电机与电气控制技术试题库和答案

电机与电气控制技术试题库和答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.三相异步电动机铭牌上标注的“380V/220V，Y/△”表示A.线电压380V时接成Y形，线电压220V时接成△形B.线电压380V时接成△形，线电压220V时接成Y形C.相电压380V时接成Y形，相电压220V时接成△形D.无论线电压多少均可任意连接答案：A2.直流电动机换向极绕组应A.与电枢绕组串联且绕向相同B.与电枢绕组并联且绕向相反C.与励磁绕组串联且绕向相反D.与电枢绕组串联且绕向相反答案：D3.热继电器对三相异步电动机起A.短路保护B.失压保护C.过载保护D.欠压保护答案：C4.某台4极50Hz异步电动机，额定转差率为0.04，其转子电流频率为A.2HzB.50HzC.48HzD.52Hz答案：A5.在星—三角降压起动控制电路中，电动机定子绕组由星形切换到三角形后，线电流变为原星形接法的A.1/√3倍B.√3倍C.3倍D.1/3倍答案：B6.下列关于PLC的叙述正确的是A.梯形图中线圈可以串联B.输入继电器编号由用户任意指定C.扫描周期仅取决于用户程序长短D.输出映像寄存器的状态在程序执行阶段可能多次刷新答案：D7.他励直流电动机若励磁回路突然断线，电动机将A.停转B.飞车C.低速运行D.电流减小答案：B8.三相变压器并联运行必须满足的条件中，不包括A.连接组别相同B.额定电压比相等C.短路阻抗标幺值相等D.额定容量相等答案：D9.采用能耗制动时，切断交流电源后，立即在定子绕组中通入A.直流电流B.单相交流电流C.三相交流电流D.高频电流答案：A10.在电气控制线路中，按钮的常闭触点通常用于A.自锁B.互锁C.点动D.联锁答案：B11.若将三相异步电动机电源任意两相对调，电动机将A.停转B.反转C.转速升高D.电流减小答案：B12.直流测速发电机的输出电压与A.负载电阻成正比B.转速成正比C.励磁电流成反比D.温度成正比答案：B13.变频器V/f控制方式中，低频时转矩下降的主要原因是A.定子电阻压降占比增大B.转子电阻增大C.励磁电感减小D.电网电压波动答案：A14.下列器件中，不属于全控型电力电子器件的是A.GTOB.IGBTC.SCRD.MOSFET答案：C15.在T—S曲线上，三相异步电动机稳定运行区位于A.0<s<s_mB.s_m<s<1C.s=0D.s=1答案：A16.对直流电动机进行电枢串电阻调速，其机械特性将A.变软B.变硬C.平行上移D.平行下移答案：A17.在PLC指令系统中，TON指令表示A.通电延时定时器B.断电延时定时器C.计数器D.高速计数器答案：A18.三相笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动时，若抽头比为k，则起动转矩为直接起动的A.k倍B.k²倍C.1/k倍D.1/k²倍答案：B19.当电气控制线路出现“自锁”失败时，应首先检查A.熔断器是否熔断B.接触器线圈是否断线C.热继电器是否动作D.自锁触点是否接触不良答案：D20.下列关于伺服电机的描述，错误的是A.响应快B.调速范围宽C.只能采用直流电源D.可精确定位答案：C二、多项选择题（每题2分，共10分，每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）21.三相异步电动机产生旋转磁场的必要条件包括A.三相对称绕组B.三相对称电流C.气隙均匀D.转子导条倾斜答案：A、B、C22.下列属于直流电动机调速方法的有A.电枢串电阻B.弱磁调速C.变频调速D.改变电枢电压答案：A、B、D23.在电气控制线路中，实现电动机正反转互锁的措施有A.电气互锁B.机械互锁C.双重互锁D.自锁答案：A、B、C24.关于软起动器的功能，正确的有A.限制起动电流B.降低起动转矩冲击C.实现能量回馈制动D.提供缺相保护答案：A、B、D25.造成三相异步电动机单相运行的原因有A.熔断器一相熔断B.