电气拖动技术期末考试题库

电气拖动技术期末考试题库前言本题库旨在帮助同学们系统梳理《电气拖动技术》课程的核心知识点，巩固学习成果，为期末考试做好充分准备。题库内容涵盖课程主要章节，题型多样，注重理论与实际应用的结合。希望同学们在使用过程中，不仅能熟悉各类题型，更能深入理解电气拖动系统的基本原理、分析方法及工程应用，做到举一反三，学以致用。一、填空题1.电气拖动系统主要由电动机、传动机构、工作机构、控制设备和电源五大部分组成。2.电动机按能量转换原理可分为电磁式电动机和其他类型电动机，其中电磁式电动机应用最为广泛。3.他励直流电动机的固有机械特性是指在额定电压、额定励磁、电枢回路不串附加电阻的条件下，电动机的转速与电磁转矩之间的关系。4.三相异步电动机的旋转磁场的转速取决于电源频率和电机极对数。5.当三相异步电动机的转差率s在0到1之间时，电机运行于电动状态；当s为负时，运行于发电状态；当s大于1时，运行于电磁制动状态。6.直流电动机的电磁转矩与电枢电流和每极磁通的乘积成正比。7.三相异步电动机的启动性能主要包括启动电流、启动转矩和启动时间三个方面。8.电气制动是使电动机产生一个与旋转方向相反的制动转矩，以实现快速停车或限速下放重物。9.常用的异步电动机调速方法有变频调速、变极调速和变转差率调速。10.PLC的基本组成包括中央处理器、存储器、输入/输出接口、电源和编程器等。二、选择题1.下列哪种电机具有硬的机械特性？（）A.串励直流电动机B.他励直流电动机C.复励直流电动机（积复励）D.三相异步电动机（普通笼型）参考答案：B2.三相异步电动机旋转磁场的转向取决于（）A.电源电压大小B.电源频率高低C.定子绕组中电流的相序D.转子绕组的结构参考答案：C3.他励直流电动机采用电枢回路串电阻调速时，其机械特性的斜率将（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小参考答案：A4.要改变他励直流电动机的旋转方向，可行的方法是（）A.改变电源电压的极性B.改变电枢电流的方向或励磁电流的方向C.同时改变电枢电流和励磁电流的方向D.增大或减小电枢回路串联电阻参考答案：B5.三相异步电动机在额定负载下运行时，其转差率s一般在（）范围内。A.0.01~0.06B.0.1~0.2C.0.2~0.5D.0.5~1参考答案：A6.下列哪种制动方法一般不用于异步电动机的快速停车？（）A.反接制动B.能耗制动C.再生制动D.电磁抱闸制动参考答案：C7.在电气控制线路中，熔断器的主要作用是（）A.过载保护B.短路保护C.欠压保护D.失压保护参考答案：B8.PLC程序执行的基本方式是（）A.循环扫描B.中断处理C.立即执行D.定时执行参考答案：A三、简答题1.简述他励直流电动机的三种调速方法，并比较它们的优缺点。参考答案：他励直流电动机的三种调速方法是：*电枢串电阻调速：优点是方法简单，设备成本低；缺点是机械特性变软，调速范围窄，效率低，属于有级调速。*降低电枢电压调速：优点是机械特性硬度不变，调速范围宽，平滑性好，效率较高；缺点是需要专用的可调压直流电源，设备成本较高，属于无级调速。*减弱励磁磁通调速：优点是调速平滑，控制方便，能量损耗小，可在额定转速以上调速；缺点是随着磁通的减弱，电机的过载能力下降，转速不能升得太高，以免换向恶化。2.三相异步电动机在启动时，为什么启动电流很大而启动转矩却不大？参考答案：三相异步电动机启动瞬间，转子转速n=0，转差率s=1。此时，转子绕组切割旋转磁场的相对速度最大，转子绕组中感应电动势和电流都很大，从而导致定子绕组中产生很大的启动电流。虽然启动电流很大，但由于启动时转子功率因数很低（转子电路呈感性，感应电动势滞后于磁通，电流又滞后于感应电动势），根据电磁转矩公式T=KtΦI2cosφ2，尽管I2很大，但cosφ2很低，因此启动转矩并不很大。3.什么是电气控制线路中的“自锁”和“互锁”？它们在控制线路中各起什么作用？参考答案：*自锁：利用接触器自身的辅助常开触点与启动按钮并联，当启动按钮松开后，仍能保持接触器线圈通电，使电动机持续运行的控制环节。作用是实现电动机的连续运转。*互锁：在控制线路中，将两个接触器的辅助常闭触点分别串联在对方的线圈回路中，使两个接触器不能同时得电动作的控制环节。作用是防止电源短路或防止电动机正反转同时接通造成事故。4.简述PLC的工作过程。