2026年《电力拖动及控制》试卷附答案

2026年《电力拖动及控制》试卷附答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）1.下列选项中，不属于电力拖动系统核心组成部分的是（）A.电动机B.工作机构C.传动机构D.高压变配电输电系统2.某绕线式三相异步电动机拖动恒转矩负载稳定运行，当转子回路串入不同阻值的外加电阻时，转子绕组感应电动势的变化规律是（）A.串入电阻越大，感应电动势越大B.串入电阻越大，感应电动势越小C.感应电动势大小与串入电阻无关，保持不变D.感应电动势变化无规律，与负载精度有关3.直流他励电动机的下列调速方法中，属于恒功率调速方式的是（）A.改变电枢回路电阻调速B.降低电枢电压调速C.减弱励磁磁通调速D.增强励磁磁通调速4.交流异步电动机能耗制动的核心工作原理是（）A.将电网输入的电能消耗在定子回路实现停车B.将转子动能转化为电能消耗在转子回路实现停车C.将转子动能回馈电网实现快速停车D.依靠机械抱闸的摩擦力实现停车5.变频调速过程中，为保证异步电动机主磁通保持额定值不变，当电源频率低于额定频率时，应当遵循的控制原则是（）A.保持电源电压U恒定B.保持U/f比值恒定C.保持输出电流I恒定D.保持转差功率恒定6.电力拖动系统中，反抗性恒转矩负载的转矩特性是（）A.转矩大小恒定，方向随转速方向改变而改变B.转矩大小随转速升高线性增大，方向始终与转速方向相反C.转矩大小恒定，方向始终与转速方向相反D.转矩大小恒定，方向始终保持不变，与转速方向无关7.绕线式三相异步电动机转子串电阻启动时，启动电流和启动转矩的变化规律是（）A.启动电流增大，启动转矩减小B.启动电流减小，启动转矩增大C.启动电流增大，启动转矩增大D.启动电流减小，启动转矩减小8.下列制动方法中，不需要额外消耗能量，可将位能转化为电能回馈给电网，实现稳定恒速下放位势性负载的是（）A.能耗制动B.反接制动C.回馈制动D.机械制动9.直流他励电动机电枢回路串电阻调速时，静差率的变化规律是（）A.串入电阻越大，静差率越大B.串入电阻越大，静差率越小C.静差率大小与串入电阻无关，保持不变D.静差率变化仅与负载大小有关10.交流永磁同步伺服电动机当前主流的控制方式中，控制精度最高、动态响应性能最好的是（）A.幅值控制B.相位控制C.幅相控制D.脉冲宽度调制（PWM）矢量控制11.一台直流他励电动机额定参数为PN=10kW，UN=220V，IN=53A，额定转速nN=2000r/min，其额定输出转矩TN约为（）A.48N·mB.96N·mC.52N·mD.105N·m12.三相异步电动机变极调速过程中，改变绕组极对数后定子绕组相序会发生改变，为保证电动机转向不变，需要采取的措施是（）A.对调任意两相电源的接线B.改变转子绕组的接线顺序C.同时对调三相电源的接线D.不需要改变任何接线13.下列调速方法中，属于异步电动机转差功率不变型调速方法的是（）A.定子调压调速B.转子回路串电阻调速C.变频调速D.绕线式电机串级调速14.他励直流电动机机械特性的定义是下列哪两个参数之间的函数关系（）A.电磁转矩T和电枢电流IaB.电磁转矩T和转速nC.转速n和电枢电流IaD.转速n和输出功率P15.步进电动机的输出转速主要取决于下列哪个参数（）A.驱动脉冲的电压幅值B.驱动脉冲的频率C.负载转矩的大小D.电机自身的转动惯量二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分，多选、少选、错选均不得分）1.他励直流电动机降低电枢电压调速的特点包括（）A.机械特性硬度随电枢电压降低而减小B.调速范围远大于电枢串电阻调速C.属于恒转矩调速方式D.可以实现平滑的无级调速E.