2026年电机拖动与控制期末测试题及答案

2026年电机拖动与控制期末测试题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.在直流电机中，电枢绕组中的电动势和电磁转矩的性质取决于电机的运行状态。当直流电机运行于电动机状态时，其电磁转矩的性质与转速方向的关系是（）。A.相同，驱动性质B.相反，制动性质C.相同，制动性质D.相反，驱动性质2.一台他励直流电动机拖动恒转矩负载运行，如果忽略电枢反应的影响，当电枢回路串入电阻后，其机械特性曲线的硬度将（）。A.变硬B.不变C.变软D.先变硬后变软3.三相异步电动机定子绕组接通三相电源后，若转子被堵转不动，则此时转差率s的值为（）。A.0B.1C.大于1D.小于04.在三相异步电动机的变频调速控制中，为了保持气隙磁通基本不变，在从额定频率向下调节频率时，必须保持（）。A.定子电压不变B./不变C.定子电流不变D.转子电流不变5.深槽型和双笼型三相异步电动机利用了（）原理来改善启动性能，增大启动转矩，减小启动电流。A.集肤效应B.电磁感应C.磁滞效应D.涡流损耗6.变压器运行时，若负载阻抗保持不变，而原边电压升高，则副边电压和原边电流的变化趋势是（）。A.升高，增大B.降低，减小C.升高，减小D.降低，增大7.下列关于同步电动机的说法中，正确的是（）。A.同步电动机只能在同步转速下运行，不能异步启动B.同步电动机功率因数可调，既可以滞后也可以超前C.同步电动机没有启动转矩，因此不需要启动绕组D.同步电动机的转速随负载变化而略有波动8.在电机控制电路中，热继电器主要用于实现电动机的（）保护。A.短路B.过载C.失压D.欠压9.他励直流电动机采用能耗制动停车时，在制动过程中，电枢回路应（）。A.串入一个大电阻B.保持原电枢电阻不变C.切断电源并短接D.串入一个电抗器10.一台三相异步电动机，其额定转速为1450r/minA.2对极，1500B.1对极，3000C.3对极，1000D.4对极，75011.在直流电动机调速系统中，弱磁调速通常适用于（）。A.恒转矩负载B.恒功率负载C.通风机类负载D.任何类型的负载12.绕线式三相异步电动机转子串电阻调速属于（）。A.恒转矩调速B.恒功率调速C.变极调速D.变频调速13.交流电机控制中，所谓的“反接制动”是指（）。A.将电源反相，使电磁转矩与转速方向相反B.切断电源，在定子绕组通入直流电C.将定子绕组从电网断开并接入电阻D.降低电源电压14.在电机拖动系统中，为了缩短启动时间，同时减小启动电流对电网的冲击，直流电动机常采用（）启动。A.直接B.降压C.变阻D.软启动器15.步进电动机的转速主要取决于（）。A.负载转矩的大小B.输入脉冲的频率C.绕组的电流大小D.电源电压的高低二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但不全得2分，有选错得0分）16.直流电动机的调速方法包括（）。A.改变电枢回路电阻调速B.改变电枢电压调速C.改变励磁磁通调速D.改变电源频率调速17.三相异步电动机旋转磁场的转向取决于（）。A.三相电源的相序B.三相绕组的接法（星形或三角形）C.定子绕组在空间的排列顺序D.转子绕组的极数18.下列哪些是电机控制系统中常用的低压电器？（）A.接触器B.中间继电器C.行程开关D.熔断器19.关于他励直流电动机的制动方式，下列说法正确的有（）。A.能耗制动将机械能转化为电能消耗在电枢回路的电阻上B.反接制动制动效果好，但能量损耗大C.回馈制动将机械能回馈给电网D.所有的制动方式都需要切断电枢电源20.选择电动机额定功率时，主要考虑的因素包括（）。A.发热（温升）B.过载能力C.启动转矩D.电动机的效率三、填空题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）21.直流电动机的电枢电动势的计算公式为=Φn，其中称为________，Φ为________。22.他励直流电动机的机械特性方程n=23.三相异步电动机的电磁功率与转子轴上的总机械功率之间的关系是=________。24.三相异步电动机最大转矩的大小与转子电阻的值________（填“有关”或“无关”），但临界转差率与转子电阻成________。25.变压器的空载损耗主要是________损耗，而短路损耗主要是________损耗。26.为了实现三相异步电动机的正反转控制，需要在控制电路中改变通入定子绕组的________。27.在电机控制电路中，自锁环节通常利用接触器的________触点来实现，其作用是保证松开启动按钮后电动机能连续运行。28.直流电动机改变电枢电压调速时，通常只能在________额定电压的范围内进行调节。29.同步电动机若要改善电网的功率因数，通常使其运行在________励状态。30.交流测速发电机的输出电压幅值与转速成________，其频率与转速________（填“有关”或“无关”）。31.电动机的绝缘等级决定了其允许的________，常用的绝缘等级有B、F、H等。32.在PLC控制系统中，梯形图中的软继电器触点在编程时可以使用________次。33.一台4极三相异步电动机，若电源频率为50

