機(jī)電工程師的試題及答案選擇題1.以下哪種電機(jī)不屬于交流電機(jī)的是（）A.永磁同步電機(jī)B.直流無刷電機(jī)C.鼠籠式異步電機(jī)D.繞線式異步電機(jī)答案：B答案分析：直流無刷電機(jī)本質(zhì)上是直流電機(jī)，只是通過電子換向器代替了傳統(tǒng)直流電機(jī)的電刷和換向器，而永磁同步電機(jī)、鼠籠式異步電機(jī)、繞線式異步電機(jī)都屬于交流電機(jī)。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法不包括（）A.改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速B.改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速C.改變電源頻率調(diào)速D.改變繞組匝數(shù)調(diào)速答案：D答案分析：三相異步電動(dòng)機(jī)常見調(diào)速方法有改變磁極對(duì)數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率、改變電源頻率調(diào)速，改變繞組匝數(shù)不是其常規(guī)調(diào)速方法。3.熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的（）保護(hù)。A.短路B.過載C.欠壓D.過壓答案：B答案分析：熱繼電器利用電流的熱效應(yīng)原理，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，熱元件發(fā)熱使雙金屬片變形推動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，短路用熔斷器等保護(hù)，欠壓和過壓有專門的欠壓、過壓保護(hù)裝置。4.PLC中最常用的編程語言是（）A.功能塊圖B.結(jié)構(gòu)化文本C.梯形圖D.順序功能圖答案：C答案分析：梯形圖與傳統(tǒng)繼電器控制電路圖相似，形象直觀，易于理解和掌握，是PLC最常用的編程語言。5.以下哪種傳感器可用于測(cè)量物體的位移（）A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.光電編碼器D.加速度傳感器答案：C答案分析：光電編碼器通過測(cè)量脈沖數(shù)等可以準(zhǔn)確測(cè)量物體的角位移或直線位移，溫度傳感器測(cè)溫度，壓力傳感器測(cè)壓力，加速度傳感器測(cè)加速度。填空題1.電機(jī)的防護(hù)等級(jí)由“IP”和兩個(gè)數(shù)字組成，第一個(gè)數(shù)字表示對(duì)____的防護(hù)等級(jí)，第二個(gè)數(shù)字表示對(duì)____的防護(hù)等級(jí)。答案：固體異物；水答案分析：防護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，IP后面第一個(gè)數(shù)字代表防止固體異物進(jìn)入的等級(jí)，第二個(gè)數(shù)字代表防止水進(jìn)入的等級(jí)。2.電氣控制系統(tǒng)中常用的低壓電器按其動(dòng)作方式可分為____電器和____電器。答案：自動(dòng)；手動(dòng)答案分析：按動(dòng)作方式，低壓電器分為自動(dòng)動(dòng)作（如繼電器等根據(jù)參數(shù)自動(dòng)動(dòng)作）和手動(dòng)動(dòng)作（如按鈕等需人工操作）兩類。3.可編程邏輯控制器（PLC）的基本組成包括____、____、輸入/輸出接口電路、電源等。答案：中央處理器（CPU）；存儲(chǔ)器答案分析：PLC主要由CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，再加上輸入/輸出接口電路和電源等構(gòu)成完整系統(tǒng)。4.三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通入三相交流電后，會(huì)產(chǎn)生____磁場(chǎng)。答案：旋轉(zhuǎn)答案分析：三相定子繞組通入三相交流電時(shí)，會(huì)在空間產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，這是三相異步電動(dòng)機(jī)工作的基礎(chǔ)。5.傳感器一般由____、____和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。答案：敏感元件；轉(zhuǎn)換元件答案分析：敏感元件感受被測(cè)量，轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，轉(zhuǎn)換電路對(duì)電信號(hào)進(jìn)一步處理。判斷題1.直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能比交流電動(dòng)機(jī)差。（）答案：錯(cuò)誤答案分析：直流電動(dòng)機(jī)可以通過改變電樞電壓、勵(lì)磁電流等方便地實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能比交流電動(dòng)機(jī)好。2.接觸器主要用于頻繁地接通或斷開交、直流主電路和大容量控制電路。