电机控制考试题及答案

电机控制考试题及答案

一、选择题（每题3分，共30分）1.直流电动机常用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答案：C。改变电源频率调速一般用于交流电动机，直流电动机常用的调速方法有改变电枢电压调速、改变励磁磁通调速和改变电枢回路电阻调速。2.三相异步电动机的旋转磁场转速与（）有关。A.电源频率B.磁极对数C.电源电压D.A和B答案：D。三相异步电动机旋转磁场转速（同步转速）公式为\(n_0=60f/p\)，其中\(f\)是电源频率，\(p\)是磁极对数，所以与电源频率和磁极对数有关。3.步进电动机的角位移与（）成正比。A.脉冲频率B.脉冲数C.通电方式D.负载大小答案：B。步进电动机每输入一个脉冲，转子就转过一个固定的角度，所以角位移与脉冲数成正比。4.以下哪种电机属于永磁电机？A.直流他励电动机B.三相笼型异步电动机C.永磁同步电动机D.磁阻电动机答案：C。永磁同步电动机使用永磁体产生磁场，属于永磁电机；直流他励电动机是通过励磁绕组产生磁场；三相笼型异步电动机是靠定子绕组产生旋转磁场；磁阻电动机是利用磁阻转矩工作。5.直流电动机的反转可以通过（）来实现。A.改变电枢电流方向B.改变励磁电流方向C.A或BD.同时改变电枢电流和励磁电流方向答案：C。根据直流电动机的电磁转矩公式\(T=K_T\varPhiI_a\)，改变电枢电流方向或者改变励磁电流方向都能改变电磁转矩方向，从而实现电机反转，若同时改变则电机转向不变。6.变频调速系统中，变频器的主要作用是（）。A.改变电压B.改变频率C.改变电流D.改变功率答案：B。变频调速系统中，变频器的核心作用是改变电源的频率，从而实现交流电动机的调速。7.一台三相异步电动机，定子绕组采用Y接法，接到线电压为380V的三相电源上，此时相电压为（）。A.380VB.220VC.110VD.660V答案：B。在Y接法中，线电压是相电压的\(\sqrt{3}\)倍，已知线电压为380V，则相电压为\(380\div\sqrt{3}\approx220V\)。8.伺服电动机的特点是（）。A.调速范围宽B.响应速度快C.控制精度高D.以上都是答案：D。伺服电动机具有调速范围宽、响应速度快、控制精度高等特点，广泛应用于需要精确控制的场合。9.同步电动机的转速（）。A.与负载大小有关B.与电源频率和磁极对数有关C.随负载变化而变化D.总是低于同步转速答案：B。同步电动机的转速\(n=n_0=60f/p\)，只与电源频率和磁极对数有关，不随负载变化而变化，且转速等于同步转速。10.他励直流电动机在额定负载下运行时，若突然将励磁绕组断开，则（）。A.电机转速下降B.电机转速上升，甚至发生飞车C.电机停转D.电机电流减小答案：B。他励直流电动机在额定负载下运行时，突然断开励磁绕组，励磁磁通\(\varPhi\)急剧减小，根据\(n=\frac{U-I_aR_a}{K_E\varPhi}\)，转速会迅速上升，甚至发生飞车现象。二、填空题（每题2分，共20分）1.直流电动机的电磁转矩与（）和（）成正比。答案：励磁磁通；电枢电流。根据电磁转矩公式\(T=K_T\varPhiI_a\)可知。2.三相异步电动机的调速方法有（）、（）和改变转差率调速。答案：改变电源频率调速；改变磁极对数调速。3.步进电动机的驱动方式有单电压驱动、（）和（）等。答案：高低压驱动；恒流斩波驱动。4.永磁同步电动机的转子由（）和（）组成。答案：永磁体；转子铁芯。5.直流电动机的调速性能指标主要有（）、（）和调速的平滑性等。答案：调速范围；静差率。6.变频调速系统按控制方式可分为（）、（）和直接转矩控制等。答案：U/f控制；矢量控制。7.三相异步电动机的启动方式有（）和（）。答案：直接启动；降压启动。8.伺服系统一般由（）、（）和执行机构等组成。答案：控制器；功率放大器。9.同步电动机的启动方法有（）和（）。答案：异步启动法；辅助电动机启动法。