1. 电器一般具有两个基本组成部分：感测部分（电磁机构）和执行部分（触头）。 2. 电弧熄灭方法：降低电场强度和电弧温度。 3. 接触器功能: 具有远距离操作功能和失（欠）压保护功能；但没有低压断路器所具有的过载和短路保护功能。 按驱动动力不同：通常分为电磁（交、直流）、气动、液压接触器。 工作原理（电磁型）：利用电磁吸力的作用使触头闭合或断开大电流电路； 4.接触器按其主触头通过的电流种类，分为直流接触器和交流接触器。 1.1接触器的作用是什么？根据结构特征，如何区分交、直流接触器？用来频繁接通和切断电动机或其它负载主电路；区分：直流：单极或双极；交流：三极以上；交流接触器铁心端面上有一个分磁环（短路环）1.2.为什么交流电弧比直流电弧更易熄灭？答：（1）交流电压过零时，容易自然熄灭；（2）阴极效应：新阴极附近缺少“正离子”，出现断流区。
6. 继电器：是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。由承受机构、中间机构和执行机构三部分构成。
7. 继电器返回系数，是继电器重要参数，吸合时间和释放时间。 8. 继电器的主要特点是具有跳跃式的输入-输出特性。 时间继电器：敏感元件获得信号后，执行元件延迟一段时间后才动作；用于星-角变换、自耦变压器起动控制；主、后备保护配合等。速度继电器：测量电机速度，用于异步电动机的反接制动控制等；热继电器：过载保护
其他常用电器 20.低压熔断器：利用熔体的熔化作用而切断电路的、最初级的保护电器，适用于交流低压配电系统或直流系统，作为线路的过负载及系统的短路保护用。 21.低压断路器：按结构形式分为万能式和塑料外壳式两类。用于电路过载、短路和失压保护。
1.8 交流220V的电压继电器误接于直流220V的控制电路上能正常工作吗？为什么？会产生什么现象？答：不能正常工作。交流电压通过时线圈时，会产生反电动势，所以实际流过线圈的电流较小，即线圈可承受的电流较小；当通直流电时，不会产生反电动势，通过线圈的电流过大，导致线圈烧坏。(交流继电器的阻抗主要取决于电抗，做直接作用于直流电路，线圈会急速发热，甚至可能会烧坏)1.9 直流220V误接于交流220V答：不能（电磁线圈电抗会影响继电器工作。在交流电路中，由于感抗的存在，电流较直流电路中小，吸力F小，不能稳定正常工作）。因为直流电压继电器铁心端面没有分磁环，交变的电压会产生交变的电磁吸力，会产生强烈的振动与噪声；不能可靠吸合有可能烧坏线圈。1.10交流220V误接于交流380V答：不能。电压过高，电流过大，会烧坏线圈。1.11交流380V误接于交流220V答：不能。380*0.85＝323V，电磁吸力小于反力，不能可靠吸合，电流增大，烧坏线圈。 1.12 时间继电器和中间继电器在电路中各起什么作用？
时间继电器：分为 通电延时：接收输入信号延时一定的时间，输出信号才发生变化，当输入信号消失时，输出瞬时复原； 断电延时：接收输入信号时，瞬时产生相应的输出信号，当信号消失后，延迟一点过时间，输出复原。 中间继电器：实质上是一种电压继电器，特点是触头数目多，电流容量可增大，起到中间元件的作用。
1.13 热继电器与熔断器的作用有何不同？ 答：都是利用电流的热效应实现动作的。但热继电器发热元件为两个不同膨胀系数的金属片，受热弯曲，推动相应的机械结构使触点通断；一般用于过载保护；而熔断器是低熔点熔体在高温作用下，通过自身熔化切断电路，可用于过载及短路保护。
1.14 什么是接触器？什么是隔离开关？什么是断路器？各有什么特点？主要区别？ 答：接触器：用来频繁接通和切断电动机或其它负载主电路的一种自动切换电器；根据电路电压的大小而通断电路； 隔离开关：在断开位置能起符合规定的隔离功能要求的低压开关；只能通断“可忽略的电流”即无载通断；因为具有明显的开断点，也可用在维修时起到电源隔离；
断路器：可通断正常负荷电流、短路电流；具有过载保护、低压保护功能；但不适宜频繁操作。功能强，动作后不需更换器件。主要区别在：开关操作的频率和通断电流的大小上。
2.2 基本电气控制方法 异步电动机简单的起、停、保护电气控制线路