调速过程中电机自身的能量损耗较低2.三相异步电动机定子调压调速方法适合拖动下列哪类负载（）A.恒转矩负载B.恒功率负载C.风机类负载D.离心式泵类负载E.大容量起重位势负载3.电力拖动系统中，参数折算的基本原则包括（）A.负载转矩折算遵循功率不变原则B.负载转矩折算遵循动能不变原则C.系统总飞轮矩折算遵循动能不变原则D.功率折算遵循功率不变原则E.转动惯量折算遵循动能不变原则4.三相异步电动机全压直接启动的主要缺点包括（）A.启动电流大，会造成电网电压波动，影响同一电网其他用电设备正常运行B.启动转矩较小，无法带动重载负载启动C.过大的启动电流会造成电机绕组发热，频繁启动会影响电机绝缘寿命D.启动控制电路复杂，成本较高，维护难度大E.启动过程冲击较大，容易损坏传动机构5.交流永磁伺服电动机相比于反应式步进电动机，其技术优势包括（）A.采用闭环位置控制，控制精度更高B.低频特性好，不会出现低频振荡失步问题C.高速转矩特性好，高速运行时能够保持稳定的输出转矩D.成本更低，控制逻辑更简单，对驱动装置要求低E.过载能力强，能够适应频繁快速启停的工况要求三、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分，正确打√，错误打×）1.直流他励电动机启动前必须先接通励磁回路加励磁，否则空载启动时会发生“飞车”事故。（）2.位势性恒转矩负载的转矩方向始终与转速方向相同，大小保持恒定。（）3.绕线式三相异步电动机转子串接频敏变阻器启动，启动过程中变阻器的等效阻抗会随转子转速升高自动减小，可实现平滑启动，不需要额外的分级切除电阻装置。（）4.三相异步变频调速过程中，当运行频率高于额定频率时，为保证定子电压不超过额定值，一般保持定子电压恒定，此时调速特性近似为恒功率调速。（）5.电力拖动系统稳定运行的充要条件是：电动机机械特性与负载转矩特性存在交点，且在交点处满足dT/dn<dTL/dn。（）6.反接制动停车的速度比能耗制动更快，制动冲击更小，适合频繁启停的生产场合。（）7.步进电动机的步距角越小，每一步转动的角度越小，运动分辨率越高，控制精度也就越高。（）8.直流他励电动机改变电枢电压调速，电枢电压越低，机械特性硬度越软，静差率越大。（）9.三相异步电动机的最大转矩与定子电压的平方成正比，因此定子电压降低会导致最大转矩显著下降。（）10.异步电动机回馈制动时，电动机转速低于同步转速，电磁转矩方向与转速方向相反，实现制动。（）四、简答题（本大题共3小题，每小题10分，共30分）1.简述他励直流电动机电枢回路串电阻调速、降低电枢电压调速、减弱磁通调速三种调速方法的特点及适用场合。2.请说明为什么三相异步电动机定子端电压降低时，最大转矩会显著下降？当拖动恒转矩负载稳定运行时，电动机最大允许输出转矩会如何变化，说明原因。3.简述绕线式三相异步电动机转子回路串电阻调速的优缺点，并说明其适用场合。五、综合计算题（本大题共1小题，共15分）某台他励直流电动机，铭牌额定参数为PN=22kW，UN=220V，IN=115A，nN=1500r/min，电枢电阻Ra=0.1Ω，电动机拖动恒转矩负载TL=0.9TN运行，忽略空载转矩。请计算：（1）该电动机固有机械特性的理想空载转速n0和额定转速降ΔnN；（6分）（2）若在电枢回路串入电阻R=0.4Ω，计算此时电动机的稳定运行转速n；（5分）（3）若保持磁通为额定不变，将电枢电压降低到110V，计算此时电动机的稳定运行转速n。（4分）参考答案一、单项选择题（每小题2分，共30分）1.D2.A3.C4.B5.B6.C7.B8.C9.A10.D11.A12.A13.C14.B15.B二、多项选择题（每小题3分，共15分）1.BCDE2.CD3.ACDE4.ABCE5.ABCE三、判断题（每小题1分，共10分）1.