2025年大學(xué)大三（電氣自動(dòng)化技術(shù)）變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段測(cè)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共40分）每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填入括號(hào)內(nèi)。(總共20題，每題2分，每題的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是最符合題意的。)1.變頻調(diào)速系統(tǒng)中，改變電動(dòng)機(jī)定子電源頻率的同時(shí)，還需改變（），以保證電動(dòng)機(jī)的磁通基本不變。A.定子電壓幅值B.轉(zhuǎn)子電阻C.轉(zhuǎn)差率D.磁極對(duì)數(shù)2.以下哪種調(diào)速方式不屬于變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速方式（）A.恒壓頻比調(diào)速B.矢量控制調(diào)速C.直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速D.變極調(diào)速3.在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)頻率降低時(shí)，為了維持電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不變，需要（）A.降低電壓B.提高電壓C.保持電壓不變D.先降低電壓再提高電壓4.變頻調(diào)速系統(tǒng)中，常用的電力電子器件是（）A.二極管B.三極管C.晶閘管D.絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）5.矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心是（）A.坐標(biāo)變換B.轉(zhuǎn)速控制C.轉(zhuǎn)矩控制D.電壓控制6.直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)是（）A.調(diào)速精度高B.動(dòng)態(tài)響應(yīng)快C.控制算法復(fù)雜D.以上都是7.變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為了抑制諧波，常采用的方法是（）A.增加濾波裝置B.降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速C.提高電源電壓D.減少負(fù)載功率8.在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的效率（）A.隨著頻率的降低而提高B.隨著頻率的升高而提高C.隨著頻率的變化而變化不大D.與頻率無(wú)關(guān)9.變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)（）A.隨著頻率的降低而提高B.隨著頻率的升高而提高C.隨著頻率的變化而變化不大D.與頻率無(wú)關(guān)10.以下哪種控制方式不屬于變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式（）A.開(kāi)環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.半閉環(huán)控制D.智能控制11.變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍通常用（）來(lái)表示。A.最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比B.額定轉(zhuǎn)速與最高轉(zhuǎn)速之比C.額定轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比D.最高轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速之比12.在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力（）A.隨著頻率的降低而提高B.隨著頻率的升高而提高C.隨著頻率的變化而變化不大D.與頻率無(wú)關(guān)13.變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式通常采用（）A.直接啟動(dòng)B.星-三角啟動(dòng)C.軟啟動(dòng)D.變頻啟動(dòng)14.以下哪種調(diào)速系統(tǒng)屬于交流調(diào)速系統(tǒng)（）A.直流調(diào)速系統(tǒng)B.步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)C.變頻調(diào)速系統(tǒng)D.伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)15.變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能指標(biāo)不包括（）A.調(diào)速范圍B.調(diào)速精度C.動(dòng)態(tài)響應(yīng)D.功率因數(shù)16.在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向（）A.相同B.相反C.垂直D.無(wú)關(guān)17.變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)（）A.隨著頻率的變化而平移B.隨著頻率的變化而改變斜率C.隨著頻率的變化而不變D.與頻率無(wú)關(guān)18.以下哪種方法不屬于變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速方法（）A.變極調(diào)速B.改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速C.變頻調(diào)速D.調(diào)壓調(diào)速19.在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式有（）A.恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速B.恒功率調(diào)速C.平方轉(zhuǎn)矩調(diào)速D.以上都是20.變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速過(guò)程是通過(guò)改變（）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。A.電源電壓B.電源頻率C.電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)D.轉(zhuǎn)差率第II卷（非選擇題，共60分）21.簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。(10分)22.簡(jiǎn)答題：矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)與直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別。(10分)23.分析題：某變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的額定功率為10kW，額定電壓為380V，額定頻率為50Hz，現(xiàn)需要將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低到額定轉(zhuǎn)速的80%，試分析此時(shí)變頻器應(yīng)如何調(diào)整輸出頻率和電壓。(15分)24.材料分析題：材料：在某工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上，采用了變頻調(diào)速系統(tǒng)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于生產(chǎn)工藝的要求，電動(dòng)機(jī)需要在不同的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的溫度過(guò)高，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)是由于變頻器的輸出頻率過(guò)高導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的鐵損和銅損增加。問(wèn)題：請(qǐng)分析如何解決電動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高的問(wèn)題。(15分)25.設(shè)計(jì)題：設(shè)計(jì)一個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍為100-1000r/min，電動(dòng)機(jī)的額定功率為5kW，額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。請(qǐng)畫(huà)出系統(tǒng)的原理圖，并說(shuō)明各部分的作用。(20分)答案：1.A2.D3.B4.D5.A6.D7.A8.C9.A1C11.A12.A13.D14.C15.D16.A17.B18.A19.D20.B21.變頻調(diào)速系統(tǒng)是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在改變頻率的同時(shí)，還需改變定子電壓的幅值，以保證電動(dòng)機(jī)的磁通基本不變。當(dāng)頻率降低時(shí)，電壓也相應(yīng)降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之降低；當(dāng)頻率升高時(shí)，電壓也相應(yīng)升高，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之升高。通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。22.矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)通過(guò)坐標(biāo)變換將定子電流分解為勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，分別進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)直接控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，通過(guò)檢測(cè)定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩，利用空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和調(diào)速。兩者的主要區(qū)別在于控制方式和控制精度不同。23.首先根據(jù)轉(zhuǎn)速公式n=60f/p（其中n為轉(zhuǎn)速，f為頻率，p為極對(duì)數(shù)），當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到額定轉(zhuǎn)速的80%時(shí)，頻率也應(yīng)降低到額定頻率的80%，即f=50×80%=40Hz。根據(jù)恒壓頻比控制原則，電壓也應(yīng)降低到額定電壓的80%，即U=380×80%=304V。24.可以適當(dāng)降低變頻器的輸出頻率，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，從而減少鐵損和銅損。同時(shí)，檢查電動(dòng)機(jī)的散熱情況，確保散熱良好。也可以考慮增加散熱裝置，如風(fēng)扇或散熱器，以降低電動(dòng)機(jī)的溫度。還可以檢查電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況，避免過(guò)載運(yùn)行，進(jìn)一步減少損耗。25.原理圖：包括變頻器、電動(dòng)機(jī)、傳感器、控制器等