接触器一相触点烧蚀C.热继电器整定值过大D.电源变压器一次侧断线答案：A、B、D三、填空题（每空1分，共20分）26.三相异步电动机的同步转速公式为__________，当f=50Hz，p=2时，n₀=__________r/min。答案：n₀=60f/p，150027.直流电动机机械特性方程为n=__________，其中Φ表示__________。答案：(U−IaRa)/(CeΦ)，每极磁通28.热继电器的整定电流应按电动机额定电流的__________倍调整，对轻载起动可取__________倍。答案：1.05～1.1，1.0529.在星—三角起动控制电路中，时间继电器延时时间一般整定为电动机__________电流降至__________额定电流以下。答案：起动，1/330.PLC的扫描工作过程分为__________、__________、__________三个阶段。答案：输入采样，程序执行，输出刷新31.三相变压器短路试验时，一次侧加__________电压，测得的功率可近似为__________损耗。答案：较小，铜32.变频器制动方式中，通过外接电阻消耗能量的方式称为__________制动，其电阻值应按__________原则选取。答案：能耗，100%制动转矩时电流不超过变频器允许值33.伺服系统三环结构中，最外环为__________环，中间环为__________环，最内环为__________环。答案：位置，速度，电流34.三相异步电动机最大转矩与转子电阻__________关，临界转差率与转子电阻__________关。答案：无，有35.电气控制线路图通常包括__________图、__________图和__________图三种。答案：原理，安装，接线四、判断改错题（每题2分，共10分，先判断对错，若错则改正）36.三相异步电动机空载运行时功率因数很高。答案：错，改为“空载运行时功率因数很低”。37.直流电动机励磁绕组断线后，电机将立即停转。答案：错，改为“励磁绕组断线后电机将飞车”。38.只要两台变压器额定容量相同，就可以并联运行。答案：错，改为“还必须满足连接组别、电压比、短路阻抗标幺值相等”。39.在PLC梯形图中，同一编号的线圈只能使用一次。答案：对。40.软起动器可以替代变频器实现无级调速。答案：错，改为“软起动器只能限制起动电流，不能实现无级调速”。五、简答题（每题6分，共30分）41.简述三相异步电动机能耗制动的工作原理及特点。答案：切断交流电源后，立即向定子绕组通入直流电流，产生静止磁场；转子切割磁场产生感应电流，与磁场作用产生制动转矩。特点：制动平稳、无反转危险、低速时效果差、需直流电源、能量消耗在转子回路中。42.说明直流电动机电枢反应对换向的影响及改善措施。答案：电枢反应使主磁场畸变，物理中性面偏移，导致换向元件中存在剩余电势，产生火花。改善措施：设置换向极，其磁势与电枢磁势相反；采用补偿绕组；选用合适电刷；减小电枢电流。43.写出PLC梯形图与继电器控制线路的三点主要区别。答案：1.PLC采用软继电器，无触点；2.PLC扫描工作方式，串行处理；3.PLC输入输出隔离，抗干扰强；4.PLC可在线修改程序；5.PLC计时计数范围大、精度高。（任答三点即可）44.列举三种三相异步电动机调速方式并比较其效率。答案：1.变频调速：效率高，属恒转矩调速；2.变极调速：效率高，有级；3.转子串电阻调速：效率低，转差功率消耗在电阻上；4.串级调速：效率高，可将转差功率回馈电网。45.解释伺服电机“三环调谐”概念，并给出常用调谐步骤。答案：三环指位置环、速度环、电流环。调谐步骤：1.先调电流环，确保快速响应；2.再调速度环，提高抗扰性；3.最后调位置环，保证定位精度；4.采用阶跃响应法或Ziegler–Nichols法整定PID参数；5.在线微调抑制振荡。六、计算题（共30分）46.一台三相四极50Hz异步电动机，额定功率P_N=30kW，额定转速n_N=1470r/min，机械损耗p_m=1kW，求：(1)同步转速n₀；(2)额定转差率s_N；(3)额定电磁转矩T_em；(4)额定输出转矩T_N。