電傳動考試題及答案

一、選擇題（每題5分，共25分）1.以下哪種電機(jī)常用于電傳動系統(tǒng)中作為動力源？（）A.直流電機(jī)B.步進(jìn)電機(jī)C.伺服電機(jī)D.以上都是答案：D。在電傳動系統(tǒng)里，直流電機(jī)調(diào)速性能好，能在不同工況下靈活調(diào)整轉(zhuǎn)速；步進(jìn)電機(jī)可以精確控制轉(zhuǎn)角和步數(shù)，常用于對位置精度要求高的場合；伺服電機(jī)響應(yīng)速度快、控制精度高，也廣泛應(yīng)用于電傳動系統(tǒng)，所以這三種電機(jī)都常被用作動力源。2.電傳動系統(tǒng)中，逆變器的主要作用是（）A.將直流電轉(zhuǎn)換為交流電B.將交流電轉(zhuǎn)換為直流電C.調(diào)節(jié)電壓大小D.調(diào)節(jié)電流大小答案：A。逆變器是電傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它能把直流電（比如電池輸出的直流電）轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡詽M足交流電機(jī)等設(shè)備的用電需求。而將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的是整流器，調(diào)節(jié)電壓和電流大小雖然也是電傳動中可能涉及的功能，但不是逆變器的主要作用。3.電傳動系統(tǒng)的調(diào)速方式不包括（）A.改變電源頻率B.改變電機(jī)磁極對數(shù)C.改變電機(jī)繞組匝數(shù)D.改變電樞電壓答案：C。改變電源頻率是交流調(diào)速的常用方法，像變頻調(diào)速技術(shù)；改變電機(jī)磁極對數(shù)可以實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速；改變電樞電壓常用于直流電機(jī)調(diào)速。而改變電機(jī)繞組匝數(shù)在實(shí)際電傳動系統(tǒng)調(diào)速中并不常用，因?yàn)楦淖兝@組匝數(shù)操作復(fù)雜，且不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和通用性。4.下列關(guān)于永磁同步電機(jī)的特點(diǎn)，錯誤的是（）A.效率高B.功率密度大C.調(diào)速范圍窄D.功率因數(shù)高答案：C。永磁同步電機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，它效率高，能有效減少能量損耗；功率密度大，在相同體積下可以輸出更大的功率；功率因數(shù)高，能提高電能的利用效率。而且永磁同步電機(jī)的調(diào)速范圍并不窄，通過合適的控制策略可以實(shí)現(xiàn)較寬的調(diào)速范圍。5.在電傳動系統(tǒng)中，傳感器的作用是（）A.提供動力B.轉(zhuǎn)換電能C.檢測系統(tǒng)參數(shù)D.控制電機(jī)轉(zhuǎn)速答案：C。傳感器在電傳動系統(tǒng)中就像“眼睛”和“耳朵”，它的主要作用是檢測系統(tǒng)的各種參數(shù)，比如電機(jī)的轉(zhuǎn)速、溫度、電流、電壓等。提供動力是電機(jī)的功能；轉(zhuǎn)換電能是逆變器、整流器等電力電子器件的功能；控制電機(jī)轉(zhuǎn)速是控制器根據(jù)傳感器檢測的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。二、填空題（每題5分，共25分）1.電傳動系統(tǒng)主要由電源、傳動裝置、控制裝置和負(fù)載等部分組成。答案解釋：電源為整個電傳動系統(tǒng)提供電能，就像人的心臟提供血液一樣；傳動裝置負(fù)責(zé)將電能傳遞和轉(zhuǎn)換，比如電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；控制裝置對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，確保系統(tǒng)按照要求運(yùn)行；負(fù)載則是系統(tǒng)最終要驅(qū)動的對象，比如車輛的車輪、工業(yè)設(shè)備的工作部件等。2.直流電機(jī)按勵磁方式可分為他勵、并勵、串勵和復(fù)勵四種。答案解釋：他勵直流電機(jī)的勵磁繞組和電樞繞組分別由不同的電源供電；并勵直流電機(jī)的勵磁繞組和電樞繞組并聯(lián)；串勵直流電機(jī)的勵磁繞組和電樞繞組串聯(lián)；復(fù)勵直流電機(jī)則同時(shí)有并勵和串勵繞組。不同的勵磁方式會使直流電機(jī)具有不同的特性，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。3.交流調(diào)速系統(tǒng)中，常見的調(diào)速方法有變極調(diào)速、變頻調(diào)速和改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。答案解釋：變極調(diào)速是通過改變電機(jī)的磁極對數(shù)來改變轉(zhuǎn)速，這種調(diào)速方式是有級的；變頻調(diào)速是通過改變電源的頻率來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)速范圍寬、精度高，是目前應(yīng)用最廣泛的交流調(diào)速方法；改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速包括調(diào)壓調(diào)速、繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)串電阻調(diào)速等，適用于一些對調(diào)速性能要求不高的場合。4.電傳動系統(tǒng)中的電力電子器件有二極管、晶閘管、晶體管等。