2025年電機(jī)拖動(dòng)考試模擬題含參考答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定電壓220V，額定電流50A，勵(lì)磁電流2A，電樞回路總電阻0.2Ω，其額定運(yùn)行時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)為（）A.210VB.200VC.208VD.212V2.三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌標(biāo)注“額定轉(zhuǎn)速1440r/min”，電源頻率50Hz，其極對(duì)數(shù)為（）A.1B.2C.3D.43.同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的關(guān)系為（）A.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速略低于同步轉(zhuǎn)速B.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速C.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速略高于同步轉(zhuǎn)速D.無(wú)固定關(guān)系4.直流電動(dòng)機(jī)采用電樞回路串電阻調(diào)速時(shí)，隨著串入電阻增大，機(jī)械特性的硬度（）A.變硬B.變軟C.不變D.先變硬后變軟5.三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，若保持U/f恒定，其氣隙磁通將（）A.增大B.減小C.基本不變D.先增后減6.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，若僅降低電樞電壓，穩(wěn)定后（）A.轉(zhuǎn)速降低，電樞電流不變B.轉(zhuǎn)速降低，電樞電流增大C.轉(zhuǎn)速不變，電樞電流減小D.轉(zhuǎn)速升高，電樞電流減小7.三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流大的主要原因是（）A.電源電壓高B.轉(zhuǎn)子繞組電抗大C.啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)大D.定子繞組電阻小8.同步電動(dòng)機(jī)的功角特性中，電磁轉(zhuǎn)矩最大值出現(xiàn)在功角δ為（）A.0°B.45°C.90°D.180°9.直流發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向（）A.相同B.相反C.無(wú)關(guān)D.取決于勵(lì)磁方式10.三相異步電動(dòng)機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓降低10%，穩(wěn)定后（）A.轉(zhuǎn)速升高，電流增大B.轉(zhuǎn)速降低，電流增大C.轉(zhuǎn)速不變，電流減小D.轉(zhuǎn)速降低，電流減小二、填空題（每空1分，共20分）1.直流電機(jī)的電樞反應(yīng)是指電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)（）的影響，其后果包括氣隙磁場(chǎng)畸變和（）。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s=（n?-n）/n?，其中n?為（），n為（）。3.同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法主要有（）和（），其中最常用的是（）。4.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式為n=（U?/R?）-（T?/C?Φ）R?/C?C?Φ2，當(dāng)電樞電壓U?降低時(shí)，特性曲線（）平移；當(dāng)勵(lì)磁電流I?減小時(shí)，特性曲線（）。5.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法按轉(zhuǎn)差功率處理方式可分為（）、（）和（）三類，其中變頻調(diào)速屬于（）。6.直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式包括（）、（）和（），其中（）可實(shí)現(xiàn)能量回饋電網(wǎng)。7.同步發(fā)電機(jī)的外特性是指（）保持不變時(shí)，端電壓與（）的關(guān)系曲線。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)為何不能直接接入額定電壓，通常采用的啟動(dòng)方法有哪些？2.三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通入三相交流電后，如何產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)？其旋轉(zhuǎn)方向由什么決定？3.比較直流電動(dòng)機(jī)電樞串電阻調(diào)速與弱磁調(diào)速的特點(diǎn)（從調(diào)速范圍、穩(wěn)定性、適用負(fù)載類型等方面分析）。4.同步電動(dòng)機(jī)為何不能自行啟動(dòng)？其異步啟動(dòng)過(guò)程中阻尼繞組的作用是什么？5.三相異步電動(dòng)機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源頻率降低（保持U/f恒定），分析轉(zhuǎn)速、定子電流、電磁轉(zhuǎn)矩的變化趨勢(shì)。四、計(jì)算題（共30分）1.