電機控制考試題及答案

一、選擇題（每題3分，共30分）1.直流電動機常用的調(diào)速方法不包括以下哪種？A.改變電樞電壓調(diào)速B.改變勵磁磁通調(diào)速C.改變電源頻率調(diào)速D.改變電樞回路電阻調(diào)速答案：C。改變電源頻率調(diào)速一般用于交流電動機，直流電動機常用的調(diào)速方法有改變電樞電壓調(diào)速、改變勵磁磁通調(diào)速和改變電樞回路電阻調(diào)速。2.三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與（）有關(guān)。A.電源頻率B.磁極對數(shù)C.電源電壓D.A和B答案：D。三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）公式為\(n_0=60f/p\)，其中\(zhòng)(f\)是電源頻率，\(p\)是磁極對數(shù)，所以與電源頻率和磁極對數(shù)有關(guān)。3.步進電動機的角位移與（）成正比。A.脈沖頻率B.脈沖數(shù)C.通電方式D.負(fù)載大小答案：B。步進電動機每輸入一個脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個固定的角度，所以角位移與脈沖數(shù)成正比。4.以下哪種電機屬于永磁電機？A.直流他勵電動機B.三相籠型異步電動機C.永磁同步電動機D.磁阻電動機答案：C。永磁同步電動機使用永磁體產(chǎn)生磁場，屬于永磁電機；直流他勵電動機是通過勵磁繞組產(chǎn)生磁場；三相籠型異步電動機是靠定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；磁阻電動機是利用磁阻轉(zhuǎn)矩工作。5.直流電動機的反轉(zhuǎn)可以通過（）來實現(xiàn)。A.改變電樞電流方向B.改變勵磁電流方向C.A或BD.同時改變電樞電流和勵磁電流方向答案：C。根據(jù)直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩公式\(T=K_T\varPhiI_a\)，改變電樞電流方向或者改變勵磁電流方向都能改變電磁轉(zhuǎn)矩方向，從而實現(xiàn)電機反轉(zhuǎn)，若同時改變則電機轉(zhuǎn)向不變。6.變頻調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的主要作用是（）。A.改變電壓B.改變頻率C.改變電流D.改變功率答案：B。變頻調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的核心作用是改變電源的頻率，從而實現(xiàn)交流電動機的調(diào)速。7.一臺三相異步電動機，定子繞組采用Y接法，接到線電壓為380V的三相電源上，此時相電壓為（）。A.380VB.220VC.110VD.660V答案：B。在Y接法中，線電壓是相電壓的\(\sqrt{3}\)倍，已知線電壓為380V，則相電壓為\(380\div\sqrt{3}\approx220V\)。8.伺服電動機的特點是（）。A.調(diào)速范圍寬B.響應(yīng)速度快C.控制精度高D.以上都是答案：D。伺服電動機具有調(diào)速范圍寬、響應(yīng)速度快、控制精度高等特點，廣泛應(yīng)用于需要精確控制的場合。9.同步電動機的轉(zhuǎn)速（）。A.與負(fù)載大小有關(guān)B.與電源頻率和磁極對數(shù)有關(guān)C.隨負(fù)載變化而變化D.總是低于同步轉(zhuǎn)速答案：B。同步電動機的轉(zhuǎn)速\(n=n_0=60f/p\)，只與電源頻率和磁極對數(shù)有關(guān)，不隨負(fù)載變化而變化，且轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速。10.他勵直流電動機在額定負(fù)載下運行時，若突然將勵磁繞組斷開，則（）。A.電機轉(zhuǎn)速下降B.電機轉(zhuǎn)速上升，甚至發(fā)生飛車C.電機停轉(zhuǎn)D.電機電流減小答案：B。他勵直流電動機在額定負(fù)載下運行時，突然斷開勵磁繞組，勵磁磁通\(\varPhi\)急劇減小，根據(jù)\(n=\frac{U-I_aR_a}{K_E\varPhi}\)，轉(zhuǎn)速會迅速上升，甚至發(fā)生飛車現(xiàn)象。二、填空題（每題2分，共20分）1.直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與（）和（）成正比。答案：勵磁磁通；電樞電流。根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式\(T=K_T\varPhiI_a\)可知。2.三相異步電動機的調(diào)速方法有（）、（）和改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。答案：改變電源頻率調(diào)速；改變磁極對數(shù)調(diào)速。3.步進電動機的驅(qū)動方式有單電壓驅(qū)動、（）和（）等。答案：高低壓驅(qū)動；恒流斬波驅(qū)動。4.永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子由（）和（）組成。答案：永磁體；轉(zhuǎn)子鐵芯。5.直流電動機的調(diào)速性能指標(biāo)主要有（）、（）和調(diào)速的平滑性等。答案：調(diào)速范圍；靜差率。6.變頻調(diào)速系統(tǒng)按控制方式可分為（）、（）和直接轉(zhuǎn)矩控制等。答案：U/f控制；矢量控制。7.三相異步電動機的啟動方式有（）和（）。答案：直接啟動；降壓啟動。