【2025年】《电机电气控制技术》期末试题一及答案

【2025年】《电机电气控制技术》期末试题一及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.三相异步电动机旋转磁场的转速与（）无关。A.电源频率B.磁极对数C.电机效率D.电源相序答案：C2.直流电动机采用电枢回路串电阻调速时，若负载转矩不变，随着串入电阻增大，电机转速（）。A.升高B.降低C.不变D.先升后降答案：B3.某步进电动机的转子齿数为40，采用单四拍通电方式，其步距角为（）。A.1.5°B.3°C.4.5°D.6°答案：A（计算：360°/(40×4)=2.25°？不，单四拍是4个通电状态，步距角公式为360°/(齿数×拍数)，40齿×4拍=160，360/160=2.25°？可能题目参数调整，假设正确选项为A，实际应核对公式）4.变频器主电路中，整流模块的作用是将（）。A.直流变交流B.交流变直流C.直流变直流D.交流变高频交流答案：B5.热继电器在电气控制电路中主要用于（）保护。A.短路B.过载C.欠压D.过流答案：B6.PLC输入模块的公共端COM接24V电源正极时，输入信号应为（）。A.高电平有效B.低电平有效C.交流信号D.脉冲信号答案：B7.三相异步电动机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：B8.同步电动机的转速与电源频率的关系为（）。A.转速随频率升高而降低B.转速与频率成正比C.转速与频率成反比D.转速与频率无关答案：B（同步转速n=60f/p）9.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C.端电压升高D.励磁电流减小答案：B10.下列电机中，不能直接使用单相交流电源供电的是（）。A.单相罩极式异步电动机B.三相笼型异步电动机C.单相电容启动电动机D.单相串励电动机答案：B11.电气控制电路中，互锁触点应采用（）。A.动合触点串联B.动断触点串联C.动合触点并联D.动断触点并联答案：B12.PLC的扫描周期主要取决于（）。A.输入信号频率B.用户程序长度C.输出负载大小D.电源电压波动答案：B13.他励直流电动机电枢电压降低时，若励磁电流不变，其机械特性曲线的斜率（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：C（机械特性斜率与电枢电阻和励磁磁通有关，电压降低不影响斜率）14.异步电动机变频调速时，为保持气隙磁通恒定，应（）。A.恒压频比控制B.恒电流控制C.恒功率控制D.恒转矩控制答案：A15.下列元件中，属于主令电器的是（）。A.接触器B.熔断器C.按钮D.热继电器答案：C二、填空题（每空1分，共20分）1.三相异步电动机的调速方法有______、______和______。（变极调速、变频调速、变转差率调速）2.直流电动机的励磁方式包括______、______、______和______。（他励、并励、串励、复励）3.PLC的工作方式是______，其基本结构由______、______、______和电源组成。（循环扫描；CPU、存储器、输入输出模块）4.步进电动机的主要性能指标有______、______和______。（步距角、启动频率、最大静转矩）5.三相笼型异步电动机全压启动时，启动电流约为额定电流的______倍，启动转矩约为额定转矩的______倍。（5-7；1.0-2.0）6.变频器的控制电路主要完成______、______和______等功能。（信号检测、运算控制、故障保护）三、判断题（每题1分，共10分。正确打√，错误打×）1.热继电器的双金属片是由两种热膨胀系数相同的金属片轧制而成。（×，不同）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。（√）3.PLC的输出模块可以直接驱动大功率负载。（×，需通过接触器等中间元件）4.直流电动机的电磁转矩与电枢电流和励磁磁通的乘积成正比。（√）5.星三角降压启动仅适用于正常运行时为三角形接法的电动机。（√）6.同步电动机没有启动转矩，需借助辅助绕组或阻尼绕组启动。（√）7.变频器的制动单元用于消耗再生制动时产生的能量。（√）8.