（10分）一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：P_N=15kW，U_N=220V，I_N=80A，n_N=1500r/min，電樞電阻R?=0.2Ω。求：（1）額定運(yùn)行時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)E?N；（2）額定電磁轉(zhuǎn)矩T?N；（3）若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電樞電壓降至180V，穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速n（假設(shè)磁通Φ不變）。2.（10分）一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：P_N=30kW，U_N=380V，I_N=57A，n_N=1470r/min，f=50Hz，cosφ=0.85，效率η=0.9。求：（1）額定轉(zhuǎn)差率s_N；（2）額定輸入功率P?N；（3）額定電磁功率P?m（忽略機(jī)械損耗和附加損耗）；（4）額定轉(zhuǎn)子電流頻率f?N。3.（10分）一臺(tái)隱極同步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：U_N=380V（線電壓），I_N=20A（線電流），cosφ=0.8（超前），同步電抗X_c=10Ω，忽略電樞電阻。求：（1）額定運(yùn)行時(shí)的空載電動(dòng)勢(shì)E?（線值）；（2）功角δ；（3）最大電磁轉(zhuǎn)矩T_max（極對(duì)數(shù)p=2）。五、分析題（共20分）1.（10分）某生產(chǎn)機(jī)械需要調(diào)速范圍D=10，靜差率s≤5%，負(fù)載類型為恒轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)有兩種直流調(diào)速方案：方案一為電樞串電阻調(diào)速，方案二為調(diào)壓調(diào)速。分析兩種方案的可行性，并說(shuō)明理由。2.（10分）某三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)起重機(jī)吊鉤，需要頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)?，F(xiàn)有三種制動(dòng)方式：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、回饋制動(dòng)。分析每種制動(dòng)方式的適用場(chǎng)景，并推薦最適合該工況的制動(dòng)方式。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.B3.B4.B5.C6.A7.C8.C9.B10.B二、填空題1.主磁場(chǎng)；去磁作用（或磁路飽和時(shí)的附加去磁）2.同步轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速3.異步啟動(dòng)法；輔助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)法；異步啟動(dòng)法4.向下；上翹（或斜率增大）5.轉(zhuǎn)差功率消耗型；轉(zhuǎn)差功率回饋型；轉(zhuǎn)差功率不變型；轉(zhuǎn)差功率不變型6.能耗制動(dòng)；反接制動(dòng)；回饋制動(dòng)；回饋制動(dòng)7.勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)速；負(fù)載電流三、簡(jiǎn)答題1.直接啟動(dòng)時(shí)，電樞電流I?=U?/R?，因R?很小，電流可達(dá)額定電流的10-20倍，會(huì)損壞電機(jī)。常用啟動(dòng)方法：電樞回路串電阻啟動(dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)。2.三相定子繞組通入對(duì)稱三相交流電，產(chǎn)生幅值恒定、以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)方向由三相電流的相序決定，改變相序即可改變旋轉(zhuǎn)方向。3.電樞串電阻調(diào)速：調(diào)速范圍?。ㄒ话鉊≤2），機(jī)械特性變軟（穩(wěn)定性差），適用于低速短時(shí)間運(yùn)行的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；弱磁調(diào)速：調(diào)速范圍較大（D=2-4），特性硬度基本不變（穩(wěn)定性好），適用于恒功率負(fù)載（或允許轉(zhuǎn)速升高時(shí)轉(zhuǎn)矩減小的負(fù)載）。4.同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為直流勵(lì)磁的磁極，啟動(dòng)時(shí)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為n?，轉(zhuǎn)子靜止，磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁極間存在交變吸引力，平均轉(zhuǎn)矩為零，無(wú)法自行啟動(dòng)。阻尼繞組在異步啟動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流，產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子加速到接近n?，再通入直流勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)同步。5.頻率f降低，同步轉(zhuǎn)速n?