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20分）1.他励直流电动机在额定负载下运行时，若突然将励磁绕组断开，电机最可能出现的现象是（）。A.转速急剧下降B.电枢电流减小C.转速急剧上升D.立即停转2.三相异步电动机带恒转矩负载运行时，若电源电压降低10%，则稳定后电机的（）。A.转速不变，电流增大B.转速降低，电流增大C.转速降低，电流减小D.转速不变，电流减小3.交流接触器的主触点用于接通或断开（）。A.控制电路B.主电路C.信号电路D.保护电路4.某三相异步电动机的额定频率为50Hz，磁极对数为2，其同步转速为（）r/min。A.3000B.1500C.1000D.7505.PLC的扫描周期不包括（）阶段。A.输入采样B.用户程序执行C.输出刷新D.故障诊断6.热继电器的主要作用是（）。A.短路保护B.过载保护C.欠压保护D.失压保护7.同步电动机的启动方法通常采用（）。A.直接启动B.异步启动法C.降压启动D.变频启动8.在三相笼型异步电动机的YΔ降压启动电路中，启动时定子绕组接成Y形，运行时接成Δ形，其启动电流约为直接启动的（）。A.1/3B.1/√3C.3倍D.√3倍9.直流电动机的电枢反应是指（）。A.电枢电流产生的磁场对主磁场的影响B.电枢绕组的电阻压降C.电枢绕组的电感影响D.电枢旋转产生的离心力10.某PLC输入模块型号为FX3U16MRD，其中“MR”表示（）。A.继电器输出型B.晶体管输出型C.晶闸管输出型D.模拟量输出型二、填空题（每题2分，共20分）1.三相异步电动机的调速方法主要有变频调速、变极调速和__________。2.直流电动机的电磁转矩公式为T=__________（写出符号表达式）。3.接触器的主要技术参数包括额定电压、额定电流、__________和机械寿命。4.PLC的用户程序执行阶段，CPU按__________顺序扫描用户程序。5.同步电动机的功率因数可以通过调节__________来改变，甚至实现超前运行。6.三相异步电动机的转差率s=（n₀n）/n₀，其中n₀为__________，n为转子转速。7.电气控制电路中，常用__________实现电机正反转的互锁，防止电源短路。8.热继电器的双金属片是由两种__________不同的金属片轧焊而成。9.直流电机的换向极绕组应与电枢绕组__________（串联/并联），以改善换向性能。10.PLC的输出类型中，__________输出型适用于高频动作的负载，如电磁阀。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.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永远小于同步转速。（）3.中间继电器的触点容量较大，可直接控制电动机。（）4.PLC的输入模块用于接收外部开关信号，输出模块用于控制外部负载。（）5.同步电动机只能在同步转速下运行，无法调节转速。（）6.降压启动可以减小三相异步电动机的启动电流，但会增大启动转矩。（）7.热继电器动作后需手动复位，不能自动恢复。（）8.交流接触器的吸引线圈断电后，主触点在弹簧作用下复位。（）9.直流电机的励磁绕组和电枢绕组必须同时通电才能运行。（）10.PLC的梯形图中，输入继电器（X）的触点可以在程序中多次使用。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述三相异步电动机启动时电流大但启动转矩不大的原因。2.比较交流接触器与中间继电器的主要区别。3.说明PLC输入/输出滞后现象的产生原因及减小滞后的措施。4.列举直流电动机的调速方法，并分析每种方法的优缺点。5.画出三相异步电动机单向启动停止控制电路的电气原理图（主电路和控制电路），并标注主要电器元件。五、综合分析题（每题15分，共30分）1.某生产设备需用三相异步电动机实现正反转控制，要求：①具有接触器互锁和按钮互锁；②具有过载保护和短路保护；③正转运行5秒后自动切换为反转，反转5秒后再自动切换为正转，循环工作。