=(IN/R,,)α(1/R。),式中R。为气隙磁阻，则

Fxφ2α(1/R,,)2x(1/δ)},电磁吸力随气隙的减少而增加，所以吸力特性比较陡峭。

对于交流电磁机构：设线圈外加电压U不变，交流电磁线圈的阻抗主要决定于线圈的

电抗，若电阻忽略不计，则U≈E=4.44fDN,则①=U/(4.44fN),当电压频率f、线

圈匝数N、外加电压U为常数时，气隙磁通φ也为常数，即励磁电流与气隙成正比，衔铁动作过程中为恒磁通工作，但考虑到漏磁通的影响，其电磁吸力随气隙的减少略有增加，所

以吸力特性比较平坦。

为了保证衔铁能牢固吸合，反作用力特性必须与吸力特性配合好。在整个吸合过程中，

吸力都必须大于反作用力，即吸力特性高于反力特性，但不能过大或过小，吸力过大时，动、

δ

1-直流电磁铁吸力特性：2-交流电磁铁吸力特性；3-反力特性

答案图1.1

静触头接触时以及衔铁与铁心接触时的冲击力也大，会使触头和衔铁发生弹跳，导致触头的

熔焊或烧毁，影响电器的机械寿命；吸力过小时，会使衔铁运动速度降低，难以满足高操作频率的要求。因此，吸力特性与反力特性必须配合得当，才有助于电器性能的改善。在实际应用中，可调整反力弹簧或触头初压力以改变反力特性，使之与吸力特性有良好配合，参见

答案图1.1所示。

2.单相交流电磁机构为什么要设置短路环?它的作用是什么?三相交流电磁铁要否装

设短路环?

答：由于单相交流接触器铁心的磁通是交变的，故当磁通过零时，电磁吸力也为零，吸合后的衔铁在反力弹簧的作用下将被拉开，磁通过零后电磁吸力又增大，当吸力大于反力时，衔铁又被吸合。这样就使衔铁产生强烈的振动和噪声，甚至使铁心松散。因此，交流接触器

铁心端面上都安装一个铜制的短路环。短路环将铁心端面分隔成两部分，当交变磁通穿过短

翼

a)b)

a)

答案图1.2

路环所包围的截面积S,在短路环中产生涡流时，根据电磁感应定律，此涡流产生的磁通①,

在相位上落后于短路环外铁心截面S中的磁通①,由①、①?产生的电磁吸力为F+F?,

作用在衔铁上的合成电磁吸力是F+F?,只要此合力始终大于其反力，衔铁就不会产生振

动和噪声。参见答案图1.2所示。

对于三相交流电而言，因为三相不可能同时为零。就相当于整个电磁铁磁通没有过零点，

磁场不会消失，衔铁就不会振动。故无须加装短路环。

3.从结构特征上如何区分交流、直流电磁机构?

答：交流接触器的线圈通以交流电，将产生涡流和磁滞损耗，使铁心发热。为减少铁损，

铁心用硅钢片冲压而成。为便于散热，线圈做成短而粗的筒状绕在骨架上。

直流接触器的线圈通以直流电，铁心中不会产生涡流和磁滞损耗，所以不会发热。为方

便加工，铁心用整块钢块制成。为使线圈散热良好，通常将线圈绕制成长而薄的筒状。

4.交流电磁线圈通电后，衔铁长时间被卡不能吸合，会产生什么后果?

答：衔铁在吸合过程中，交流励磁线圈的电流与气隙成正比，当线圈通电瞬间，衔铁尚未吸合时，气隙较大，电流将达到吸合后额定电流的5~15倍，如果衔铁长时间被卡不能吸

合，容易烧毁线圈。

5.交流电磁线圈误接入直流电源，直流电磁线圈误接入交流电源，会发生什么问题?

为什么?

答：交流电磁线圈接入直流电源时会通过很大的电流，很快会烧毁。因为交流线圈对交流电有感抗，而对直流电没有感抗，交流线圈只有很小的直流电阻，所以会通过很大的电流。若将直流电磁线圈误接入交流电源上，接触器将不能正常工作。因阻抗增大，电流减小，吸力不足，不能吸合，线圈电流降不下去。此外，直流电磁铁铁心采用整块钢制成，交流电磁

场会导致铁心中产生较大的涡流，导致铁心和线圈发热。

6.线圈电压为220V的交流接触器，误接入380V交流电源会发生什么问题?为什么?

答：接入380V的电压远远超过它的额定电压220V,线圈电流将大大增加，线圈迅速发

热最终导致烧毁。

7.接触器是怎样选择的?主要考虑哪些因素?

答：首先，根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型。交流负载应选用交流接触器，直流负载应选用直流接触器，如果控制系统中主要是交流负载，而直流电动机或直流负载的容量较小，也