2025年大学本科三年级（自动化）电气传动技术试题及答案

2025年大学本科三年级（自动化）电气传动技术试题及答案

（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：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填入括号内。(总共8题，每题5分)1.直流电动机的调速方法中，能实现无级调速且调速范围宽的是（）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.串级调速2.三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3.对于恒转矩负载，交流调压调速系统要获得实际应用，电动机应采用（）。A.普通笼型异步电动机B.深槽笼型异步电动机C.双笼型异步电动机D.绕线转子异步电动机4.直流电动机调速系统中，采用晶闸管整流器供电时，会产生（）。A.直流环流B.脉动环流C.交叉环流D.无环流5.交流异步电动机的矢量控制理论的核心是通过（），将异步电动机等效为直流电动机进行控制。A.坐标变换B.磁场定向C.转速检测D.电流控制6.步进电动机的步距角精度主要取决于（）。A.控制绕组的通电方式B.电机的制造精度C.负载的大小D.驱动电源的性能7.直流斩波器中，保持开关周期不变，调节导通时间来改变输出电压的控制方式称为（）。A.定频调宽控制B.定宽调频控制C.调频调宽控制D.以上都不对8.感应电动机变频调速时，基频以下调速应采用（）控制方式。A.恒压频比B.恒功率C.恒转矩D.弱磁第II卷（非选择题共60分）9.简答题：简述直流电动机调速的三种基本方法及其特点。(10分)10.简答题：说明三相异步电动机调压调速系统中，为什么要采用闭环控制？(10分)11.计算题：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$I_N=53.8A$，额定转速$n_N=1500r/min$，电枢电阻$R_a=0.4\Omega$。求：(1)电动机的额定电磁转矩$T_N$；(2)当电枢电压降为$180V$，负载转矩不变时，电动机的稳定转速$n$。(15分)12.分析题：阅读以下材料，回答问题。材料：某工业生产线上采用一台三相异步电动机拖动，原来运行在额定转速附近。现由于生产工艺要求，需要将电动机的转速降低20%。已知电动机的额定功率为$P_N$，额定电压为$U_N$，额定频率为$f_N$，极对数为$p$。问题：(1)若采用变频调速，应如何调整变频器的输出频率$f$？(2)若采用变极调速，应如何改变电动机的极对数$p$？(3)比较两种调速方法的优缺点。(15分)13.设计题：设计一个直流电动机调速系统，要求实现调速范围$D=10$，静差率$s\leq5\%$，电动机的额定数据为：$P_N=5.5kW$，$U_N=220V$，$I_N=28A$，$n_N=1500r/min$，电枢电阻$R_a=0.5\Omega$。请说明调速方案，并计算所需的调速装置参数。(20分)答案：1.C2.B3.A4.A5.A6.B7.A8.A9.直流电动机调速的三种基本方法及其特点：(1)改变电枢回路电阻调速：方法简单，但调速范围窄，效率低，稳定性差。(2)改变励磁磁通调速：调速范围较宽，可实现无级调速，但励磁电流不能过大，否则会影响电机性能。(3)改变电枢电压调速：调速范围宽，效率高，稳定性好，是直流电动机调速的主要方法。10.三相异步电动机调压调速系统中采用闭环控制的原因：开环调压调速时，电动机的机械特性较软，转速随负载变化较大。采用闭环控制，通过检测电动机的转速，与给定转速比较后，调节晶闸管的导通角，从而自动维持电动机转速基本不变，提高了调速系统的稳定性和调速精度。11.(1)额定电磁转矩$T_N=9550\frac{P_N}{n_N}=9550\times\frac{10}{1500}=63.67N\cdotm$。(2)当电枢电压降为$180V$时，$E=U-I_aR_a=180-53.8\times0.4=158.48V$。由$T=C_T\PhiI_a$，负载转矩不变，即$T=T_N$，可得$I_a=I_N=53.8A$。又$E=C_e\Phin$，则$n=\frac{E}{C_e\Phi}=\frac{158.48}{C_e\Phi}$。$C_e\Phi=\frac{U_N-I_NR_a}{n_N}=\frac{220-53.8\times0.4}{1500}=0.1347$。所以$n=\frac{158.48}{0.1347}=1177r/min$。12.(1)采用变频调速时，根据转速公式$n=\frac{60f}{p}(1-s)$，转速降低20%，则频率$f=0.8f_N$。(2)采用变极调速时，若原来极对数为$p$，要使转速降低20%，则应将极对数变为$1.25p$。(3)变频调速优点：调速范围宽，可实现无级调速，效率高；缺点：设备成本高。变极调速优点：设备简单，成本低；缺点：调速范围有限，不能连续调速。13.调速方案：采用晶闸管直流电动机调速系统，采用改变电枢电压调速。计算调速装置参数：调速范围$D=10$，静差率$s\leq5\%$，则调速系统的额定速降$\Deltan_N=\frac{n_Ns}{D(1-s)}=\frac{1500\times0.05}{10\times(1-0.05)}=7.89r/min$。由$\Deltan_N=\frac{R_aI_N}{C_e\Phi}$，可得$C_e\Phi=\frac{R_aI_N}{\Deltan_N}=