2025年電力拖動(dòng)考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，若僅降低電樞電壓而保持勵(lì)磁電流和負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電機(jī)轉(zhuǎn)速將（）。A.升高B.降低C.不變D.先升后降2.三相異步電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速時(shí)，若保持U/f恒定，其機(jī)械特性的硬度（）。A.變軟B.變硬C.不變D.先軟后硬3.直流電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)，需將電樞從電源斷開并（）。A.串入反向電壓B.并聯(lián)電阻C.串入大電阻D.短接并串入電阻4.繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí)，隨著串入電阻增大，最大轉(zhuǎn)矩（）。A.增大B.減小C.不變D.先增后減5.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角主要取決于（）。A.電源頻率B.轉(zhuǎn)子齒數(shù)和通電方式C.繞組電流D.負(fù)載轉(zhuǎn)矩6.采用PI調(diào)節(jié)器的直流調(diào)速系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速偏差為（）。A.零B.正偏差C.負(fù)偏差D.隨機(jī)偏差7.異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流約為額定電流的（）。A.1-2倍B.3-4倍C.5-7倍D.8-10倍8.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞回路串電阻調(diào)速時(shí)，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩為恒轉(zhuǎn)矩，調(diào)速后的電樞電流（）。A.增大B.減小C.不變D.先增后減9.矢量控制的核心是將異步電動(dòng)機(jī)的（）解耦，等效為直流電動(dòng)機(jī)控制。A.定子電流的勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量B.定子電壓的有功和無功分量C.轉(zhuǎn)子電流的有功和無功分量D.氣隙磁通和轉(zhuǎn)子電流10.三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)時(shí)，需在定子回路串入電阻以（）。A.增大制動(dòng)電流B.減小制動(dòng)電流C.提高制動(dòng)轉(zhuǎn)矩D.降低機(jī)械沖擊二、填空題（每空2分，共20分）1.直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為n=（），其中Φ為勵(lì)磁磁通，Ra為電樞電阻，U為電樞電壓，Ce為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。2.異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s=（n1-n）/n1，其中n1為（），n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。3.電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是：電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性有交點(diǎn)，且在交點(diǎn)處（）。4.直流調(diào)速系統(tǒng)中，PWM變換器的作用是將恒定直流電壓轉(zhuǎn)換為（）可調(diào)的脈沖電壓。5.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式主要有單三拍、雙三拍和（）。6.異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，基頻以下調(diào)速屬于（）調(diào)速方式，基頻以上屬于（）調(diào)速方式。7.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式包括能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和（）。8.矢量控制系統(tǒng)通過坐標(biāo)變換將三相交流量轉(zhuǎn)換為（）坐標(biāo)系下的直流量，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁與轉(zhuǎn)矩的獨(dú)立控制。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞串電阻調(diào)速的特點(diǎn)及適用場景。2.比較三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)與降壓啟動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，說明降壓啟動(dòng)的常用方法。3.分析直流PWM調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)占空比α減小時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速如何變化？并解釋其動(dòng)態(tài)過程。4.什么是異步電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)？與傳統(tǒng)降壓啟動(dòng)相比，軟啟動(dòng)的優(yōu)勢(shì)有哪些？5.說明步進(jìn)電動(dòng)機(jī)“失步”現(xiàn)象的原因及預(yù)防措施。四、分析計(jì)算題（共40分）1.（15分）一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：PN=15kW，UN=220V，IN=78A，nN=1500r/min，Ra=0.2Ω，勵(lì)磁繞組電壓Uf=220V，勵(lì)磁電流If=1.5A。（1）計(jì)算額定運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)EN；（2）若保持勵(lì)磁電流不變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.8倍額定轉(zhuǎn)矩，電樞電壓降至180V，求此時(shí)的轉(zhuǎn)速n；（3）若電樞電壓保持額定值，勵(lì)磁電流減小10%（設(shè)磁路不飽和），負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩，求此時(shí)的轉(zhuǎn)速n（忽略電樞反應(yīng)）。2.（15分）一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：PN=30kW，UN=380V，IN=57A，nN=1470r/min，cosφN=0.88，ηN=0.92，定子繞組Δ接法，啟動(dòng)電流倍數(shù)KI=7，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)KT=1.8，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Kmax=2.2。