1）能实现对电动机起动、停止的自动控制、远距离控制、频繁操作、并具有必要的保护如短路、过载、零压等。
简单的起、停、保护电气控制线路
线路保护环节 1）短路保护：熔断器FU1或FU2熔体熔断实现；2）过载保护：热继电器FR实现。 过载或电动机单相运行时，FR动作，其常闭触点打开；KM线圈失电，KM主触点打开，切断电动机主电路。3）零压保护：当电源电压消失或严重下降时，电动机应停转；电源恢复后，要求电动机不能自行起动（确保操作人员和设备安全）。 通过KM自锁触点实现：当电源电压消失或严重下降时，KM由于吸力减小或消失而释放，电动机停转并失去自锁；电源恢复后，必须按下起动按钮SB2才能起动。
电器控制的基本方法：1）通过按钮发布命令信号；2）由接触器执行对电路的控制；3）继电器则用以测量和反映控制过程中各个量的变化（例如热继电器反应被控制对象的温度变化），并在适当时候发出控制信号，使接触器实现对主电路的各种必要的控制。 2.2.2 多地点控制 大型设备要求能在多个地点对电动机进行控制 多处起动：将分散在各处的起动按钮并联起来 2.2.4 异步电动机的正、反转电路
仅适用于小容量电动机，且拖动的机械装置转动惯量较小。 2.3 异步电动机的基本电气控制电路
起动控制电路 三相交流电动机起动方式：1）直接起动（全电压启动）：2）降压起动： （1） 直接起动控制电路 刀开关直接起动；没有控制电路；无法实现遥控和自控；适
用于不频繁起动的小容量电动机(2) Y-△降压起动控制电路
（2） 自耦变压器降压起动控制电路 起动时，定子绕组得自耦变压器二次电压：SB2→KT自锁
→KM1；全压运行：KT延时后，其常闭触点打开 →KM1失电→KM2得电，其主触点闭合，电动机。切换通过时间继电器完成。
2.3.2 制动电路 精确定位或缩短停车时间或为工作安全原因，要求采取停车制动。停车制
动分为1）机械制动：电磁铁操纵机械2）电气制动：用电气的方法产生一个与转子转动方向相反的力矩来实现制动。电气制动又分反接制动和能耗制动
(1) 反接制动控制线路（a）单向反接制动
正常运转时，速度继电器常开触点闭合；KM1得电，常闭触点断开；KM2失电；
制动：按下停止按钮SB1后，KM1失电→转速较高，VB常开触点仍闭合→ KM2得电并自锁，反接制动；转速小于100r/min时→ BV常开触点断开→KM2失电→制动结束
（b）正、反转－启动反接制动线路 正向起动：按下SB2→KM1得电，正向起动；正常运转时：BVF常闭断，常开合，但KM1常闭断，KM2失电；正转反向制动：按下SB1→ KM1失电→释放SB1时，由于转速较高， BVF常开仍然闭合，KM2得电，反接制动；制动结束：转速接近零时， BVF常开释放，KM2失电。
强调：转速接近零时，速度继电器正向常开触点断开，但其常闭触点不是立即闭合；从而使KM2有足够的断电时间，断开自锁，不会造成反接制动后电动机反向起动。 反转使正接制动过程同上。
反接制动的特点：1）反接制动时，转子与旋转磁场的相对转速接近转子转速的两倍，因此制动电流大，制动力矩大，制动迅速；对设备冲击力大；2）转子转速接近于零时，必须及时切除电源，防止电动机反向起动；3）主要适用于不频繁起动、制动并对停车无准确要求、且传动机构能承受较大冲击的设备；
（2）能耗制动控制电路 原理：切除三相电源时，立即在定子绕组中接入直流电源；转子切割固定磁场产生制动力矩，使电机的动能转化为电能并消耗在转子制动上。转速为零时，切除直流电源。 时间原则控制
能耗制动的强弱与直流电流的大小及电机转速有关：电流越大，转速越高，制动能力越强。直流电流一般取电动机空载电流的3～4倍，过大将使定子绕组过热。
优点：制动平稳、准确、功耗小；缺点：低速时制动不迅速；必须配备一套整流设备； 适用于电动机容量较大，制动平稳准确和起动、制动频繁的场合。 双速异步电动机调速控制电路
多速电动机用于改变调速性能和简化机械变速装置。转速公式n=-sn=-s*f/p 可通过改变磁极P对数改变转速
转速改变的实现：改变绕组的连接方式