答案：(1)n₀=60f/p=60×50/2=1500r/min(2)s_N=(n₀−n_N)/n₀=(1500−1470)/1500=0.02(3)P_em=P_N+p_m=31kW，T_em=9550×P_em/n_N=9550×31/1470≈201.4N·m(4)T_N=9550×P_N/n_N=9550×30/1470≈194.9N·m47.他励直流电动机额定数据：U_N=220V，I_N=100A，R_a=0.1Ω，n_N=1500r/min。若保持励磁不变，将电枢电压降至176V，求：(1)理想空载转速n₀'；(2)额定负载下转速n'；(3)调速方式及调速范围D。答案：(1)CeΦ=(U_N−I_NR_a)/n_N=(220−10)/1500=0.14V·min/rn₀'=U'/CeΦ=176/0.14≈1257r/min(2)n'=(U'−I_NR_a)/CeΦ=(176−10)/0.14≈1186r/min(3)调压调速，D=n_N/n'=1500/1186≈1.2648.一台三相变压器额定容量S_N=100kVA，U_1N/U_2N=6/0.4kV，Yyn0连接，短路试验在高压侧进行，测得U_k=300V，I_k=9.6A，P_k=2.1kW。求：(1)短路阻抗Z_k；(2)短路电阻R_k；(3)短路电抗X_k；(4)额定负载且cosφ=0.8滞后时的电压调整率ΔU。答案：(1)Z_k=U_k/(√3I_k)=300/(√3×9.6)≈18.04Ω(2)R_k=P_k/(3I_k²)=2100/(3×9.6²)≈7.60Ω(3)X_k=√(Z_k²−R_k²)=√(18.04²−7.60²)≈16.36Ω(4)高压侧额定相电流I_1N=S_N/(√3U_1N)=100/(√3×6)≈9.62AΔU≈(R_kcosφ+X_ksinφ)/U_1N×100%=(7.60×0.8+16.36×0.6)/(6000/√3)×100%≈2.9%49.某台三相异步电动机采用变频调速，额定频率f_N=50Hz，额定转速n_N=1485r/min，最大允许转矩为2.5T_N。若负载为恒转矩性质，要求最低转速为297r/min，求：(1)最低运行频率f_min；(2)此时转差率s；(3)是否超过最大转矩限制。答案：(1)同步转速n₀=1500r/min，速度比k=n_min/n_N=297/1485=0.2f_min=kf_N=0.2×50=10Hz(2)n₀'=60f_min/p=600r/min，s=(n₀'−n)/n₀'=(600−297)/600=0.505(3)恒转矩区，变频器在10Hz时输出转矩可达额定转矩，远小于2.5T_N，未超限。50.设计一条输送带电气控制线路，要求：1.正反转点动；2.正反转连续运行；3.双重互锁；4.过载、短路、失压保护；5.紧急停止。请绘出主电路与控制电路原理图，并说明元件选择依据。答案：主电路：三相电源→刀开关Q→熔断器FU→热继电器FR→接触器KM1、KM2主触点→电动机M。控制电路：1.点动：SB3、SB4常开并联于自锁触点，分别串KM2、KM1常闭实现互锁；2.连续：SB1、SB2为起动按钮，并联KM1、KM2自锁触点；3.双重互锁：KM1、KM2常闭互锁+SB1、SB2机械联动按钮互锁；4.保护：FU短路，FR过载，KM线圈失压释放；5.急停：蘑菇头按钮SB0串于控制回路电源侧。元件选择：接触器KM1、KM2：AC-3类，I_e≥1.2I_N；热继电器FR：整定1.05I_N；熔断器FU：I_FU≥2I_N；导线：铜芯1.5mm²，耐压500V；按钮：LA4系列，AC220V，5A。七、综合应用题（共20分）51.某企业现有一台55kW、380V、50Hz、1485r/min三相异步电动机驱动风机，每天运行16h，其中8h风量需80%，现采用挡板调节，效率仅45%。拟改造为变频调速，使风机效率达85%，求：(1)年节电量（年运行320天）