Hz，则其同步转速为________r/min34.直流电机电刷下的火花等级通常分为________级，其中________级以下为正常运行允许的火花。35.旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件，主要用于测量________。四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）36.直流发电机并网运行时，若增加原动机的输入功率，发电机的转速会升高。（）37.三相异步电动机转子电路的频率与定子频率的关系是=s。（）38.变压器副边绕组折算到原边时，电动势和电流都需要乘以变比k。（）39.热继电器具有短延时动作特性，因此可以作为短路保护电器使用。（）40.深槽异步电动机在正常运行时，由于转子频率较低，集肤效应不明显，其转子电阻较小。（）41.步进电动机的步距角与转子齿数和运行拍数有关，齿数越多、拍数越少，步距角越小。（）42.他励直流电动机进行弱磁调速时，转速升高，但允许的输出转矩保持不变。（）43.三相异步电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比。（）44.在电机控制电路中，互锁环节主要用于防止两个接触器同时吸合造成电源短路。（）45.交流伺服电动机为了消除自转现象，转子电阻通常设计得较大。（）五、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）46.简述三相异步电动机能耗制动的原理及适用场合。47.试比较他励直流电动机电枢串电阻调速和降压调速的优缺点。48.为什么直流电动机电枢绕组通常采用单波或单叠绕组？这两种绕组的主要区别是什么？49.在电机控制系统中，什么是“互锁”控制？请画出两个接触器互锁控制的电气原理图（用文字描述图形逻辑及连接关系）。50.简述同步电动机不能自行启动的原因及其常用的启动方法。六、计算分析题（本大题共4小题，共55分）51.（15分）一台他励直流电动机，额定数据如下：=10

kW，=220

V，=53

A，(1)求电动机的理想空载转速和固有机械特性斜率β；(2)若采用电枢回路串电阻调速，要求将转速降至n=500r/min(3)若采用降压调速，求将转速降至n=500r/min52.（15分）一台三相笼型异步电动机，额定功率=4

kW，额定电压=380

V，额定转速=1440r/min，额定功率因数(1)计算电动机的额定转差率、额定电流和额定转矩；(2)计算该电动机的最大转矩；(3)若采用变极调速，将极对数增加一倍（即由2极变为4极），假设负载转矩为恒转矩负载且等于额定转矩，试分析电机能否稳定运行？并说明理由。53.（10分）某车间有一台三相异步电动机，其铭牌数据部分缺失。现通过实验测得：定子绕组为Y接法，每相电阻=0.5