（）答案：正確答案分析：接觸器具有良好的滅弧能力和通斷能力，能頻繁地接通和斷開主電路及大容量控制電路。3.PLC的掃描周期只與程序長短有關(guān)。（）答案：錯(cuò)誤答案分析：PLC的掃描周期不僅與程序長短有關(guān)，還與CPU執(zhí)行指令的速度、輸入/輸出響應(yīng)時(shí)間等因素有關(guān)。4.傳感器的靈敏度越高越好。（）答案：錯(cuò)誤答案分析：傳感器靈敏度高，能檢測(cè)到微小變化，但過高靈敏度可能使傳感器易受干擾，且測(cè)量范圍可能變窄，所以要綜合考慮。5.熱繼電器的動(dòng)作電流整定值可以隨意調(diào)整。（）答案：錯(cuò)誤答案分析：熱繼電器動(dòng)作電流整定值要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流等參數(shù)合理調(diào)整，不能隨意更改，否則無法起到準(zhǔn)確的過載保護(hù)作用。簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。答案：當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通入三相交流電后，會(huì)在定子內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流。載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)起來。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速），所以稱為異步電動(dòng)機(jī)。答案分析：依據(jù)電磁感應(yīng)和電磁力的基本原理，逐步闡述旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的形成以及電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)異步的特性。2.簡(jiǎn)述PLC的掃描工作過程。答案：PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，其掃描過程主要包括三個(gè)階段。輸入采樣階段：PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將其存入輸入映像寄存器中。程序執(zhí)行階段：PLC按由上而下、從左到右的順序?qū)τ脩舫绦蜻M(jìn)行掃描，根據(jù)輸入映像寄存器和其他元件映像寄存器的狀態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果存入元件映像寄存器中。輸出刷新階段：在所有程序執(zhí)行完畢后，將元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過輸出模塊驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。答案分析：明確掃描工作分三個(gè)階段，分別詳細(xì)說明每個(gè)階段的操作對(duì)象和目的，體現(xiàn)PLC工作的順序性和周期性。3.簡(jiǎn)述傳感器的選用原則。答案：首先要考慮測(cè)量對(duì)象和測(cè)量環(huán)境，根據(jù)具體的被測(cè)量選擇合適類型的傳感器。精度方面，要根據(jù)測(cè)量要求選擇滿足精度的傳感器，但不要盲目追求高精度，以免增加成本。量程要根據(jù)被測(cè)量的大小合理選擇，保證傳感器能在安全量程內(nèi)工作。響應(yīng)特性要滿足測(cè)量的實(shí)時(shí)性要求，即能快速準(zhǔn)確地響應(yīng)被測(cè)量的變化。穩(wěn)定性要好，在規(guī)定的時(shí)間和條件下，輸出特性保持不變。同時(shí)還要考慮傳感器的線性范圍、靈敏度、可靠性、成本等因素。答案分析：從測(cè)量實(shí)際情況出發(fā)，圍繞精度、量程、響應(yīng)特性等關(guān)鍵性能指標(biāo)，以及穩(wěn)定性、成本等綜合因素闡述選用原則。4.簡(jiǎn)述電氣控制系統(tǒng)中常用的保護(hù)環(huán)節(jié)及其作用。答案：短路保護(hù)：常用熔斷器、斷路器等，當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，能迅速切斷電路，防止過大電流損壞電氣設(shè)備。過載保護(hù)：如熱繼電器，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，熱繼電器動(dòng)作切斷電路，避免電動(dòng)機(jī)因長時(shí)間過載而損壞。欠壓保護(hù)：利用接觸器等實(shí)現(xiàn)，當(dāng)電源電壓下降到一定值時(shí)，接觸器釋放，切斷電路，防止電動(dòng)機(jī)在欠壓下運(yùn)行損壞。過壓保護(hù)：通過過壓繼電器等裝置，當(dāng)電壓超過允許值時(shí)動(dòng)作，保護(hù)電氣設(shè)備免受過高電壓的損害。失壓（零壓）保護(hù)：保證電源停電后恢復(fù)供電時(shí)，電動(dòng)機(jī)不會(huì)自行啟動(dòng)，避免造成危險(xiǎn)。答案分析：分別介紹不同保護(hù)環(huán)節(jié)的名稱、常用元件及各自的保護(hù)作用，體現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)中多種保護(hù)措施的必要性。