2025年大学电气自动化技术（电气自动化技术）试题及答案

2025年大学电气自动化技术（电气自动化技术）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）答题要求：本大题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的备选项中，只有一项是最符合题目要求的，请将其选出。1.以下哪种电机调速方式属于恒转矩调速？A.变极调速B.变频调速C.调压调速D.转子串电阻调速2.晶闸管导通的条件是A.阳极和阴极间加正向电压，门极不加电压B.阳极和阴极间加反向电压，门极加正向电压C.阳极和阴极间加正向电压，门极加正向触发电压D.阳极和阴极间加反向电压，门极加反向触发电压3.直流电动机的调速方法中，能实现无级调速的是A.改变电枢回路电阻调速B.改变励磁磁通调速C.改变电枢电压调速D.以上都不能4.三相异步电动机的旋转磁场的转速由（）决定。A.电源电压B.磁极对数和电源频率C.负载大小D.电机的效率5.对于PLC的编程语言，以下哪种语言类似于继电器控制电路的梯形图？A.指令表语言B.功能块图语言C.结构化文本语言D.梯形图语言6.自动控制系统中反馈检测元件的作用是将被控量转换为（）。A.控制信号B.反馈信号C.偏差信号D.给定信号7.电力系统中，将交流电转换为直流电的装置是A.变压器B.整流器C.逆变器D.电动机8.异步电动机的最大转矩与（）有关。A.电源电压B.转子电阻C.定子电阻D.气隙大小9.以下哪种传感器可用于检测物体的位置？A.温度传感器B.压力传感器C.光电传感器D.湿度传感器10.交流接触器的主要作用是A.频繁通断主电路B.控制电路的通断C.保护电路D.测量电路参数11.变压器的主要作用是A.变换电压B.变换电流C.变换阻抗D.以上都是12.闭环控制系统与开环控制系统相比，具有的优点是A.抗干扰能力强B.结构简单C.成本低D.调试方便13.可编程控制器（PLC）的核心部件是A.中央处理器（CPU）B.存储器C.输入输出接口D.电源模块14.三相异步电动机在额定负载下运行时，其转差率一般在（）范围内。A.0.01-0.06B.0.1-0.6C.1-6D.10-6015.以下哪种电路可实现过流保护？A.熔断器B.热继电器C.空气开关D.以上都可以16.直流电动机的电枢电动势与（）成正比。A.电枢电流B.磁通C.转速D.磁极对数17.自动控制系统中，控制器的作用是根据（）产生控制信号。A.给定信号B.反馈信号C.偏差信号D.被控量18.对于三相四线制供电系统，线电压与相电压的关系是A.线电压等于相电压B.线电压是相电压的√3倍C.相电压是线电压的√3倍D.线电压与相电压无关19.变频器的作用是A.改变电压B.改变频率C.改变功率D.改变相数20.电力拖动系统中，负载转矩的性质可分为A.恒转矩负载、恒功率负载、通风机负载B.感性负载、容性负载、阻性负载C.大转矩负载、小转矩负载、中等转矩负载D.以上都不对第II卷（非选择题，共60分）21.（10分）简述三相异步电动机的工作原理。22.（10分）说明PLC控制系统设计的一般步骤。23.（10分）分析直流电动机调速方法中，改变电枢电压调速和改变励磁磁通调速的特点。24.（15分）材料：某工厂有一台三相异步电动机，额定功率为10kW，额定电压为380V，额定电流为20A，额定转速为1450r/min。现需要对其进行节能改造，采用变频调速技术。已知电动机在额定负载下运行时，功率因数为0.85，效率为0.9。改造后，通过变频器调节电动机转速，使其在80%额定负载下运行，转速降至1100r/min。问题：计算改造前后电动机的输入功率和节能效果。25.（15分）材料：某自动控制系统采用PID控制器，其传递函数为G(s)=Kp(1+1/Tis+Tds)，其中Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。已知该系统的被控对象传递函数为G0(s)=1/(s(0.1s+1))，系统的给定值为r(t)=1(t)（单位阶跃信号）。当Kp=2，Ti=0.5，Td=0.1时，求系统的输出响应y(t)。答案：1.D2.C3.C4.B5.D6.B7.B8.A9.C10.A11.D12.A13.A14.A15.D16.C17.C18.B19.B20.A21.三相异步电动机定子绕组通入三相交流电后，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，转子电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，使转子转动起来。由于转子转速与旋转磁场转速不同步，存在转差率，所以称为异步电动机。22.一般步骤如下：首先明确控制要求，确定被控对象及控制目标；然后进行I/O点数统计，选择合适的PLC型号；接着进行硬件设计，包括电源、输入输出电路等；再进行软件设计，编写梯形图或其他编程语言程序；之后进行系统调试，检查程序逻辑和硬件连接是否正确；最后进行系统优化和完善。23.改变电枢电压调速：可实现无级调速，调速范围宽，调速过程中机械特性硬度不变，稳定性好，但需要专用的可调压电源。改变励磁磁通调速：调速范围有限，只能在额定转速以上调速，调速时机械特性变软，稳定性变差，适用于恒功率负载调速。24.改造前：输入功率P1=10kW/(0.85×0.9)≈12.96kW。改造后：负载功率P2=10kW×80%=8kW，转速降至1100r/min时，功率因数和效率假设不变，输入功率P3=8kW/(0.85×0.9)≈10.37kW。节能效果：节能△P=P1-P3=12.96kW-10.37kW=2.59kW。25.首先求系统的开环传递函数G(s)=G(s)G0(s)=2(1+2/s+0.1s)/(s(0.1s+1))。然后根据二阶系统的响应公式求解。设系统的闭环传递函数为Φ(s)，通过计算得到Φ(s)。再利用拉普拉斯变换的性质，对单位阶跃输入求拉普拉斯变换，然后与Φ(s)相乘，最后进行拉普拉斯反变换得到输出响应y(t)。具体计算过程：G(s)=2(1+2/s+0