参考答案：PLC的工作过程通常包括以下几个阶段：*输入采样阶段：PLC将所有输入端子的当前状态（ON/OFF）一次性读入到输入映像寄存器中存储，这个过程称为输入采样。在本工作周期内，即使输入状态发生变化，输入映像寄存器中的内容也不会改变，直到下一个工作周期的输入采样阶段才会更新。*程序执行阶段：PLC根据用户程序存放的先后顺序，从第一条指令开始逐条执行，执行的结果写入到输出映像寄存器中。在程序执行过程中，输入映像寄存器的内容保持不变，而输出映像寄存器的内容会随着程序的执行而变化。*输出刷新阶段：当所有用户程序执行完毕后，PLC将输出映像寄存器中所有输出继电器的状态（ON/OFF）一次性传送到输出锁存器，并通过输出端子驱动外部负载。随后，PLC进入下一个工作周期。这三个阶段周而复始地进行，形成一个循环扫描的工作过程。四、分析与计算题1.一台他励直流电动机，其额定数据为：PN=10kW，UN=220V，IN=53A，nN=1500r/min，电枢回路总电阻Ra=0.2Ω。忽略电枢反应影响，试求：（1）额定运行时的电枢电动势EaN；（2）额定电磁转矩TN；（3）若在电枢回路中串入电阻R=0.8Ω，保持额定励磁和额定电压不变，且负载转矩为额定转矩的一半，求此时电动机的转速n。参考答案：（1）EaN=UN-INRa=220V-53A×0.2Ω=220V-10.6V=209.4V（2）CeΦN=EaN/nN=209.4V/1500r/min≈0.1396V·min/rTN=9.55CeΦNIN=9.55×0.1396×53≈9.55×7.4≈70.67N·m（或：TN=PN/(2πnN/60)=____W/(2π×1500/60)≈____/157.08≈63.66N·m。此处注意两种方法计算结果因近似取值可能略有差异，以教材推荐公式为准。）（3）负载转矩为额定转矩一半，T=0.5TN。因励磁不变，T=KtΦNIa，故Ia=0.5IN=26.5A。Ea=UN-Ia(Ra+R)=220V-26.5A×(0.2+0.8)Ω=220V-26.5V=193.5Vn=Ea/CeΦN=193.5V/0.1396V·min/r≈1386r/min2.某三相异步电动机，额定功率PN=7.5kW，额定电压UN=380V（三角形联结），额定转速nN=1440r/min，额定功率因数cosφN=0.85，额定效率ηN=87%。试求该电动机的额定线电流IN和额定相电流IpN。参考答案：电动机的额定输入功率P1N=PN/ηN=7500W/0.87≈8620.7W额定线电流IN=P1N/(√3UNcosφN)=8620.7W/(√3×380V×0.85)≈8620.7/(1.732×380×0.85)≈8620.7/559.3≈15.4A因电动机为三角形联结，故额定相电流IpN=IN/√3≈15.4A/1.732≈8.9A3.试分析如图所示的三相异步电动机正反转控制线路图（图略，此处请自行脑补或假设有一个标准的正反转控制电路图，包含正转按钮SBF、反转按钮SBR、停止按钮SBS、正转接触器KMF、反转接触器KMR及其互锁、自锁触点）的工作原理，并说明其中的保护环节。参考答案：工作原理：*正转控制：按下正转按钮SBF，正转接触器KMF线圈通电吸合，其主触点KMF闭合，电动机接通三相电源正向启动运转。同时，KMF的辅助常开触点闭合实现自锁，松开SBF后KMF线圈仍保持通电；KMF的辅助常闭触点断开，切断反转接触器KMR线圈回路，实现互锁，防止KMR误动作。*反转控制：先按下停止按钮SBS，KMF线圈断电释放，电动机停转。再按下反转按钮SBR，反转接触器KMR线圈通电吸合，其主触点KMR闭合，电动机接通三相电源（相序与正转时相反）反向启动运转。同时，KMR的辅助常开触点闭合实现自锁，KMR的辅助常闭触点断开，切断KMF线圈回路，实现互锁。*停止控制：按下停止按钮SBS，相应接触器（KMF或KMR）线圈断电释放，主触点断开，电动机失电停转，各辅助触点复位。保护环节：*短路保护：由熔断器FU实现。当电路发生短路故障时，FU熔体迅速熔断，切断电源，保护电动机及线路。*过载保护：由热继电器FR实现。当电动机长期过载运行时，FR的发热元件使双金属片弯曲，推动其常闭触点断开，切断接触器线圈回路，电动机停转，实现过载保护。*失压和欠压保护：由接触器本身实现。当电源电压严重下降或突然断电时，接触器线圈电磁吸力不足或消失，衔铁释放，主触点断开，电动机停转。当电源电压恢复时，若不重新按