(2025年)电力拖动模拟试题及参考答案

(2025年)电力拖动模拟试题及参考答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.他励直流电动机采用电枢回路串电阻启动时，随着启动电阻的逐步切除，电枢电流将（）。A.保持恒定B.先增大后减小C.逐渐增大至额定值D.逐渐减小至额定值2.三相异步电动机的同步转速n₀=1500r/min，当转子转速n=1440r/min时，转差率s为（）。A.0.04B.0.06C.0.08D.0.103.直流电动机调速时，若保持电枢电压U和励磁磁通Φ不变，仅增大电枢回路电阻Rₐ，其机械特性的硬度将（）。A.变硬B.变软C.不变D.先变硬后变软4.三相异步电动机采用能耗制动时，需向定子绕组通入（）。A.单相交流电B.三相交流电C.直流电流D.脉冲电流5.他励直流电动机弱磁调速时，若负载转矩为恒转矩，则调速过程中电枢电流将（）。A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小6.异步电动机变频调速时，若保持U/f恒定，其机械特性的最大转矩将（）。A.增大B.减小C.基本不变D.先增大后减小7.电力拖动系统稳定运行的必要条件是（）。A.电动机机械特性与负载特性有交点B.交点处电动机机械特性的斜率小于负载特性的斜率C.交点处电动机机械特性的斜率大于负载特性的斜率D.电动机电磁转矩等于负载转矩8.三相笼型异步电动机采用Y-Δ降压启动时，启动电流为直接启动的（）。A.1/√3倍B.1/3倍C.√3倍D.3倍9.直流电动机电枢反应的结果是（）。A.气隙磁场增强B.气隙磁场削弱且发生畸变C.气隙磁场不变D.主磁极磁通增大10.异步电动机的转差功率指的是（）。A.定子输入功率B.转子铜耗C.电磁功率D.机械功率11.他励直流电动机带恒转矩负载运行时，若突然断开励磁回路（假设剩磁极小），则电机将（）。A.停转B.转速急剧上升（飞车）C.转速下降D.电流减小12.三相异步电动机的最大转矩与电源电压的关系是（）。A.正比B.平方正比C.反比D.无关13.直流电动机采用电枢电压调速时，调速范围D与静差率s的关系是（）。A.D越大，s越小B.D越大，s越大C.D与s无关D.D=（1-s）/s14.异步电动机的同步转速由（）决定。A.电源频率和磁极对数B.电源电压和转子电流C.负载转矩和转差率D.定子绕组电阻和电抗15.电力拖动系统的运动方程中，GD²表示（）。A.飞轮惯量B.电机转矩C.负载转矩D.转动惯量二、填空题（每空1分，共20分）1.电力拖动系统的动力学方程为______，其中T为电磁转矩，T_L为负载转矩，n为转速，GD²为______。2.他励直流电动机的机械特性表达式为______，当电枢回路串入电阻时，特性曲线的斜率______（填“增大”或“减小”）。3.三相异步电动机的固有机械特性是指______、______、______时的机械特性。4.直流电动机的启动方法主要有______和______，其中______适用于大容量电机。5.异步电动机的调速方法可分为______、______和______三类，其中变频调速属于______调速。6.直流电动机的制动方法包括______、______和______，其中______制动可实现能量回馈电网。7.三相异步电动机的转差率s=0时为______状态，s=1时为______状态。三、判断题（每题1分，共10分。正确填“√”，错误填“×”）1.他励直流电动机的转速与电枢电压成正比，与励磁磁通成反比。（）2.三相异步电动机的转子转速不可能超过同步转速。（）3.异步电动机的启动电流大，因此启动转矩也一定大。（）4.直流电动机弱磁调速时，转速只能从额定转速向上调节。（）5.异步电动机能耗制动的制动力矩与通入的直流电流大小成正比。（）6.电力拖动系统的稳定运行点必须满足电动机机械特性与负载特性相交，且在交点处电动机机械特性的斜率小于负载特性的斜率（对恒转矩负载而言）。（）7.三相笼型异步电动机采用自耦变压器降压启动时，启动电流和启动转矩均按变比的平方倍减小。（）8.直流电动机电枢回路串电阻调速属于恒功率调速。（）9.异步电动机的转差率越大，转子电流的频率越高。（）10.他励直流电动机带恒功率负载运行时，弱磁调速会导致电枢电流增大。