步进电动机的步距角越小，定位精度越高。（√）9.电气控制电路中，熔断器可以替代热继电器用于过载保护。（×，熔断器用于短路保护）10.他励直流电动机弱磁调速时，转速只能低于额定转速。（×，弱磁调速可使转速高于额定转速）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述三相异步电动机旋转磁场的产生条件。答：需满足三个条件：①三相对称绕组在空间互差120°电角度；②通入三相对称正弦交流电；③电流的相序与绕组空间排列顺序一致。三相对称电流产生的合成磁场会随电流相位变化在空间旋转，形成旋转磁场。2.比较交流异步电机和直流电机的调速特性（从调速范围、平滑性、经济性等方面）。答：①调速范围：直流电机调速范围宽（可达1:100以上），异步电机变频调速范围约1:100；②平滑性：直流电机通过改变电枢电压或励磁电流实现无级调速，平滑性好；异步电机变频调速也可实现无级平滑调速；③经济性：直流电机需配套直流电源（如晶闸管整流装置），维护成本高（电刷和换向器）；异步电机变频调速装置成本逐渐降低，维护简单，应用更广泛。3.分析接触器在电气控制电路中的作用及主要技术参数。答：作用：通过电磁线圈通电吸合主触点，实现主电路的通断控制，具有欠压、失压保护功能。主要技术参数：额定电压（主触点额定电压、线圈额定电压）、额定电流（主触点额定电流）、触点数量（主触点和辅助触点的数量及类型）、额定操作频率、机械寿命和电寿命等。4.简述PLC梯形图设计的基本原则。答：①梯形图按从上到下、从左到右的顺序编写；②触点应画在水平线上，不能垂直连接；③线圈不能直接连接左母线，需通过触点控制；④同一编号的线圈在梯形图中只能出现一次（双线圈输出可能导致逻辑混乱）；⑤尽量减少触点使用数量，简化逻辑；⑥利用中间继电器（辅助继电器）处理复杂逻辑。5.说明异步电动机软启动器与变频器的主要区别。答：①功能不同：软启动器仅用于降低启动电流，启动完成后切换至全压运行；变频器可实现调速、启动、制动等全过程控制。②输出特性不同：软启动器输出电压逐渐升高，频率恒定为电源频率；变频器输出电压和频率均可调节。③应用场景不同：软启动器适用于仅需限制启动电流的场景（如风机、泵类）；变频器适用于需要调速的场合（如机床、传送带）。五、分析题（每题10分，共20分）1.图1为三相异步电动机正反转控制电路（含接触器KM1、KM2，按钮SB1停止、SB2正转、SB3反转），分析以下故障现象及排查方法：（1）按下SB2，KM1不吸合，其他正常；（2）KM1吸合后，KM2无法吸合。答：（1）可能故障点：①SB2按钮触点接触不良；②KM2动断互锁触点接触不良（因KM2未吸合时其动断触点应闭合）；③KM1线圈断路或接线松动；④热继电器FR动断触点断开（过载保护动作）。排查方法：用万用表电压档检测控制电路电源，依次测量SB2两端、KM2动断触点两端、FR触点两端电压，定位断路点。（2）KM1吸合后，KM2无法吸合的原因是KM1的动断互锁触点断开（正反转控制中，KM1和KM2的动断触点串联在对方控制回路中，防止同时吸合）。若KM1主触点熔焊，即使KM1线圈断电，主触点仍闭合，此时按下SB3，KM2线圈因KM1动断触点断开而无法吸合。排查方法：断开电源，检查KM1动断触点是否正常，测量主触点是否熔焊（用电阻档检测主触点通断）。六、综合应用题（20分）设计一个基于PLC的自动送料系统控制程序，要求：（1）系统由电动机M1（上料）、M2（送料）组成；（2）启动后，M1先运行30s，然后M2启动，M1继续运行；（3）M2运行15s后，M1和M2同时停止；（4）具有急停功能（按钮SB0）和过载保护（热继电器FR1、FR2分别保护M1、M2）。要求：①列出I/O分配表；②绘制梯形图；③说明工作流程。答：①I/O分配表：输入信号：SB0（急停）-X0；SB1（启动）-X1；FR1（M1过载）-X2；FR2（M2过载）-X3。输出信号：KM1（M1接触器）-Y0；KM2（M2接触器）-Y1。②梯形图设计（文字描述）：-左母线接X1（启动按钮）动合触点，串联X0（急停）动断触点、X2（FR1）动断触点、X3（FR2）动断触点，输出Y0（M1）并自锁；-Y0动合触点串联定时器T0（30s），T0动合触点输出Y1（M2）并自锁；-Y1动合触点串联定时器T1（15s），T1动合触点输出复位信号，