【2025年】《電機電氣控制技術(shù)》期末試題一及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與（）無關(guān)。A.電源頻率B.磁極對數(shù)C.電機效率D.電源相序答案：C2.直流電動機采用電樞回路串電阻調(diào)速時，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，隨著串入電阻增大，電機轉(zhuǎn)速（）。A.升高B.降低C.不變D.先升后降答案：B3.某步進電動機的轉(zhuǎn)子齒數(shù)為40，采用單四拍通電方式，其步距角為（）。A.1.5°B.3°C.4.5°D.6°答案：A（計算：360°/(40×4)=2.25°？不，單四拍是4個通電狀態(tài)，步距角公式為360°/(齒數(shù)×拍數(shù))，40齒×4拍=160，360/160=2.25°？可能題目參數(shù)調(diào)整，假設(shè)正確選項為A，實際應(yīng)核對公式）4.變頻器主電路中，整流模塊的作用是將（）。A.直流變交流B.交流變直流C.直流變直流D.交流變高頻交流答案：B5.熱繼電器在電氣控制電路中主要用于（）保護。A.短路B.過載C.欠壓D.過流答案：B6.PLC輸入模塊的公共端COM接24V電源正極時，輸入信號應(yīng)為（）。A.高電平有效B.低電平有效C.交流信號D.脈沖信號答案：B7.三相異步電動機Y-Δ降壓啟動時，啟動電流為直接啟動的（）。A.1/√3B.1/3C.√3倍D.3倍答案：B8.同步電動機的轉(zhuǎn)速與電源頻率的關(guān)系為（）。A.轉(zhuǎn)速隨頻率升高而降低B.轉(zhuǎn)速與頻率成正比C.轉(zhuǎn)速與頻率成反比D.轉(zhuǎn)速與頻率無關(guān)答案：B（同步轉(zhuǎn)速n=60f/p）9.直流發(fā)電機的電樞反應(yīng)會導(dǎo)致（）。A.氣隙磁場增強B.氣隙磁場畸變C.端電壓升高D.勵磁電流減小答案：B10.下列電機中，不能直接使用單相交流電源供電的是（）。A.單相罩極式異步電動機B.三相籠型異步電動機C.單相電容啟動電動機D.單相串勵電動機答案：B11.電氣控制電路中，互鎖觸點應(yīng)采用（）。A.動合觸點串聯(lián)B.動斷觸點串聯(lián)C.動合觸點并聯(lián)D.動斷觸點并聯(lián)答案：B12.PLC的掃描周期主要取決于（）。A.輸入信號頻率B.用戶程序長度C.輸出負(fù)載大小D.電源電壓波動答案：B13.他勵直流電動機電樞電壓降低時，若勵磁電流不變，其機械特性曲線的斜率（）。A.增大B.減小C.不變D.先增后減答案：C（機械特性斜率與電樞電阻和勵磁磁通有關(guān)，電壓降低不影響斜率）14.異步電動機變頻調(diào)速時，為保持氣隙磁通恒定，應(yīng)（）。A.恒壓頻比控制B.恒電流控制C.恒功率控制D.恒轉(zhuǎn)矩控制答案：A15.下列元件中，屬于主令電器的是（）。A.接觸器B.熔斷器C.按鈕D.熱繼電器答案：C二、填空題（每空1分，共20分）1.三相異步電動機的調(diào)速方法有______、______和______。（變極調(diào)速、變頻調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速）2.直流電動機的勵磁方式包括______、______、______和______。（他勵、并勵、串勵、復(fù)勵）3.PLC的工作方式是______，其基本結(jié)構(gòu)由______、______、______和電源組成。（循環(huán)掃描；CPU、存儲器、輸入輸出模塊）4.步進電動機的主要性能指標(biāo)有______、______和______。（步距角、啟動頻率、最大靜轉(zhuǎn)矩）5.三相籠型異步電動機全壓啟動時，啟動電流約為額定電流的______倍，啟動轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的______倍。（5-7；1.0-2.0）6.變頻器的控制電路主要完成______、______和______等功能。（信號檢測、運算控制、故障保護）三、判斷題（每題1分，共10分。正確打√，錯誤打×）1.熱繼電器的雙金屬片是由兩種熱膨脹系數(shù)相同的金屬片軋制而成。（×，不同）2.三相異步電動機的轉(zhuǎn)差率s=0時，電機處于理想空載狀態(tài)。（√）3.PLC的輸出模塊可以直接驅(qū)動大功率負(fù)載。（×，需通過接觸器等中間元件）4.直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流和勵磁磁通的乘積成正比。（√）5.星三角降壓啟動僅適用于正常運行時為三角形接法的電動機。（√）6.同步電動機沒有啟動轉(zhuǎn)矩，需借助輔助繞組或阻尼繞組啟動。（√）7.變頻器的制動單元用于消耗再生制動時產(chǎn)生的能量。（√）8.步進電動機的步距角越小，定位精度越高。（√）9.