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述他励直流电动机电枢反应的影响及改善措施。2.比较三相异步电动机直接启动与降压启动的优缺点，并说明降压启动的适用场景。3.分析异步电动机变频调速时保持U/f恒定的原因，并说明该调速方式的特点。4.画出他励直流电动机电枢电压调速的机械特性曲线（标注额定点、调速范围），并说明该调速方式的适用负载类型。5.说明电力拖动系统中过流保护、过载保护和欠压保护的区别及实现方法。五、综合分析题（共10分）某三相异步电动机的额定数据为：P_N=30kW，U_N=380V，n_N=1470r/min，cosφ_N=0.88，η_N=0.92，极对数p=2。试求：（1）额定电流I_N；（2）额定转差率s_N；（3）同步转速n₀；（4）若该电机带恒转矩负载运行，当电源电压下降10%时（假设频率不变），分析电机转速、转差率和定子电流的变化趋势（需推导关键公式）。参考答案一、单项选择题1.C2.A3.B4.C5.A6.C7.B8.B9.B10.B11.B12.B13.B14.A15.A二、填空题1.T-T_L=(GD²/375)·dn/dt；飞轮矩（或飞轮惯量）2.n=(U-IRₐ)/(C_eΦ)；增大3.定子电压为额定值；频率为额定值；定子绕组按规定方式接线4.电枢串电阻启动；降压启动；降压启动5.变极调速；变频调速；变转差率调速；变同步转速6.能耗制动；反接制动；回馈制动；回馈7.理想空载；启动（堵转）三、判断题1.√2.√3.×4.√5.√6.√7.√8.×9.√10.×四、简答题1.电枢反应的影响：①气隙磁场畸变（前极端磁通增强，后极端磁通削弱）；②去磁作用（饱和时后极端磁通削弱量大于前极端增强量，总磁通减少）。改善措施：①安装换向极（抵消交轴电枢反应磁场）；②主磁极采用补偿绕组（直接抵消电枢反应磁通）。2.直接启动优点：设备简单、操作方便、启动时间短；缺点：启动电流大（约5-7倍额定电流），会引起电网电压波动，影响其他设备运行。降压启动优点：降低启动电流；缺点：启动转矩也随之降低（与电压平方成正比），需额外启动设备（如自耦变压器、Y-Δ开关）。适用场景：电机容量较大（超过电网容量的15%-20%）或电网容量较小，不允许直接启动的场合。3.保持U/f恒定的原因：异步电动机的主磁通Φ≈U/(4.44fN₁k_w1)，若仅变频而不调整电压，当f降低时U不变会导致Φ增大，铁心饱和，励磁电流剧增；当f升高时U不变会导致Φ减小，电机转矩下降。因此需保持U/f恒定以维持Φ基本不变。调速特点：①调速范围宽；②机械特性硬；③效率高（属于转差功率不变型调速）；④可实现平滑调速，适用于要求高精度、宽范围调速的场合（如数控机床、变频空调）。4.机械特性曲线：以n为纵坐标，T为横坐标，固有特性（U=U_N）为一条略向下倾斜的直线，降压后的特性为一组与固有特性平行、截距更低的直线（U减小，n₀=U/(C_eΦ)减小）。额定点位于固有特性上（n_N,T_N），调速范围D=n_max/n_min（通常n_max为额定转速，n_min为最低稳定转速）。适用负载类型：恒转矩负载（如带式输送机、起重机），因电压降低时，若负载转矩不变，电枢电流基本不变（T=C_TΦIₐ），电机可在不同转速下稳定运行。5.过流保护：针对短路或严重过载（电流远超过额定值），动作快（瞬时），常用设备为熔断器或过流继电器（动作电流整定为1.5-2倍额定电流）。过载保护：针对长期过负载（电流略超过额定值），需反时限特性（电流越大，动作时间越短），常用设备为热继电器（动作电流整定为1.1-1.2倍额定电流）。欠压保护：当电源电压低于某一阈值（如60%-80%额定电压）时切断电源，防止电机低压运行烧毁或断电后恢复供电时自行启动，常用设备为接触器（电压过低时电磁力不足，触点断开）。五、综合分析题（1）额定电流I_N=P_N/(√3U_Ncosφ_Nη_N)=30×10³/(√3×380×0.88×0.92)≈55.6A（2）同步转速n₀=60f/p=60×50/2=1500r/min额定转差率s_N=(n₀-n_N)/n₀=(1500-1470)/1500=0.02（3）同步转速n₀=1500r/min（同上）（4）异步电动机的电磁转矩公式T=K_TΦ_mI₂cosφ₂，其中Φ_m≈U/f（U/f恒定）。当电源电压下降10%（U'=0.9U_N