(2025年)电机与电气控制技术试题库附答案

(2025年)电机与电气控制技术试题库附答案一、选择题（每题2分，共30分）1.直流电动机的励磁方式中，励磁绕组与电枢绕组并联的是（）。A.他励B.并励C.串励D.复励答案：B2.三相异步电动机在额定负载下运行时，若电源电压突然降低10%，则电机的转速会（）。A.显著上升B.基本不变C.显著下降D.无法确定答案：C（电压降低导致电磁转矩减小，转速下降以增大转差率，恢复转矩平衡）3.下列电器中，属于主令电器的是（）。A.接触器B.热继电器C.按钮D.熔断器答案：C4.同步电动机的启动方法通常采用（）。A.直接启动B.异步启动法C.降压启动D.变频启动答案：B（利用转子上的阻尼绕组产生异步转矩启动）5.某三相异步电动机的额定转速为1440r/min，其极对数为（）。A.1B.2C.3D.4答案：B（同步转速n₀=60f/p，f=50Hz时，n₀=1500r/min对应p=2，额定转速略低）6.热继电器的主要作用是（）。A.短路保护B.过载保护C.欠压保护D.失压保护答案：B7.直流发电机的电枢反应会导致（）。A.气隙磁场增强B.气隙磁场畸变且主磁通减弱C.电枢电流减小D.端电压升高答案：B（电枢磁场对主磁场的畸变和去磁作用）8.三相异步电动机采用Y-Δ降压启动时，启动电流为直接启动的（）。A.1/√3B.1/3C.√3倍D.3倍答案：B（Y接时每相绕组电压为Δ接的1/√3，电流为1/3）9.PLC的输入接口电路通常采用（）。A.直流24V光耦隔离B.交流220V直接连接C.电磁继电器隔离D.晶闸管整流答案：A10.步进电动机的步距角与（）无关。A.定子相数B.转子齿数C.通电方式D.电源频率答案：D（步距角由结构和通电方式决定，频率影响转速）11.绕线式异步电动机转子串电阻启动时，随着启动过程进行，应（）。A.逐步增加电阻B.逐步减小电阻C.保持电阻不变D.先增后减答案：B（减小电阻以增大转速，最终短接全部电阻）12.下列调速方法中，属于变极调速的是（）。A.改变定子绕组接法B.改变电源频率C.转子串电阻D.改变转差率答案：A（通过改变定子绕组极对数实现）13.接触器的主触点用于（）。A.接通/断开控制电路B.接通/断开主电路C.实现互锁D.过载保护答案：B14.同步电动机的功率因数可以通过（）调节。A.改变励磁电流B.改变负载大小C.改变电源频率D.改变极对数答案：A（过励时功率因数超前，欠励时滞后）15.某电动机铭牌标注“防护等级IP54”，其中“5”表示（）。A.防尘等级（完全防止外物侵入）B.防水等级（防溅水）C.防爆等级D.绝缘等级答案：A（IP54中第一位5为防尘等级，第二位4为防溅水）二、填空题（每空1分，共20分）1.直流电机的电枢绕组分为叠绕组和______两种，其中______适用于大电流低电压场合。答案：波绕组；叠绕组2.三相异步电动机的固有机械特性是指______、______、______均为额定值时的n-T特性。答案：电压；频率；转子不串电阻3.电气控制电路中，常用______实现短路保护，用______实现过载保护，用______实现欠压/失压保护。答案：熔断器；热继电器；接触器4.步进电动机的控制方式包括______控制和______控制，其转速与______成正比。答案：开环；闭环；脉冲频率5.同步电机按用途分为______、______和同步补偿机，其中______主要用于发电。答案：同步发电机；同步电动机；同步发电机6.三相异步电动机的调速方法有______、______和______三大类。答案：变极调速；变频调速；变转差率调速7.PLC的工作方式是______，其扫描周期包括______、______和输出刷新三个阶段。答案：循环扫描；输入采样；用户程序执行三、判断题（每题1分，共10分）1.直流电动机的电枢电流由负载决定，负载越大，电枢电流越小。（）答案：×（负载增大，电磁转矩需增大，电枢电流增大）2.三相异步电动机的转差率s=0时，电机处于理想空载状态。（）答案：√（s=0时转子转速等于同步转速，无切割磁感线，无电流和转矩）3.热继电器的双金属片受热时，膨胀系数大的一侧会向膨胀系数小的一侧弯曲。（）答案：√（双金属片由两种膨胀系数不同的金属组成）4.接触器的辅助触点只能用于控制电路，不能通断主电路。（）答案：√（辅助触点容量小，主触点用于主电路）5.