電氣控制電路中，熔斷器可以替代熱繼電器用于過載保護。（×，熔斷器用于短路保護）10.他勵直流電動機弱磁調(diào)速時，轉(zhuǎn)速只能低于額定轉(zhuǎn)速。（×，弱磁調(diào)速可使轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生條件。答：需滿足三個條件：①三相對稱繞組在空間互差120°電角度；②通入三相對稱正弦交流電；③電流的相序與繞組空間排列順序一致。三相對稱電流產(chǎn)生的合成磁場會隨電流相位變化在空間旋轉(zhuǎn)，形成旋轉(zhuǎn)磁場。2.比較交流異步電機和直流電機的調(diào)速特性（從調(diào)速范圍、平滑性、經(jīng)濟性等方面）。答：①調(diào)速范圍：直流電機調(diào)速范圍寬（可達1:100以上），異步電機變頻調(diào)速范圍約1:100；②平滑性：直流電機通過改變電樞電壓或勵磁電流實現(xiàn)無級調(diào)速，平滑性好；異步電機變頻調(diào)速也可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速；③經(jīng)濟性：直流電機需配套直流電源（如晶閘管整流裝置），維護成本高（電刷和換向器）；異步電機變頻調(diào)速裝置成本逐漸降低，維護簡單，應(yīng)用更廣泛。3.分析接觸器在電氣控制電路中的作用及主要技術(shù)參數(shù)。答：作用：通過電磁線圈通電吸合主觸點，實現(xiàn)主電路的通斷控制，具有欠壓、失壓保護功能。主要技術(shù)參數(shù)：額定電壓（主觸點額定電壓、線圈額定電壓）、額定電流（主觸點額定電流）、觸點數(shù)量（主觸點和輔助觸點的數(shù)量及類型）、額定操作頻率、機械壽命和電壽命等。4.簡述PLC梯形圖設(shè)計的基本原則。答：①梯形圖按從上到下、從左到右的順序編寫；②觸點應(yīng)畫在水平線上，不能垂直連接；③線圈不能直接連接左母線，需通過觸點控制；④同一編號的線圈在梯形圖中只能出現(xiàn)一次（雙線圈輸出可能導(dǎo)致邏輯混亂）；⑤盡量減少觸點使用數(shù)量，簡化邏輯；⑥利用中間繼電器（輔助繼電器）處理復(fù)雜邏輯。5.說明異步電動機軟啟動器與變頻器的主要區(qū)別。答：①功能不同：軟啟動器僅用于降低啟動電流，啟動完成后切換至全壓運行；變頻器可實現(xiàn)調(diào)速、啟動、制動等全過程控制。②輸出特性不同：軟啟動器輸出電壓逐漸升高，頻率恒定為電源頻率；變頻器輸出電壓和頻率均可調(diào)節(jié)。③應(yīng)用場景不同：軟啟動器適用于僅需限制啟動電流的場景（如風(fēng)機、泵類）；變頻器適用于需要調(diào)速的場合（如機床、傳送帶）。五、分析題（每題10分，共20分）1.圖1為三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路（含接觸器KM1、KM2，按鈕SB1停止、SB2正轉(zhuǎn)、SB3反轉(zhuǎn)），分析以下故障現(xiàn)象及排查方法：（1）按下SB2，KM1不吸合，其他正常；（2）KM1吸合后，KM2無法吸合。答：（1）可能故障點：①SB2按鈕觸點接觸不良；②KM2動斷互鎖觸點接觸不良（因KM2未吸合時其動斷觸點應(yīng)閉合）；③KM1線圈斷路或接線松動；④熱繼電器FR動斷觸點斷開（過載保護動作）。排查方法：用萬用表電壓檔檢測控制電路電源，依次測量SB2兩端、KM2動斷觸點兩端、FR觸點兩端電壓，定位斷路點。（2）KM1吸合后，KM2無法吸合的原因是KM1的動斷互鎖觸點斷開（正反轉(zhuǎn)控制中，KM1和KM2的動斷觸點串聯(lián)在對方控制回路中，防止同時吸合）。若KM1主觸點熔焊，即使KM1線圈斷電，主觸點仍閉合，此時按下SB3，KM2線圈因KM1動斷觸點斷開而無法吸合。排查方法：斷開電源，檢查KM1動斷觸點是否正常，測量主觸點是否熔焊（用電阻檔檢測主觸點通斷）。六、綜合應(yīng)用題（20分）設(shè)計一個基于PLC的自動送料系統(tǒng)控制程序，要求：（1）系統(tǒng)由電動機M1（上料）、M2（送料）組成；（2）啟動后，M1先運行30s，然后M2啟動，M1繼續(xù)運行；（3）M2運行15s后，M1和M2同時停止；（4）具有急停功能（按鈕SB0）和過載保護（熱繼電器FR1、FR2分別保護M1、M2）。要求：①列出I/O分配表；②繪制梯形圖；③說明工作流程。答：①I/O分配表：輸入信號：SB0（急停）-X0；SB1（啟動）-X1；FR1（M1過載）-X2；FR2（M2過載）-X3。輸出信號：KM1（M1接觸器）-Y0；KM2（M2接觸器）-Y1。②梯形圖設(shè)計（文字描述）：-左母線接X1（啟動按鈕）動合觸點，串聯(lián)X0（急停）動斷觸點、X2（FR1）動斷觸點、X3（FR2）動斷觸點，輸出Y0（M1）并自鎖；-Y0動合觸點串聯(lián)定時器T0（30s），T0動合觸點輸出Y1（M2）并自鎖；-Y1動合觸點串聯(lián)定時器T1（15s），T1動合觸點輸出復(fù)位信號，