答案解釋：二極管具有單向?qū)щ娦?，常用于整流電路中，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電；晶閘管可以控制導(dǎo)通和關(guān)斷，在一些需要可控整流、逆變等場合應(yīng)用廣泛；晶體管（如IGBT等）開關(guān)速度快、損耗小，在現(xiàn)代電傳動系統(tǒng)的逆變器等裝置中大量使用。5.永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由永磁體和轉(zhuǎn)子鐵芯組成。答案解釋：永磁體提供電機(jī)的磁場，是永磁同步電機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件；轉(zhuǎn)子鐵芯則用于固定永磁體，同時(shí)提供磁路，減少磁阻，提高電機(jī)的性能。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述電傳動系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。答案：電傳動系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，它的調(diào)速性能好，可以在很寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)速，能滿足不同負(fù)載對轉(zhuǎn)速的要求，比如在電動汽車中可以根據(jù)行駛情況靈活調(diào)整車速。其次，電傳動系統(tǒng)的控制精度高，通過先進(jìn)的控制算法和傳感器，可以精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。再者，電傳動系統(tǒng)的效率高，能夠有效減少能量損耗，提高能源利用率，降低運(yùn)行成本。另外，它的結(jié)構(gòu)相對簡單，維護(hù)方便，沒有復(fù)雜的機(jī)械傳動部件，減少了故障發(fā)生的概率和維修工作量。最后，電傳動系統(tǒng)的響應(yīng)速度快，能夠快速響應(yīng)控制指令，適應(yīng)不同的工況變化。2.說明直流電機(jī)和交流電機(jī)在電傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用區(qū)別。答案：直流電機(jī)和交流電機(jī)在電傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用有明顯區(qū)別。在調(diào)速性能方面，直流電機(jī)調(diào)速方便，可以通過改變電樞電壓、勵磁電流等方式實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，所以在對調(diào)速精度和范圍要求高、需要頻繁啟停和正反轉(zhuǎn)的場合應(yīng)用廣泛，比如電動叉車、城市無軌電車等。而交流電機(jī)調(diào)速相對復(fù)雜一些，但隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，交流電機(jī)也能實(shí)現(xiàn)較好的調(diào)速性能，現(xiàn)在在工業(yè)生產(chǎn)中的各種機(jī)械設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵等應(yīng)用很多。在維護(hù)方面，直流電機(jī)有換向器和電刷，容易產(chǎn)生磨損和火花，需要定期維護(hù)和更換電刷；交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，沒有換向器和電刷，維護(hù)工作量小，可靠性高。在成本方面，直流電機(jī)的制造工藝相對復(fù)雜，成本較高；交流電機(jī)制造工藝成熟，成本相對較低。3.簡述電傳動系統(tǒng)中控制裝置的作用。答案：電傳動系統(tǒng)中控制裝置起著至關(guān)重要的作用。它首先要采集傳感器檢測到的系統(tǒng)參數(shù)，比如電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、溫度等信息，就像人的大腦接收身體各部位傳來的信號一樣。然后，控制裝置會根據(jù)采集到的參數(shù)和預(yù)先設(shè)定的控制目標(biāo)進(jìn)行計(jì)算和分析，確定合適的控制策略。接著，控制裝置會發(fā)出控制指令，調(diào)節(jié)傳動裝置的工作狀態(tài)，比如控制逆變器的輸出電壓和頻率、調(diào)節(jié)直流電機(jī)的電樞電壓等，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等滿足負(fù)載的要求。此外，控制裝置還具有保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)過流、過壓、過熱等異常情況時(shí)，能及時(shí)采取措施，保護(hù)電機(jī)和其他設(shè)備不受損壞，確保電傳動系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。四、計(jì)算題（20分）一臺直流電動機(jī)，額定功率$P_N=10kW$，額定電壓$U_N=220V$，額定效率$\eta_N=0.85$，求該電機(jī)的額定電流$I_N$。答案：根據(jù)效率公式$\eta_N=\frac{P_N}{P_{in}}$（其中$P_{in}$為輸入功率），可先求出輸入功率$P_{in}$。已知$P_N=10kW=10000W$，$\eta_N=0.85$，則$P_{in}=\frac{P_N}{\eta_N}=\frac{10000}{0.85}\approx11764.7W$。又因?yàn)閷τ谥绷麟妱訖C(jī)，輸入功率$P_{in}=U_NI_N$（$U_N$為額定電壓，$I_N$為額定電流），已知