同步电动机没有启动转矩，必须借助其他方法启动。（）答案：√（同步转速下转子无法自行启动，需阻尼绕组或变频启动）6.绕线式异步电动机转子串频敏变阻器启动时，随着转速升高，频敏变阻器的等效电阻自动减小。（）答案：√（频率降低，铁损减小，等效电阻减小）7.PLC的输出接口中，晶体管输出模块适用于直流负载，继电器输出模块适用于交直流负载。（）答案：√（晶体管响应快，继电器耐高压大电流）8.直流发电机的电动势与转速成正比，与励磁磁通成反比。（）答案：×（电动势E=CeΦn，与Φ和n均成正比）9.三相异步电动机采用变频调速时，若保持U/f恒定，可近似保持气隙磁通不变。（）答案：√（U≈E=4.44fNΦ，U/f恒定则Φ近似不变）10.步进电动机的步距角越小，定位精度越高。（）答案：√（步距角越小，每步转过的角度越小，精度越高）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述直流电机的可逆性原理，并举例说明其应用。答案：直流电机的可逆性指同一台电机既可作发电机运行，也可作电动机运行。当电枢由原动机拖动旋转，切割磁感线产生电动势，输出电能（发电机）；当电枢通入电流，在磁场中受电磁力产生转矩，拖动负载旋转（电动机）。例如，电动汽车的驱动电机在加速时作电动机，刹车时作发电机回收电能（再生制动）。2.三相异步电动机的启动电流大但启动转矩小，原因是什么？答案：启动时（n=0，s=1），转子转速低，旋转磁场切割转子导体的相对速度大，转子感应电动势和电流大，根据磁动势平衡，定子电流也大（约为额定电流的5-7倍）。但此时转子功率因数cosφ₂低（转子频率f₂=sf₁=50Hz，电抗大），电磁转矩T=CTΦI₂cosφ₂，虽I₂大但cosφ₂小，故启动转矩并不大（约为额定转矩的1-2倍）。3.画出电动机正反转控制电路的电气原理图（主电路+控制电路），并说明互锁的作用。答案：主电路：三相电源→熔断器→接触器KM1主触点→电动机（正转）；三相电源→熔断器→接触器KM2主触点→电动机（反转，任意两相交换）。控制电路：启动按钮SB2串联KM1辅助常开触点（自锁），并联SB1（停止）；SB3串联KM2辅助常开触点（自锁），与SB2支路并联。KM1辅助常闭触点串联在KM2控制支路，KM2辅助常闭触点串联在KM1控制支路（互锁）。互锁作用：防止KM1和KM2同时吸合导致电源短路。4.简述PLC控制与传统继电器控制的主要区别。答案：①控制方式：继电器控制为硬接线逻辑，PLC为软逻辑（程序）；②灵活性：继电器改控制逻辑需改接线，PLC改程序即可；③可靠性：PLC采用微电子技术，抗干扰强，寿命长；④体积与功耗：PLC体积小，功耗低；⑤维护：继电器需检查触点，PLC可通过程序诊断故障；⑥复杂控制：PLC可实现定时、计数、通信等复杂功能，继电器难以实现。5.同步电动机为什么能保持转速恒定？如何调节其无功功率？答案：同步电动机的转速n=60f/p，由电源频率f和极对数p决定，与负载无关（仅当负载不超过最大转矩时），故转速恒定。调节励磁电流If可改变无功功率：欠励（If过小）时，电机从电网吸收滞后无功（感性）；过励（If过大）时，电机向电网输出超前无功（容性）；正常励磁时，无功功率为零（功率因数cosφ=1）。五、综合题（每题10分，共20分）1.某三相异步电动机铭牌参数：PN=15kW，UN=380V，IN=30A，nN=1460r/min，ηN=0.88，cosφN=0.85，Δ接法。求：（1）额定输入功率P1N；（2）额定转差率sN；（3）额定转矩TN；（4）若采用Y-Δ降压启动，启动电流Ist（直接启动电流为7IN）。答案：（1）P1N=PN/ηN=15/0.88≈17.05kW；（2）同步转速n₀=1500r/min（p=2），sN=(n₀-nN)/n₀=(1500-1460)/1500≈0.0267；（3）TN=9550PN/nN=9550×15/1460≈98.4N·m；（4）直接启动电流Ist_d=7×30=210A，Y启动时Ist_Y=Ist_d/3=70A。2.设计一个“两地控制”电动机启动/停止的电气控制电路（主电路+控制电路），要求：①甲地和乙地均可独立启动和停止电机；②具有短路、过载保护；③画出完整电路图并标注各电器符号。答案：主电路：电源L1-L3→熔断器FU→接触器KM主触点→热继电器FR主触点→电动机M。控制电路：停止按钮SB1（甲地）、SB3（乙地）