（1）計(jì)算額定轉(zhuǎn)差率sN；（2）計(jì)算直接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流Ist和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst；（3）若采用Y-Δ降壓啟動(dòng)，求啟動(dòng)電流Ist'和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst'；（4）若負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.6倍額定轉(zhuǎn)矩，能否采用Y-Δ降壓啟動(dòng)？說明理由。3.（10分）圖1為某三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路（圖中包含接觸器KM1、KM2，熱繼電器FR，熔斷器FU，啟動(dòng)按鈕SB1、SB2，停止按鈕SB3），要求：（1）補(bǔ)全電路中缺少的互鎖環(huán)節(jié)；（2）簡述電路工作原理（包括啟動(dòng)、停止、互鎖保護(hù)過程）；（3）說明熱繼電器FR的作用及動(dòng)作后如何恢復(fù)。答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.C3.D4.C5.B6.A7.C8.C9.A10.D二、填空題1.(U-IaRa)/(CeΦ)2.同步轉(zhuǎn)速3.電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的斜率小于負(fù)載特性的斜率（或電動(dòng)機(jī)特性在交點(diǎn)處向下傾斜，負(fù)載特性向上傾斜）4.平均電壓5.六拍6.恒轉(zhuǎn)矩；恒功率7.回饋制動(dòng)8.兩相旋轉(zhuǎn)（或dq）三、簡答題1.特點(diǎn)：①調(diào)速范圍較?。ㄒ话鉊=2-3）；②低速時(shí)電樞電流大，效率低；③機(jī)械特性變軟，靜差率大；④設(shè)備簡單，成本低。適用場景：對(duì)調(diào)速精度和效率要求不高的小功率負(fù)載，如起重機(jī)的輔助機(jī)構(gòu)、普通機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)。2.直接啟動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單、啟動(dòng)快、成本低；缺點(diǎn)：啟動(dòng)電流大（5-7倍額定電流），會(huì)引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)，影響其他設(shè)備運(yùn)行。降壓啟動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：減小啟動(dòng)電流；缺點(diǎn)：啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低（與電壓平方成正比），需額外設(shè)備。常用方法：定子串電阻/電抗啟動(dòng)、Y-Δ降壓啟動(dòng)（僅適用于正常Δ接法電機(jī)）、自耦變壓器降壓啟動(dòng)。3.當(dāng)α減小時(shí)，PWM輸出電壓的平均值Ud=αUs（Us為直流電源電壓）降低。電動(dòng)機(jī)電樞電壓降低，電樞電流Ia=(Ud-E)/Ra減?。‥=CeΦn）。由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=CTΦIa（TL不變時(shí)），Ia需恢復(fù)至原值以維持TL=Te，因此轉(zhuǎn)速n降低，使E=CeΦn減小，最終Ia=(Ud-E)/Ra重新等于原值，系統(tǒng)進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)，轉(zhuǎn)速降低。4.軟啟動(dòng)是通過晶閘管交流調(diào)壓器無級(jí)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)端電壓，使啟動(dòng)電流平滑上升，避免沖擊的啟動(dòng)方式。優(yōu)勢(shì)：①啟動(dòng)電流可調(diào)節(jié)（1.5-4倍IN）；②啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩平滑增加，減少機(jī)械沖擊；③可實(shí)現(xiàn)軟停車；④保護(hù)功能完善（如過載、缺相保護(hù)）；⑤適用范圍廣（可用于籠型和繞線式電機(jī)）。5.失步原因：①負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩或牽入轉(zhuǎn)矩；②脈沖頻率過高（轉(zhuǎn)子慣性大，無法及時(shí)響應(yīng)）；③電源電壓波動(dòng)導(dǎo)致繞組電流不足；④控制脈沖信號(hào)干擾。預(yù)防措施：①選擇轉(zhuǎn)矩足夠的步進(jìn)電機(jī)；②限制最高脈沖頻率（或采用升頻啟動(dòng)）；③穩(wěn)定電源電壓，增加驅(qū)動(dòng)電路功率；④采用閉環(huán)控制（如加入位置傳感器）；⑤優(yōu)化控制算法（如細(xì)分驅(qū)動(dòng)）。四、分析計(jì)算題1.（1）EN=UN-IaNRa=220-78×0.2=204.4V（注：額定運(yùn)行時(shí)Ia=IN）（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=0.8TN，因TL=CTΦIa，Φ不變時(shí)Ia=0.8IN=62.4A。轉(zhuǎn)速n=(U-IaRa)/(CeΦ)，而CeΦ=EN/nN=204.4/1500≈0.1363V·min/rn=(180-62.4×0.2)/0.1363=(180-12.48)/0.1363≈167.52/0.1363≈1229r/min（3）Φ'=0.9Φ，TL=TN=CTΦIN=CTΦ'Ia'，故Ia'=Φ/Φ'×IN=IN/0.9≈86.67A（不超過允許值）CeΦ'=0.9CeΦ=0.9×0.1363≈0.1227V·min/rE=UN-Ia'Ra=220-86.67×0.2≈220-17.33≈202.67Vn=E/(CeΦ')=202.67/0.1227≈1652r/min2.（1）n1=1500r/min（極對(duì)數(shù)p=2），sN=(n1-nN)/n1=(1500-1470)/1500=0.02（2）Ist=KI×IN=7×57=399A；TN=9550PN/nN=9550×30/1470≈194.97N·m；Tst=KT×TN=1.8×194.97≈350.95N·m（3）Y-Δ啟動(dòng)時(shí)，定子繞組電壓降為1/√3倍，啟動(dòng)電流Ist'=Ist/3=399/3=133A；啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst'=Tst/3≈350.95/3≈116.98N·m（4）負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=0.6TN=0.6×194.97≈116.98N·m，等于Y-Δ啟動(dòng)時(shí)的Tst'，理論上可啟動(dòng)（需考慮啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)矩是否始終大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩），但實(shí)際中因機(jī)械摩擦等因素，建議Tst'≥(1.1-1.2)TL，故此處勉強(qiáng)可啟動(dòng)。3.（1）互鎖環(huán)節(jié)：KM1的常閉輔助觸點(diǎn)串入KM2線圈回路，KM2的常閉輔助觸點(diǎn)串入KM1線圈回路。（2）工作原理：啟動(dòng)正轉(zhuǎn)：按下SB1→KM1線圈得電→KM1主觸點(diǎn)閉合，電機(jī)正轉(zhuǎn)；KM1常開輔助觸點(diǎn)自鎖；KM1常閉輔助觸點(diǎn)斷開，鎖住KM2線圈（互鎖）。啟動(dòng)反轉(zhuǎn)：按下SB2→需先按SB3停止（或SB2