2.2 为什么电动机要设零电压和欠电压保护？设置零电压和欠电压保护是通过接触器KM的自锁触点来实现。当电源电压消失，或电源电压严重下降，使接触器KM被释放，此时电动机停转并失去自锁。当电源电压恢复时，要求电动机不能自行启动，确保操作人员和设备的安全。
2.3 在电动机的主电路中，既然装有熔断器，为什么还要装热继电器？他们各起什么作用？ 答：热继电器的作用是电动机过负荷时自动切断电源起过载保护的作用，熔断器在电路中主要起短路保护的作用， 热继电器作用是控制温度的，当温度上升到热继电器所设定的温度上限时，自动断路保护机器。熔断器瞬间动作，若代替即使断路电流很大也不能使FR瞬间动作，热继电器的动作需要时间。熔断器是控制电流的，机器负荷大过额定值，电流就会过大，熔断器及时切断，熔断器的熔丝一旦选用，过负荷的性能就确定了，而热继电器的温度是可调的，二者一个是机体的温度控制，一个是电路的控制因此二者应同时安装。 由于热继电器的热惯性很大，即使热元件流过几倍的额定电流热继电器也不会立即动作，因此在电动机启动时间不长的情况下，热继电器是不会动作的。
3.5.1 电流型保护 大电流损坏的原因：引起的温升超过绝缘材料的承受能力；基本原
理：将保护电器检测的信号，经过变换或放大后去控制被保护对象，当电流达到整定值时保护电器动作。（1）短路保护 要求迅速、可靠地断开电源；常采用熔断器：主电路采用三相四线制或三相三线制的供电电路中，必须采用三相短路保护；当主电机容量较小，其控制电路不需要另外设置熔断器；若主电机容量较大，则控制电路一定要单独设置短路保护熔断器。采用空气自动开关，既作为短路保护，又作为过载保护的电路。（2）过电流保护KI 电
流值比短路时小，一般不超过2.5Ie；常由不正确的启动和过大的冲击性负载引起；比发生短路的可能性要大，特别是频繁起动和正、反转重复短时工作制的电动机；要求瞬时切断电源；常由过电流继电器与接触器配合实现；避开正常起动时的起动电流。
（3）过载保护 电动机长期超载运行，绕组温升超过允许值而损坏；负载的突然增加；缺相运行；电网电压降低等；运行电流大于额定电流，通常在1.5Ie以内；要求保护电器具有反时限特性；采用热继电器与接触器配合完成。
（4）欠电流保护 电路电流低于整定值时动作的保护，如弱磁；实现：欠电流继电器与接触器配合；正常工作时，欠电流继电器线圈吸合；处欠电流时：欠电流继电器线圈释放；串入控制电流的KI触点为“常开”触点。（5）断相保护 断相：电网故障；一相熔断器熔断；异步电动机将在缺相电源中低速运转或堵转，定子电流很大，是造成电动机绝缘及绕组烧损的常见故障之一；断相时，相电流与线电流的变化：受负载的大小、绕组的结法等因素；差异较大：三角形联结的电动机：如负载在53％一67％之间，发生断相故障，会出现故障相的线电流小于对称性负载保护电流动作值，但相绕组最大一相电流却己超过额定值。采用专门为断相运行而设计的断相保护机构构成的热继电器实现。
3.5.2 电压型保护（1）失压保护：电动机正常工作时，如果因为电源电压的消失而停转，为防止在电源电压恢复时，电动机的自行起动将造成人身事故或机械设备损坏而设置的保护。（2）欠电压保护 电网电压降到 (60％一80％) Ue时，要求能自动切除电源而停止工作，这种保护称为欠电压保护。实现：采用接触器及按钮控制方式时，利用接触器本身的欠电压保护作用；采用低压断路器；专门的欠电压保护电磁式电压继电器来进行：
方法：将电压继电器线圈跨接在电源上，其常开触头中接在接触器控制回路中；当电网电压低于整定值时，电压继电器动作便接触器释放；（3）过电压保护 实现：电磁式过电压继电器KV与接触器配合；直流电磁式结构、电感量大的负载，可设置相应的泄放回路进行过电压保护。 其他保护 位置保护：越位、极限保护；速度保护；温度、压力、流量
3.6 电气控制系统的一般方法 设计方法两种：一般设计法 逻辑设计法
一般设计法 优点 1）靠经验进行设计的，因而灵活性很大；2）初步设计出的线路可能是几个，要加以比较分析，甚至要通过实验加以验证，才能确定比较合理的设计方案；3）没有固定模式，通常先用一些典型线路环节拼凑起来实现某些基本要求；4）根据生产工艺要求逐步完善其功能，并加以适当的联锁与保护环节。