√2.×3.√4.√5.√6.×7.√8.×9.√10.×四、简答题（每小题10分，共30分）1.三种调速方法的特点及适用场合分别如下：（1）电枢回路串电阻调速：①特点：转速只能从额定转速往低调，串入电阻越大，机械特性越软，静差率越大，调速范围小；属于恒转矩调速，低速时电能损耗大，效率低，不经济；仅可以实现分级调速，无法实现平滑无级调速，调速精度差。（3分）②适用场合：仅适合对调速性能要求不高、中小功率、短时低速运行的场合，比如传统中小型起重设备、小型卷扬机、建筑卷扬设备等。（1分）（2）降低电枢电压调速：①特点：转速只能从额定转速往低调，磁通保持额定不变，机械特性斜率不变，硬度大，转速降小，静差率小，调速范围远大于电枢串电阻调速；属于恒转矩调速方式，可通过可控调压装置实现平滑无级调速，调速过程中电机自身损耗小，效率高，调速动态性能好。（3分）②适用场合：适合对调速精度要求较高、需要连续经常调速的场合，是直流调速系统中应用最广泛的调速方式，比如高精度机床、轧钢设备、造纸机械等高性能拖动系统。（1分）（3）减弱磁通调速：①特点：转速只能从额定转速往高调，磁通减弱，额定转矩随转速升高而成比例降低，输出功率近似保持恒定，属于恒功率调速方式；调速过程中励磁回路损耗小，控制方便，可实现平滑无级调速，调速范围受电机机械强度、换向条件和绝缘性能限制，一般调速范围不超过1:2。（2分）②适用场合：一般与降低电枢电压调速配合使用，适合拖动恒功率性质的负载，比如大型车床、龙门刨床、铣床的主轴拖动系统，满足高速低转矩的运行需求。（1分）（共10分，根据要点完整性酌情给分）2.（1）三相异步电动机的最大转矩公式为=，公式中定子电阻R1、转子折算电阻R2’、定子漏抗X1、转子折算漏抗X2’、电源角频率ω1都是固定参数，只有定子端电压U1是变量，因此最大转矩Tm与定子端电压U1的平方成正比，因此定子端电压降低时，最大转矩会按照电压平方的比例显著下降。例如定子电压降低到额定电压的50%，最大转矩会降低到额定最大转矩的25%，下降幅度非常明显。（5分）（2）拖动恒转矩负载稳定运行时，定子电压降低后，电动机的最大允许输出转矩会显著下降。原因在于：恒转矩负载的输出转矩需求大小保持恒定，电动机稳定运行的前提是最大转矩始终大于负载转矩，留有一定的过载裕量。定子电压降低后，最大转矩下降，若原来的输出转矩等于最大转矩，电压降低后最大转矩小于负载转矩，电动机会出现堵转。因此定子电压降低后，能够允许的最大输出转矩会随最大转矩同步降低，只有降低输出功率才能保证运行过程中最大转矩始终大于负载转矩，避免发生堵转故障。（5分）（共10分，公式正确、逻辑清晰即可酌情给分）3.绕线式异步电动机转子串电阻调速的优缺点及适用场合如下：优点：①技术思路简单，控制设备成本低，操作维护方便，不需要复杂的电力电子装置；②调速过程中可以兼顾启动性能，转子串入电阻后启动转矩大、启动电流小，适合重载直接启动，不需要额外配置启动设备；③对异步电动机本身没有特殊结构要求，技术成熟可靠，适合传统工业场景应用；④对于低速运行时间短的工况，整体投入成本远低于变频调速等高性能调速方式。（4分）缺点：①属于转差功率消耗型调速，转子转动产生的转差功率全部以热能的形式消耗在转子外加电阻上，低速运行时转差率大，损耗大，效率低，不经济；②串入电阻后机械特性变软，转速受负载变化影响大，转速稳定性差，静差率大，调速范围小；③只能通过分级切除电阻实现分级调速，无法获得平滑的无级调速，调速精度低，无法满足高精度生产需求。（4分）适用场合：适合中小功率、不需要长期低速运行、对调速精度要求不高的场合，目前仍广泛应用在起重设备、塔式起重机、中小型卷扬机、建筑施工电梯等低速重载拖动场合。（2分）（共10分，要点完整即可酌情给分）五、综合计