計(jì)算題1.一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率$P_{N}=15kW$，額定電壓$U_{N}=380V$，額定功率因數(shù)$cosvarphi_{N}=0.85$，額定效率$eta_{N}=0.9$，求該電動(dòng)機(jī)的額定電流$I_{N}$。答案：根據(jù)公式$P_{N}=sqrt{3}U_{N}I_{N}cosvarphi_{N}eta_{N}$，可得$I_{N}=frac{P_{N}}{sqrt{3}U_{N}cosvarphi_{N}eta_{N}}$。將$P_{N}=15times10^{3}W$，$U_{N}=380V$，$cosvarphi_{N}=0.85$，$eta_{N}=0.9$代入公式，$I_{N}=frac{15times10^{3}}{sqrt{3}times380times0.85times0.9}approx29.7A$。答案分析：依據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)功率與電流、電壓、功率因數(shù)、效率的關(guān)系公式，通過已知參數(shù)計(jì)算出額定電流。2.某傳感器的靈敏度為$S=5mV/^{circ}C$，測(cè)量范圍為$0-100^{circ}C$，當(dāng)輸出電壓為$20mV$時(shí)，求此時(shí)的測(cè)量溫度$t$。答案：由靈敏度公式$S=frac{DeltaU}{Deltat}$（$DeltaU$為輸出電壓變化量，$Deltat$為溫度變化量），可得$Deltat=frac{DeltaU}{S}$。已知$S=5mV/^{circ}C$，$DeltaU=20mV$，則$Deltat=frac{20}{5}=4^{circ}C$，因?yàn)闇y(cè)量是從$0^{circ}C$開始，所以此時(shí)測(cè)量溫度$t=4^{circ}C$。答案分析：根據(jù)傳感器靈敏度的定義公式，通過輸出電壓和靈敏度計(jì)算出溫度變化量，結(jié)合起始溫度得出測(cè)量溫度。綜合應(yīng)用題1.設(shè)計(jì)一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路，要求有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)，并簡(jiǎn)述其工作原理。答案：電路設(shè)計(jì)：主電路中，三相電源通過斷路器、接觸器主觸點(diǎn)連接到三相異步電動(dòng)機(jī)。控制電路中，有正轉(zhuǎn)按鈕$SB1$、反轉(zhuǎn)按鈕$SB2$、停止按鈕$SB3$，正轉(zhuǎn)接觸器$KM1$和反轉(zhuǎn)接觸器$KM2$，還有熱繼電器$FR$的常閉觸點(diǎn)。$KM1$和$KM2$的輔助常閉觸點(diǎn)相互串聯(lián)在對(duì)方控制電路中實(shí)現(xiàn)互鎖。工作原理：按下正轉(zhuǎn)按鈕$SB1$，正轉(zhuǎn)接觸器$KM1$線圈得電，$KM1$主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；同時(shí)$KM1$輔助常開觸點(diǎn)自鎖，輔助常閉觸點(diǎn)斷開，防止$KM2$線圈得電。按下停止按鈕$SB3$，$KM1$線圈失電，主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停止。按下反轉(zhuǎn)按鈕$SB2$，反轉(zhuǎn)接觸器$KM2$線圈得電，$KM2$主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；$KM2$輔助常開觸點(diǎn)自鎖，輔助常閉觸點(diǎn)斷開，防止$KM1$線圈得電。熱繼電器$FR$在電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，其常閉觸點(diǎn)斷開，切斷控制電路，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)；斷路器實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。答案分析：先描述主電路和控制電路的構(gòu)成元件，再詳細(xì)說明正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)、停止的操作過程以及互鎖和保護(hù)環(huán)節(jié)的作用。2.某工廠有一臺(tái)電機(jī)，需要對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括溫度、電流、轉(zhuǎn)速。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案。答案：方案如下：溫度監(jiān)測(cè)：選用合適的溫度傳感器（如熱電偶或熱電阻）安裝在電機(jī)合適位置，溫度傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過信號(hào)調(diào)理電路處理后，輸入到數(shù)據(jù)采集卡，再傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和分析。電流監(jiān)測(cè)：采用電流互感器測(cè)量電機(jī)電流，將大電流