=60f/p降低；因U/f恒定，氣隙磁通Φ基本不變，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下電磁轉(zhuǎn)矩T?=C?ΦI?'cosφ?需保持不變，故轉(zhuǎn)子電流I?'基本不變，定子電流I?也基本不變；轉(zhuǎn)速n=n?(1-s)，因n?降低且s變化較?。ê戕D(zhuǎn)矩時(shí)s≈T?/C?Φ2，Φ不變則s基本不變），故n降低。四、計(jì)算題1.（1）E?N=U_NI?NR?=22080×0.2=204V（2）T?N=9.55P?N/n_N，P?N=E?NI?N=204×80=16320W，故T?N=9.55×16320/1500≈103.5N·m（3）負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，T?=T?N=C?ΦI?，故I?不變（仍為80A）。新轉(zhuǎn)速n=(U'I?R?)/(C?Φ)，C?Φ=E?N/n_N=204/1500=0.136V·min/r，故n=(18080×0.2)/0.136=(180-16)/0.136=164/0.136≈1205.9r/min2.（1）四極電機(jī)p=2，n?=60f/p=60×50/2=1500r/min，s_N=(n?-n_N)/n?=(1500-1470)/1500=0.02（2）P?N=P_N/η=30/0.9≈33.33kW（3）P?m=P?Np?（定子銅損），但題目忽略機(jī)械損耗和附加損耗，且通常異步電動(dòng)機(jī)P?m=P_N+p_mec+p_ad≈P_N（近似），但嚴(yán)格計(jì)算：P?m=P_N/(1-s_N)=30/(1-0.02)=30.61kW（或用P?m=3I?'2R?'/s_N，此處簡(jiǎn)化）（4）f?N=s_Nf=0.02×50=1Hz3.（1）相電壓U=380/√3≈220V，相電流I=20A，cosφ=0.8（超前），故φ=36.87°。隱極同步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)方程：E?=U+jIX_c（相量）。I的相量為I∠36.87°（超前），jIX_c=20∠36.87°×10∠90°=200∠126.87°V。U=220∠0°V，故E?相量=220∠0°+200∠126.87°=220+200×(-0.6)+j200×0.8=220-120+j160=100+j160=√(1002+1602)=√35600≈188.68V（相值），線值E?線=188.68×√3≈327V（2）功角δ為U與E?的夾角，tanδ=160/100=1.6，δ≈58°（3）最大電磁功率P_max=3UE?/(X_c)，T_max=P_max/(ω?)，ω?=2πn?/60，n?=60f/p=60×50/2=1500r/min，ω?=2π×1500/60=50πrad/s。P_max=3×220×188.68/10≈3×220×18.868≈12450W，T_max=12450/50π≈79.3N·m五、分析題1.方案一（電樞串電阻調(diào)速）：調(diào)速范圍D=n_max/n_min，靜差率s=(n?-n)/n?。電樞串電阻后，理想空載轉(zhuǎn)速n?=U/(C?Φ)不變，轉(zhuǎn)速降落Δn=R?+R_c)/(C?C?Φ2)T_L。要滿足s≤5%，則n_min=n?(1-s)≥n_max(1-s)/D。但電樞串電阻會(huì)使機(jī)械特性變軟，低速時(shí)Δn增大，s難以滿足5%；且D=10需要n_min很低，此時(shí)Δn可能超過(guò)n_min，導(dǎo)致s超標(biāo)，故不可行。方案二（調(diào)壓調(diào)速）：改變電樞電壓U，n?=U/(C?Φ)，Δn=R?/(C?C?Φ2)T_L（與U無(wú)關(guān)）。靜差率s=Δn/n?=ΔnC?Φ/U。當(dāng)U降低時(shí)，n?降低，但Δn不變，故s隨U降低而增大。要滿足s≤5%，則最小電壓U_min應(yīng)滿足s=ΔnC?Φ/U_min≤0.05。因Δn=R?T_L/(C?C?Φ2)，而T_L=C?ΦI?N，故Δn=R?I?N/C?Φ。代入得s=(R?I?N/C?Φ)/(U_min/C?Φ)=R?I?N/U_min≤0.05，即U_min≥R?I?N/0.05。假設(shè)R?I?N=20V（如前題），則U_min≥400V，但額定電壓220V，矛盾？實(shí)際應(yīng)通過(guò)調(diào)速范圍公式D=n_max/n_min=n?max/(n?minΔn)，調(diào)壓時(shí)n?max=U_N/(C?Φ)，n?min=U_min/(C?Φ)，則D=[U_N/(C?Φ)]/[U_min/(C?Φ)Δn]=U_N/(U_minΔnC?Φ)。要求D=10，s=Δn/n?min=ΔnC?Φ/U_min≤0.05，即U_min≥ΔnC?Φ/0.05=(R?I?N)/0.05（因ΔnC?Φ=R?I?N）。若R?I?N=20V，則U_min≥400V（超過(guò)額定電壓），顯然不合理，說(shuō)明需結(jié)合弱磁調(diào)速。但題目假設(shè)僅調(diào)壓，實(shí)際工程中調(diào)壓調(diào)速配合弱磁可擴(kuò)大范圍，故本題中方案二更可行，因機(jī)械特性硬度較高，靜差率易滿足。2.能耗制動(dòng)：切斷電源后定子通入直流，產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與磁場(chǎng)作用產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，適用于準(zhǔn)確停車或低速穩(wěn)速；反接制動(dòng)：改變電源相序或電樞電壓極性，產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)迅速但能量損耗大，適用于快速停車或反轉(zhuǎn)；回饋制動(dòng)