3.6.1龙门刨床横梁升降自动控制线路设计 横梁机构对电气控制系统的要求：1）保证横梁能上下移动；夹紧机构能实现横梁的夹紧或放松；2）横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定的操作程序：1\\按向上、向下移动按钮后，先使夹紧机构自动放松；2\\横梁放松后，自动转换到向上或向下移动；3\\移动到需要位置后，松开按钮，横梁自动夹紧，夹紧后电机自动停止运动。3)具有上、下行程的限位保护。4）横梁夹紧与横梁移动之间及正、反向运动之间具有必要的联锁。
（1）设计主电路：横梁移动和横梁夹紧需用二台异步电动机拖动；电动机必须能实现正反转，因此采用四个接触器（KM1、KM2和KM4、KM3）分别控制移动电机M1、和夹紧电机M2的正反转。（2）设计基本控制电路：四个接触器具有四个控制线圈；只能用二只点动按钮去控制移动和夹紧的二个运动，所以需要通过二个中间继电器K1和K2进行控制；根据生产对控制系统所要求的操作程序可以设计出草图；还不能实现在横梁放松后才能自动向上或向下；也不能在横梁夹紧后使夹紧电机自动停止；恰当地选择控制过程中的变化参量，实现上述自动控制要求。 第五章
1. 接近开关：无触点行程开关，非接触型物体位置检测装置：当某种物体与之接近到一定距离时就发出动作信号。 高频振荡型； 信号发生机构：LC振荡器（L电感式感应头），产
生交变磁场； 工作原理：当金属测体接近感应头时，在金属检测体中将产生涡流，涡流的去磁效应使感应头的等效电感发生变化；改变振荡回路的谐振阻抗和谐振频率，使振荡减弱，直至停止；并以此发出接近信号。
2. 温度继电器：通过热电偶来控制温度。（PTC热敏电阻） 3. 固体继电器：固体半导体元件组成的无触点开关；封装结构。 电子时间继电器原理：利用电容对电压变化的阻尼作用－充电时，电压逐渐上升的原理作为延时的基础；工作时，首先通过电阻对电容充电，待电容上电压达到预定值时，驱动电路使执行继电器接通；实现延时输出并自锁；同时电容放电，为下次动作做好准备。 简述电子温度继电器的工作原理，并说明与传统的双金属片热保护继电器有何不同？ 答：（1）工作原理（2）传统的双金属片热保护继电器是利用电流的热效应进行保护的器件，即只能反映因过载引起的电流增大而动作的保护用继电器；而电子温度继电器通常埋入电动机绕组，可反映因任何原因引起的绕组过热（即反映温度的升高而动作的继电器）
温度继电器 影响电机绕组寿命的主要因素：过高的温升；一般保护：热继电器（双金属片；电流热效应）；引起温升的因素：散热不良、机械故障；可靠保护：温度传感器埋入电动机绕组 实现：热电偶：灵敏度低；PTC热敏电阻（温度越高，阻值越大）：在其居里点附近有极高的温度系数，灵敏度高；但不同的保护动作温度，需选配不同居里温度的热敏电阻。温度低时：Rt较小，UA较高→ V3~V5止，V1止、V2通→K线圈带电；温度升高时， Rt 增大→ A点电位下降→低于鉴幅器的门限电压Ud时→ V3~V5通；V6被击穿，V1通、V2止→K释放，发出温度控制信号。
能否用双向可控硅替代AC-SSR？试分析图5.9 AC-SSR过零触发的原理和光电耦合器的作用。为什么SSR不能完全取代接触器？答：（1）不能用双向可控硅替代AC-SSR。这是因为: 1）AC-SSR采用光电耦合器将控制电路和主电路有效隔离，因此抗干扰能力较强； 2）AC-SSR采用过零触发技术，即过零触发，过零关断，有效地降低了线路中电压、电流变化率，对外界的电磁干扰降到最低；而上述两条，利用AC-SSR是无法实现的。（2）原理无控制信号时：光敏三极管截止→R2为V1提供基极电流，V1通→R4旁路V2的触发电流→V2截止→经桥式整流电路的电流很小(漏电流)→ V3止，外电路止；有控制信号时：光敏三极管导通→当交流负载的电源电压接近零时，经整流，R3的电压较低，V1截止→整流电压经R4为V2提供触发电流→V2导通→经桥式整流电路的电流很大（接近短路） → V3导通；外电路通；且只有负载电流过零时才能恢复关断。；（3）因为SSR在关断后有漏电流存在；且内部的大功率双向可控硅等电子器件的过载能力差，所以SSR不能完全取代接触器。 特点：光电隔离、过零触发、过零关断。优点：过零通、断，电流变化小；无触点，抗干扰。 固体继电器（SSR）：固体半导体元件组成的无触点开关（无机械接触部件）；封装结构。优点：控制功率小、开关速度快、工作频率高、使用寿命长、耐振动、抗冲击、可靠性高、抗干扰能力强等。