8.伺服系統(tǒng)一般由（）、（）和執(zhí)行機構(gòu)等組成。答案：控制器；功率放大器。9.同步電動機的啟動方法有（）和（）。答案：異步啟動法；輔助電動機啟動法。10.他勵直流電動機的機械特性是指（）和（）之間的關(guān)系。答案：轉(zhuǎn)速；電磁轉(zhuǎn)矩。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述直流電動機的工作原理。答：直流電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子上有主磁極，產(chǎn)生固定的磁場。轉(zhuǎn)子上有電樞繞組，當(dāng)電樞繞組中通入直流電流時，根據(jù)安培力定律，載流導(dǎo)體在磁場中會受到力的作用。由于電樞繞組是分布在轉(zhuǎn)子圓周上的，這些力會形成一個轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，通過換向器和電刷的作用，能保證電樞繞組中電流的方向始終使電磁轉(zhuǎn)矩的方向不變，從而使轉(zhuǎn)子持續(xù)旋轉(zhuǎn)。2.三相異步電動機為什么會有轉(zhuǎn)差率？答：三相異步電動機的定子繞組通入三相交流電后，會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速\(n_0\)。轉(zhuǎn)子要切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線才能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速\(n\)等于同步轉(zhuǎn)速\(n_0\)，那么轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間就沒有相對運動，轉(zhuǎn)子就不會切割磁力線，也就不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，電磁轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子就無法轉(zhuǎn)動。所以，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速\(n\)總是低于同步轉(zhuǎn)速\(n_0\)，轉(zhuǎn)差率\(s=\frac{n_0-n}{n_0}\)就是用來描述這種轉(zhuǎn)速差異的物理量。3.簡述變頻調(diào)速的優(yōu)點。答：變頻調(diào)速具有很多優(yōu)點。首先，調(diào)速范圍寬，可以在很大的范圍內(nèi)實現(xiàn)平滑調(diào)速，能滿足不同的生產(chǎn)工藝要求。其次，調(diào)速精度高，能精確地控制電機的轉(zhuǎn)速，提高產(chǎn)品質(zhì)量。再者，節(jié)能效果顯著，在負(fù)載變化時，通過調(diào)節(jié)頻率可以使電機的運行更加合理，減少能量損耗。另外，啟動性能好，可實現(xiàn)軟啟動，減小啟動電流對電網(wǎng)和電機的沖擊。而且，變頻調(diào)速裝置的可靠性較高，維護工作量相對較小。四、計算題（每題10分，共20分）1.一臺他勵直流電動機，額定功率\(P_N=10kW\)，額定電壓\(U_N=220V\)，額定電流\(I_N=53.4A\)，額定轉(zhuǎn)速\(n_N=1500r/min\)，電樞電阻\(R_a=0.3\Omega\)。求：（1）額定運行時的電磁功率\(P_{em}\)；（2）額定轉(zhuǎn)矩\(T_N\)。解：（1）根據(jù)公式\(P_{em}=U_NI_N-I_N^2R_a\)，將\(U_N=220V\)，\(I_N=53.4A\)，\(R_a=0.3\Omega\)代入可得：\(P_{em}=220\times53.4-53.4^2\times0.3\)\(=11748-53.4^2\times0.3\)\(=11748-853.788\)\(=10894.212W\approx10.9kW\)（2）根據(jù)公式\(T_N=9550\frac{P_N}{n_N}\)，將\(P_N=10kW=10000W\)，\(n_N=1500r/min\)代入可得：\(T_N=9550\times\frac{10}{1500}\)\(=\frac{95500}{1500}\approx63.7N\cdotm\)2.一臺三相異步電動機，額定功率\(P_N=7.5kW\)，額定電壓\(U_N=380V\)，額定轉(zhuǎn)速\(n_N=1440r/min\)，電源頻率\(f=50Hz\)。求：（1）同步轉(zhuǎn)速\(n_0\)；（2）磁極對數(shù)\(p\)；（3）額定轉(zhuǎn)差率\(s_N\)。解：（1）因為異步電動機的額定轉(zhuǎn)速\(n_N=1440r/min\)接近同步轉(zhuǎn)速，且同步轉(zhuǎn)速\(n_0=\frac{60f}{p}\)，\(f=50Hz\)，在\(p=1\)時，\(n_0=\frac{60\times50}{1}=3000r/min\)；\(p=2\)時，\(n_0=\frac{60\times50}{2}=1500r/min\)；\(p=3\)時，\(n_0=\frac{60\times50}{3}=1000r/min\)，所以該電機的同步轉(zhuǎn)速\(n_0=1500r/min\)。（2）由\(n_0=\frac{60f}{p}\)可得\(p=\frac{60f}{n_0}\)，將\(f=50Hz\)，\(n_0=1500r/min\)代入，\(p=\frac{60\times50}{1500}=2\)。（3）根據(jù)轉(zhuǎn)差率公式