电机及控制技术考试题及答案

电机及控制技术考试题及答案电机及控制技术考试试卷一、单项选择题（每题2分，共20分）1.直流电动机的调速方法不包括以下哪种（）A.改变电枢电压调速B.改变励磁磁通调速C.改变电源频率调速D.改变电枢回路电阻调速2.三相异步电动机的旋转磁场的转速与（）有关。A.电源频率B.磁极对数C.电源电压D.A和B3.变压器的主要功能不包括（）A.变压B.变流C.变阻抗D.变频4.步进电动机的角位移与（）成正比。A.脉冲数量B.脉冲频率C.通电顺序D.电源电压5.他励直流电动机在额定负载下运行时，如果突然在电枢回路中串入一个适当的电阻，则电动机的转速将（）A.升高B.降低C.不变D.无法确定6.三相异步电动机的额定功率是指（）A.输入的电功率B.输出的机械功率C.铜损耗和铁损耗之和D.电磁功率7.交流伺服电动机的控制方式不包括（）A.幅值控制B.相位控制C.频率控制D.幅相控制8.直流发电机的电磁转矩是（）转矩。A.驱动B.制动C.有时是驱动，有时是制动D.以上都不对9.变压器的变比等于（）之比。A.一次侧与二次侧绕组匝数B.二次侧与一次侧绕组匝数C.一次侧与二次侧绕组电流D.二次侧与一次侧绕组电压10.当三相异步电动机的转差率s在01之间时，电动机运行于（）状态。A.电动B.发电C.制动D.停止二、多项选择题（每题3分，共15分）1.下列属于直流电动机优点的有（）A.调速性能好B.启动转矩大C.结构简单D.维护方便2.三相异步电动机的调速方法有（）A.变极调速B.变频调速C.变转差率调速D.改变电源相序调速3.变压器的损耗包括（）A.铜损耗B.铁损耗C.机械损耗D.附加损耗4.步进电动机的特点有（）A.控制精度高B.无累积误差C.响应速度快D.转速与负载大小有关5.交流伺服电动机的特点有（）A.调速范围宽B.运行稳定C.无自转现象D.启动转矩小三、判断题（每题2分，共10分）1.直流电动机的电磁转矩与电枢电流成正比。（）2.三相异步电动机的旋转磁场方向与电源相序有关。（）3.变压器可以改变直流电压。（）4.步进电动机的转速与脉冲频率成正比。（）5.交流伺服电动机在控制信号消失后会出现自转现象。（）四、简答题（每题10分，共30分）1.简述直流电动机的调速原理，并说明三种调速方法的优缺点。2.说明三相异步电动机的工作原理。3.变压器的主要作用是什么？简述其工作原理。五、计算题（每题12.5分，共25分）1.一台他励直流电动机，额定功率$P_N$=17kW，额定电压$U_N$=220V，额定电流$I_N$=88.9A，额定转速$n_N$=1500r/min，电枢回路电阻$R_a$=0.18Ω。求：（1）额定转矩$T_N$；（2）直接启动时的启动电流$I_{st}$。2.一台三相异步电动机，额定功率$P_N$=30kW，额定电压$U_N$=380V，额定转速$n_N$=1470r/min，电源频率$f$=50Hz。求：（1）磁极对数$p$；（2）额定转差率$s_N$。答案一、单项选择题1.C。改变电源频率调速是交流电动机的调速方法，直流电动机调速方法有改变电枢电压调速、改变励磁磁通调速、改变电枢回路电阻调速。2.D。三相异步电动机旋转磁场转速$n_1=\frac{60f}{p}$，与电源频率$f$和磁极对数$p$有关。3.D。变压器主要功能是变压、变流、变阻抗，不能变频。4.A。步进电动机的角位移$\theta=\frac{360^{\circ}}{zmk}N$，与脉冲数量$N$成正比。5.B。在电枢回路串入电阻，电枢电流减小，电磁转矩减小，负载转矩不变时，电动机转速降低。6.B。三相异步电动机的额定功率是指输出的机械功率。7.C。交流伺服电动机控制方式有幅值控制、相位控制、幅相控制，不包括频率控制。