Ω。做空载实验，测得=380

V（线电压），=5.4

A，=400

W(1)计算励磁电阻和励磁电抗（假设≈，且短路实验时励磁支路可忽略）；(2)计算短路阻抗、短路电阻和短路电抗。54.（15分）设计一台三相异步电动机的控制电路，要求如下：(1)电动机能够实现正转、反转和停止控制；(2)具有短路、过载和失压保护功能；(3)正转和反转之间具有电气互锁和机械互锁保护；(4)要求在正转运行时，按下反转按钮不能直接切换，必须先按停止按钮（即“正-停-反”逻辑，但在本题中请设计为可直接切换的“正-反”逻辑，并说明其实现原理）。请列出所需的电气元件清单，并详细描述控制电路的工作过程（特别是正反转切换时的互锁动作过程）。参考答案及详细解析一、单项选择题1.A[解析]电动机状态时，电磁转矩驱动转子旋转，方向与转速相同。]2.C[解析]串入电阻后，转速降Δn3.B[解析]转子堵转时n=0，同步转速为，故s4.B[解析]恒磁通变频调速，公式≈=4.44，故需保持5.A[解析]利用启动时转子频率高，集肤效应使电阻增大，改善启动性能。]6.A[解析]原边电压升高，磁通增大，副边感应电动势和电压升高；负载不变，输出功率增加，原边输入电流随之增大。]7.B[解析]同步电机功率因数可通过调节励磁电流改变，可调至超前（发出无功功率）。A错，因为虽不能异步运行但需异步启动；C错，需要阻尼绕组作为启动绕组；D错，转速严格同步。]8.B[解析]热继电器利用电流热效应，适用于过载保护，不适用于短路（动作慢）。]9.A[解析]能耗制动时，电机脱离电源，电枢通过电阻构成回路，为限制制动电流，必须串入大电阻。]10.A[解析]额定转速接近且略低于同步转速，1450对应的同步转速为1500，即2p=411.B[解析]弱磁调速时Φ减小，n升高，为保持电枢电流不超过额定值，允许转矩随转速升高而减小，属恒功率调速。]12.A[解析]转子串电阻调速属于改变转差率调速，若保持定转子电流为额定值，电磁转矩不变，属恒转矩调速。]13.A[解析]反接制动包括电源反接和倒拉反接，本质是使旋转磁场与转子转向相反，产生制动转矩。]14.B[解析]直流电机直接启动电流过大，通常采用降压启动或电枢串电阻启动。]15.B[解析]步进电机转速n=，其中f二、多项选择题16.ABC[解析]直流电机调速三大方法：变电枢电阻、变电枢电压、变励磁磁通。变频是交流电机调速方法。]17.AC[解析]旋转磁场转向由电流相序和绕组空间排列共同决定，改变任意一个即可改变转向。]18.ABCD[解析]四者均为常用低压控制电器。]19.ABC[解析]能耗制动耗能于电阻；反接制动耗能大且需串电阻；回馈制动发电回馈电网；D错误，能耗和回馈不切断电源（回馈时接在电网上）。]20.ABC[解析]选型需考虑发热（温升限度）、过载能力（短时冲击）、启动转矩（能否带载启动），效率也是经济指标之一。]三、填空题21.电动势常数；主磁通22.转速降23.(1−24.无关；正比25.铁（磁）；铜（电阻）26.电源相序27.常开（动合）28.低于29.过30.正比；无关31.最高温升32.无限33.150034.5；135.模拟轴角（或转角）四、判断题36.×[解析]并网后转速由电网频率决定，保持同步转速不变，增加输入功率主要增大功角和输出有功功率。]37.√[解析]转子频率=s38.×[解析]电动势乘以k，电流除以k（阻抗乘以）。]39.×[解析]热继电器热惯性大，不能用于短路保护，短路保护由熔断器或低压断路器完成。]40.√[解析]运行时转差率小，频率低，集肤效应弱，电流均匀分布，电阻恢复到较小值。]41.×[解析]步距角θ=42.×[解析]弱磁调速属恒功率调速，转速升高时允许转矩减小。]43.√[解析]T∝44.√[解析]互锁防止正反转接触器同时吸合导致主电路相间短路。]45.√[解析]增大转子电阻使机械特性在单相供电（控制信号消失）下产生制动转矩，消除自转。]五、简答题46.答：原理：能耗制动是将正在运行的异步电动机定子绕组从交流电源上切除，并在定子绕组中立即通入直流电。直流电流在定子绕组中产生一个静止的恒定磁场。转子由于惯性继续旋转，切割静止磁场，从而在转子绕组中产生感应电动势和电流。该电流与静止磁场相互作用产生电磁转矩，根据左手定则，此转矩方向与转子转速方向相反，起制动作用，使电动机迅速停转。此时，电动机将系统储存的动能转换为电能消耗在转子回路的电阻上。适用场合：能耗制动制动平稳、准确，能量消耗较小，适用于要求制动平稳、准确且频繁启动、制动的生产机械，如铣床、龙门刨床等。47.答：电枢串电阻调速：优点：设备简单，控制方便，初投资低。缺点：转速稳定性差（特性软），效率低（电阻上消耗大量功率），调速范围较窄，是有级调速。降压调速：优点：机械特性硬度不变（硬度大），转速稳定性好，调速范围宽，平滑性好（若配合可调电源），效率较高。缺点：需要专用的可调直流电源，设备复杂，初投资高。48.答：原因：单波和单叠绕组是直流电机最基本的绕组形式，它们都能保证在电刷间获得最大的感应电动势，并且绕组的连接规律简单，制造工艺成熟。单波绕组适用于较高电压、较小电流的电机，因为它不需要均压线；单叠绕组适用于较大电流、较低电压的电机。主要区别：(1)连接方式不同：单叠绕组是将同一磁极下的元件依次串联，换向器节距=±1；单波绕组是将大约相距两个极距的元件串联起来，换向器节距(2)并联支路数不同：单叠绕组的并联支路数等于极对数2a(3)适用场合不同：单叠绕组用于大电流电机，单波绕组用于高电压电机。49.答：互锁控制：在控制电路中，利用接触器或按钮的辅助触点，串联在对方线圈回路中，保证当其中一个接触器线圈得电吸合时，另一个接触器线圈无法得电。这种控制关系称为互锁，主要用于防止正反转电路中电源相间短路。电气原理图描述：设有两个接触器KM1（正转）和KM2（反转）。(1)主电路：KM1的三对主触点闭合时接通正序电源，KM2的三对主触点闭合时接通逆序电源。(2)控制电路：启动按钮SB1（正转）并联KM1常开触点（自锁）。启动按钮SB2（反转）并联KM2常开触点（自锁）。互锁逻辑：将KM1的常闭辅助触点串联在KM2的线圈回路中；将KM2的常闭辅助触点串联在KM1的线圈回路中。停止按钮SB3串联在控制电路的总干路上。这样，当KM1吸合时，其串在KM2回路中的常闭触点断开，此时即使按下SB2，KM2也无法吸合，实现了互锁。50.答：不能自行启动的原因：同步电动机的定子旋转磁场以同步转速旋转，而转子（励磁绕组通入直流电）产生的是固定极性的磁场。在启动瞬间，转子是静止的，定子旋转磁场扫过转子时，产生的电磁转矩在一个周期内平均值为零，转子无法获得稳定的启动转矩，所以不能自行启动。常用启动方法：(1)异步启动法：这是目前最常用的方法。在同步电动机的转子磁极表面上装有与异步电动机鼠笼绕组相似的启动绕组（阻尼绕组）。启动时，将励磁绕组通过电阻短接（避免感应高压），定子接通三相电源，电机像异步电动机一样启动。当转子转速上升到接近同步转速（约95%）时，将励磁绕组通入直流电，利用牵入同步转矩将转子牵入同步转速运行。(2)变频启动法：利用变频器控制同步电动机，从低频开始启动，频率逐渐升高，转子始终跟随定子磁场同步加速，直至额定转速。这种方法启动性能好，但需要变频电源。六、计算分析题51.解：(1)计算电动势系数：=理想空载转速：=计算转矩系数（=9.55）：=固有机械特性斜率：=(2)电枢串电阻调速计算：负载转矩=，故==人工特性方程：n代入数据：500×0.4=需串入电阻1.875