试设计控制电路（主电路和控制电路），并详细说明其工作原理。2.某PLC控制系统需实现以下功能：按下启动按钮SB1，传送带电机M1启动；M1启动2秒后，电机M2启动；M2运行3秒后，M1和M2同时停止。若运行过程中按下停止按钮SB2，M1和M2立即停止。已知PLC型号为FX3U，输入电压为DC24V，输出为继电器型。要求：（1）设计I/O分配表；（2）绘制梯形图程序；（3）说明程序的运行逻辑。答案一、单项选择题1.C2.B3.B4.B5.D6.B7.B8.A9.A10.A二、填空题1.变转差率调速2.T=K_TΦI_a3.额定操作频率4.从上到下、从左到右5.励磁电流6.同步转速7.接触器常闭触点8.热膨胀系数9.串联10.晶体管三、判断题1.√2.√3.×4.√5.×6.×7.×8.√9.×10.√四、简答题1.启动时，转子转速n=0，转差率s=1，转子感应电动势E₂=E₂₀最大，转子电流I₂=E₂₀/√(R₂²+X₂₀²)很大（约为额定电流的57倍），因转子功率因数cosφ₂=R₂/√(R₂²+X₂₀²)较低（启动时X₂₀=2πf₁L₂较大），故启动转矩T=K_TΦI₂cosφ₂并不大。2.主要区别：①用途不同，交流接触器用于主电路通断大电流负载，中间继电器用于控制电路传递信号；②触点容量不同，接触器主触点容量大（可达数百安），中间继电器触点容量小（一般5A以下）；③结构不同，接触器有灭弧装置，中间继电器无；④触点数量不同，中间继电器触点数量多（8对以上），接触器主触点通常3对。3.滞后原因：①输入采样阶段需将外部信号读入输入映像寄存器，存在采样延迟；②用户程序执行阶段需按顺序扫描程序，程序越长延迟越大；③输出刷新阶段需将输出映像寄存器内容写入输出模块，存在驱动延迟。措施：缩短扫描周期（优化程序、减少指令）、采用中断处理紧急信号、使用高速输入/输出模块。4.调速方法：①电枢串电阻调速：优点简单、成本低；缺点调速范围小、能耗大、机械特性软。②降低电枢电压调速：优点调速范围宽、平滑、机械特性硬；缺点需可调直流电源（如晶闸管整流装置），成本较高。③减弱励磁磁通调速：优点调速平滑、能耗小；缺点调速范围有限（受最小磁通限制）、转速只能高于额定值。5.电气原理图（文字描述）：主电路：三相电源→熔断器FU→接触器KM主触点→热继电器FR热元件→电动机M。控制电路：电源L1→熔断器FU1→停止按钮SB1常闭→启动按钮SB2常开→接触器KM线圈→热继电器FR常闭→电源L2。KM辅助常开触点并联于SB2两端（自锁）。五、综合分析题1.控制电路设计：主电路：三相电源→熔断器FU→接触器KM1、KM2主触点（反并联）→热继电器FR→电动机M。控制电路：电源L1→FU1→FR常闭→（支路1：SB2常开→KM2常闭→KM1线圈→L2；支路2：SB3常开→KM1常闭→KM2线圈→L2；支路3：时间继电器KT1、KT2线圈并联于KM1、KM2主电路）。其中SB2为正转按钮，SB3为反转按钮，KT1（5秒）与KM1串联，KT1常闭触点串联于KM2线圈支路；KT2（5秒）与KM2串联，KT2常闭触点串联于KM1线圈支路。工作原理：按下SB2，KM1线圈通电→KM1主触点闭合（正转启动），KM1辅助常闭触点断开（互锁KM2），KM1辅助常开触点自锁；同时KT1线圈通电，5秒后KT1常闭触点断开→KM1线圈断电（正转停止），KT1常开触点闭合→KM2线圈通电→KM2主触点闭合（反转启动），KM2辅助常闭触点断开（互锁KM1），KM2辅助常开触点自锁，KT2线圈通电；5秒后KT2常闭触点断开→KM2线圈断电（反转停止），KT2常开触点闭合→KM1线圈再次通电，循环工作。停止时按下SB1（总停按钮），切断控制电路电源。2.（1）I/O分配表：输入：X0SB1（启动按钮），X1SB2（停止按钮）；输出：Y0M1（传送带电机），Y1M2（电机）。（2）梯形图程序（文字描述）：初始状态：X0、X1断开，Y0、Y1失电。按下X0（SB1），X0常开触点闭合→Y0线圈通电（M1启动），Y0常开触点自锁；同时T0（2秒定时器）线圈通电，2秒后T0常开触点