直流、交流型固体继电器（按负载性质分）
（2）AC-SSR固态继电器的工作原理 无控制信号时：光敏三极管截止→R2为V1提供基极电流，V1通→R4旁路V2的触发电流→V2截止→经桥式整流电路的电流很小(漏电流)→ V3止，外电路止；有控制信号时：光敏三极管导通→当交流负载的电源电压接近零时，经整流，R3的电压较低，V1截止→整流电压经R4为V2提供触发电流→V2导通→经桥式整流电路的电流很大（接近短路） → V3导通；外电路通；且只有负载电流过零时才能恢复关断。 （3）AC-SSR的主要特点与特性 控制功率小：在最大输入电压下的最大输入电流为12～20mA，能被TTL或CMOS逻辑电路直接驱动；在工频电压下驱动上百安培的负载，具有功率放大作用；输入电压多在3～32V，可靠接通电压为5～6V，可靠关断电压在0.8V以下。
动作快： AC-SSR转换时间小于10ms； DC-SSR响应时间为几十μs，比电磁继电器速度提高近千倍。抗干扰能力强：光电隔离；没有接点跳动，消除了因火花产生的干扰；过零触发，零电流断开，降低了线路中电压、电流变化率，对外界的电磁干扰降低到最低。不足之处：关断后有漏电流存在；过载能力差
异步电动机的起、停控制 3个交流AC-SSR来代替接触器主触点；一个驱动信号串连控制3个AC-SSR。特点：用单片机的输出口直接驱动，无须另加放大与隔离电路；适用动作频繁，防暴等特殊场合。也可采用并联驱动：驱动电流大于几个SSR所需输入电流之和
5.2 接近开关较之行程开关有什么优越性？其传感检测部分有何特点？是如何感测到金属体的接近的？答：（1）接近开关是一种无触点行程开关，当某种物体与之接近到一定距离时就发出动作信号，而无须机械接触。因此避免了机械式行程开关触点容易损坏等缺点，且其定位精度、操作频率、使用寿命和对恶劣环境的适应能力也优于一般机械式行程开关；（2）其传感检测部分是一个LC高频振荡器，其等效电感随被测金属体与感测部分距离的接近而发生变化；（3）当金属被测体接近感应头时，在金属检测体中将产生涡流，涡流的去磁效应使感应头的等效电感发生变化；改变振荡回路的谐振阻抗和谐振频率，使振荡减弱，直至停止；并以此发出接近信号。
7.5 在交流异步电动机的变频调速中，为什么在调频的同时还要改变电压？在基频以上或以下分别采取什么样的控制方式进行调速？（1）异步电动机定子绕组每相感应电势为： E ? f ? k ?U ?I Z ?E U1?E1?4.44f1?1k1?T?Ct?I2cos?2其中，U1为电动机外加电压； I1为电动机定子电流； Z1为电动机定子阻抗。高频时，定子阻抗电压降较小，可忽略 而电动机电磁转矩为：
如果保持U1不变f1增大，φ减小，则电动机输出转矩减小，电动机利用率降低；
f1减小，φ增大，会出现磁路饱和，励磁电流增大，铁心过热的现象；所以调频的同时改变定子电压。（2）基频以下恒磁通变频调速 基频以上的弱磁变频调速
7.6 变频器由那些基本环节组成？电压型变频器和电流型变频器各有什么特点？（1）整流电路，中间之流电路，逆变电路（2）电压型变频器：1在直流侧并联了一大滤波电容，缓冲直流回路与电机之间的无功功率传输；其等效阻抗很小，具有恒压电源的特性；电容两端的电压为一方波；在不超过容量的情况下，可驱动多台电动机并联运行；适应于不可逆调速系统且无需经常加减速场合；一般通用变频器采用该类型；2动态响应速度慢(C较大)；采用可逆变流器，方可使再生能量回馈电网；电流型变频器：1直流回路串连了一个大电感；内阻大，类似于恒流源；电流接近于正弦波；动态响应快；主回路无须附加任何设备，可将回馈到直流侧的再生能量回馈到交流电网：适用于频繁急加速（快速制动）的大容量电机的单机拖动（改变电压极性实现制动）；2不能在空载下工作；