10.他励直流电动机的机械特性是指（）和（）之间的关系。答案：转速；电磁转矩。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述直流电动机的工作原理。答：直流电动机主要由定子和转子组成。定子上有主磁极，产生固定的磁场。转子上有电枢绕组，当电枢绕组中通入直流电流时，根据安培力定律，载流导体在磁场中会受到力的作用。由于电枢绕组是分布在转子圆周上的，这些力会形成一个转矩，使转子转动。随着转子的转动，通过换向器和电刷的作用，能保证电枢绕组中电流的方向始终使电磁转矩的方向不变，从而使转子持续旋转。2.三相异步电动机为什么会有转差率？答：三相异步电动机的定子绕组通入三相交流电后，会产生旋转磁场，其转速为同步转速\(n_0\)。转子要切割旋转磁场的磁力线才能产生感应电动势和感应电流，进而产生电磁转矩使转子转动。如果转子转速\(n\)等于同步转速\(n_0\)，那么转子与旋转磁场之间就没有相对运动，转子就不会切割磁力线，也就不会产生感应电动势和电流，电磁转矩为零，转子就无法转动。所以，转子转速\(n\)总是低于同步转速\(n_0\)，转差率\(s=\frac{n_0-n}{n_0}\)就是用来描述这种转速差异的物理量。3.简述变频调速的优点。答：变频调速具有很多优点。首先，调速范围宽，可以在很大的范围内实现平滑调速，能满足不同的生产工艺要求。其次，调速精度高，能精确地控制电机的转速，提高产品质量。再者，节能效果显著，在负载变化时，通过调节频率可以使电机的运行更加合理，减少能量损耗。另外，启动性能好，可实现软启动，减小启动电流对电网和电机的冲击。而且，变频调速装置的可靠性较高，维护工作量相对较小。四、计算题（每题10分，共20分）1.一台他励直流电动机，额定功率\(P_N=10kW\)，额定电压\(U_N=220V\)，额定电流\(I_N=53.4A\)，额定转速\(n_N=1500r/min\)，电枢电阻\(R_a=0.3\Omega\)。求：（1）额定运行时的电磁功率\(P_{em}\)；（2）额定转矩\(T_N\)。解：（1）根据公式\(P_{em}=U_NI_N-I_N^2R_a\)，将\(U_N=220V\)，\(I_N=53.4A\)，\(R_a=0.3\Omega\)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）根据公式\(T_N=9550\frac{P_N}{n_N}\)，将\(P_N=10kW=10000W\)，\(n_N=1500r/min\)代入可得：\(T_N=9550\times\frac{10}{1500}\)\(=\frac{95500}{1500}\approx63.7N\cdotm\)2.一台三相异步电动机，额定功率\(P_N=7.5kW\)，额定电压\(U_N=380V\)，额定转速\(n_N=1440r/min\)，电源频率\(f=50Hz\)。求：（1）同步转速\(n_0\)；（2）磁极对数\(p\)；（3）额定转差率\(s_N\)。解：（1）因为异步电动机的额定转速\(n_N=1440r/min\)接近同步转速，且同步转速\(n_0=\frac{60f}{p}\)，\(f=50Hz\)，在\(p=1\)时，\(n_0=\frac{60\times50}{1}=3000r/min\)；\(p=2\)时，\(n_0=\frac{60\times50}{2}=1500r/min\)；\(p=3\)时，\(n_0=\frac{60\times50}{3}=1000r/min\)，所以该电机的同步转速\(n_0=1500r/min\)。（2）由\(n_0=\frac{60f}{p}\)可得\(p=\frac{60f}{n_0}\)，将\(f=50Hz\)，\(n_0=1500r/min\)代入，\(p=\frac{60\times50}{1500}=2\)。（3）根据转差率公式