8.B。直流发电机中，电磁转矩是制动转矩，阻碍电枢转动。9.A。变压器变比$k=\frac{N_1}{N_2}$，等于一次侧与二次侧绕组匝数之比。10.A。当三相异步电动机转差率$s$在01之间时，电动机运行于电动状态。二、多项选择题1.AB。直流电动机调速性能好、启动转矩大，但结构复杂、维护不方便。2.ABC。三相异步电动机调速方法有变极调速、变频调速、变转差率调速，改变电源相序是改变电动机转向。3.AB。变压器损耗包括铜损耗和铁损耗，机械损耗和附加损耗一般不考虑。4.ABC。步进电动机控制精度高、无累积误差、响应速度快，转速与脉冲频率有关，与负载大小无关。5.ABC。交流伺服电动机调速范围宽、运行稳定、无自转现象，启动转矩大。三、判断题1.√。直流电动机电磁转矩$T=C_T\PhiI_a$，与电枢电流成正比。2.√。三相异步电动机旋转磁场方向与电源相序有关，改变相序可改变旋转方向。3.×。变压器是利用电磁感应原理工作的，只能改变交流电压，不能改变直流电压。4.√。步进电动机转速$n=\frac{60f}{zmk}$，与脉冲频率$f$成正比。5.×。交流伺服电动机具有无自转现象的特点，控制信号消失后会停止转动。四、简答题1.调速原理：直流电动机的转速公式为$n=\frac{UI_aR_a}{C_e\Phi}$，可以通过改变电枢电压$U$、电枢回路电阻$R_a$和励磁磁通$\Phi$来调速。三种调速方法优缺点：改变电枢电压调速：优点是调速范围宽，平滑性好，可实现无级调速，调速时机械特性硬度不变，稳定性好；缺点是需要一套电压可调的直流电源。改变电枢回路电阻调速：优点是方法简单，设备投资少；缺点是调速范围窄，平滑性差，是有级调速，调速时机械特性硬度变软，稳定性变差，能耗大。改变励磁磁通调速：优点是调速范围较宽，调速平滑，可实现无级调速，调速时能耗小；缺点是调速范围受电动机换向和磁路饱和的限制，只能在额定转速以上调速。2.三相异步电动机的工作原理：当定子绕组通入三相交流电时，会产生旋转磁场。旋转磁场切割转子绕组，在转子绕组中产生感应电动势和感应电流。根据电磁力定律，载流的转子导体在旋转磁场中受到电磁力的作用，形成电磁转矩，使转子顺着旋转磁场的方向旋转。由于转子的转速$n$始终低于旋转磁场的转速$n_1$（即存在转差率$s=\frac{n_1n}{n_1}$），所以称为异步电动机。3.主要作用：变压器的主要作用是变压、变流和变阻抗。在电力系统中，可将发电机发出的电压升高，以减少输电线路上的功率损耗和电压降落，实现远距离高压输电；在用电端，再将电压降低，以满足用户的用电设备要求。在电子电路中，可实现阻抗匹配等。工作原理：变压器是基于电磁感应原理工作的。当一次绕组接入交流电源时，在一次绕组中产生交变电流，交变电流在铁芯中产生交变磁通。这个交变磁通同时穿过一次绕组和二次绕组，根据电磁感应定律，在一次绕组和二次绕组中分别产生感应电动势。由于一次、二次绕组匝数不同，所以一次、二次绕组的感应电动势不同，从而实现变压。五、计算题1.（1）根据额定转矩公式$T_N=9550\frac{P_N}{n_N}$，将$P_N$=17kW，$n_N$=1500r/min代入可得：$T_N=9550\times\frac{17}{1500}\approx108.2$（N·m）（2）直接启动时，$U=U_N$，启动电流$I_{st}=\frac{U_N}{R_a}$，将$U_N$=220V，$R_a$=0.18Ω代入可得：$I_{st}=\frac{220}{0.18}\approx1222.2$（A）2.（1）已知电源频率$f$=50Hz，额定转速$n_N$=1470r/min，接近同步转速$n_1$，同步转速$n_1=\frac{60f}{