(3)降压调速计算：降压时机械特性斜率不变，设电压为U。n500=U需施加电压120.6

52.解：(1)计算额定转差率：由=1440r/min可知，极对数p==计算额定电流：=计算额定转矩：=(2)计算最大转矩：=(3)变极调速分析：若极对数增加一倍，由p=2变为p=假设负载转矩为恒转矩负载==在忽略励磁电流影响时，电磁转矩T∝。若仅改变极数（改变极对数通常通过改变定子绕组接法实现，此时电压和频率不变），但极数变化会改变电机参数，通常最大转矩与极数有关。更准确的分析依据转矩的转差率公式：T=但在工程估算中，变极调速若保持绕组系数不变，气隙磁通近似不变，最大转矩变化不大（实际上略有变化，但此处主要考察稳定运行条件）。临界转差率≈，由于电抗与频率成正比，而频率不变，极数改变不改变电网频率，故电抗基本不变，基本不变。然而，最大转矩在,不变的情况下，主要由电抗决定，电抗基本不变，故基本不变。此时，由于降低，若负载转矩仍为26.53

N·m，且<但是，变极调速属于有级调速，对于恒转矩负载，必须重新校核过载能力。如果变极后电抗参数变化导致减小，可能导致过载能力不足。题目假设为理想情况，只要<（变极后的最大转矩），且机械特性呈下垂特性（异步电机固有特性），即可稳定运行。结论：若变极后的最大转矩仍大于负载转矩，则电动机可以稳定运行，但转速会大幅下降（接近750r/min）。通常Y/YY变极接法用于恒转矩调速，Δ/Y53.解：(1)计算励磁参数和：空载实验时，=3为相电流（Y接，线电流=相电流），=5.4

A定子铜耗3=铁耗=3励磁电阻==计算励磁阻抗：相电压=≈每相总阻抗===。由于+≫+，且≫，故≈=(2)计算短路参数：短路相电压=≈短路相电流=20短路阻抗==短路损耗=800短路电阻==短路电抗==54.解：电气元件清单：1.三相异步电动机M2.交流接触器KM1（正转）、KM