2026秋国家开放大学《电气传动与调速系统》形考作业及答案

第1页国家开放大学2026年秋季学期03592《电气传动与调速系统》形成性考核作业及答案使用说明编排依据：本册依据张立勋主编《电气传动与调速系统》（中央广播电视大学出版社）的八章体系编排。四个形考任务分别对应"电气传动系统动力学基础""直流电动机的电气传动""交流电动机的电气传动与电动机选择""电力电子器件与交直流调速系统"，题号1—126连续排列。题型与题量：每个形考任务30题，其中单项选择14题、多项选择8题、判断8题，四个任务共120题；另设综合计算与分析题6题（121—126）。课程平台形考以选择、判断加综合题为主，本册在此基础上扩充题量、覆盖全部考点，便于系统复习。选项与答案：每题均列出完整的A、B、C、D四个选项，题下浅色底纹处给出答案与一句话解析。多项选择题答案以字母组合形式给出，判断题答案写"正确"或"错误"。涉及公式的题目在解析中给出公式与关键步骤。符号约定：T为电磁转矩，T_L为负载转矩，GD²为飞轮矩，n为转速，U为电枢（定子）电压，R_a为电枢电阻，C_e、C_T为电动势与转矩常数，Φ为磁通，s为转差率，f₁、f₂为定、转子频率，p为极对数。关于题库：国开形成性考核由平台随机组卷，官方题库不对外公开。本册按教材与课程题库的高频考点编写，计算类题目数据均经核算。若平台原题题干、图形或选项顺序不同，按解析中的方法和知识点判断即可。第一部分形考任务一：电气传动系统动力学基础本部分对应教材第1章，考查电气传动系统的组成、运动方程式、多轴系统折算、典型负载机械特性、稳定运行条件等内容，是全部调速分析的基础。共30题。一、单项选择题（1—14题）1.电气传动系统做旋转运动时，其运动方程式为（）A.T−T_L＝(GD²/375)·(dΩ/dt)B.T−T_L＝(GD²/375)·(dn/dt)C.T+T_L＝(GD²/375)·(dn/dt)D.T_L−T＝(GD²/375)·(dn/dt)答案：B解析：工程上常用转速n（r/min）表示，运动方程为T−T_L＝(GD²/375)(dn/dt)，系数375由单位换算得出。2.某传动系统电动机电磁转矩T＝80N·m，负载转矩T_L＝50N·m，该系统所处的运行状态是（）A.加速B.减速C.匀速D.静止答案：A解析：动态转矩ΔT＝T−T_L＝30N·m＞0，dn/dt＞0，系统加速运行。3.起重机提升或下放重物时，重物形成的负载转矩方向不随转动方向改变，这类负载特性属于（）A.反抗性恒转矩B.位能性恒转矩C.恒功率D.通风机型答案：B解析：位能性负载的转矩由重力产生，方向始终向下，提升与下放时都阻碍（或帮助）运动但方向不变。4.机床切削加工时负载转矩大小基本恒定、方向随主轴转向改变而改变，这类负载特性属于（）A.反抗性恒转矩B.位能性恒转矩C.恒功率D.直线型答案：A解析：反抗性恒转矩负载的转矩方向总是与转向相反，始终起阻碍运动的作用。5.卷取机卷绕过程中要求张力与线速度恒定，负载功率基本不变，其机械特性属于（）A.恒转矩B.恒功率C.通风机型D.直线型答案：B解析：恒功率负载满足P＝TΩ＝常数，转矩与转速成反比，低速时转矩大、高速时转矩小。6.风机、水泵类负载的机械特性可近似表示为T＝T₀＋kn²，属于（）A.恒转矩特性B.恒功率特性C.通风机型特性D.直线型特性答案：C解析：通风机型负载转矩随转速平方增长，功率随转速立方增长，故风机水泵宜采用变频调速。7.电动机机械特性与负载特性相交于某点，系统在该点稳定运行的判据是（）A.dT/dn＜dT_L/dnB.dT/dn＞dT_L/dnC.dT/dn＝dT_L/dnD.T＞T_L答案：A解析：转速升高时若电动机转矩的下降比负载转矩的下降更快（或上升更慢），系统能自动回到平衡点。8.多轴系统折算到电动机轴上时，应遵循的基本原则是（）A.功率守恒和储存动能守恒B.转矩守恒C.转速不变D.电流不变答案：A解析：折算前后传递功率不变、系统储存的动能不变，据此得到转矩折算系数与飞轮矩折算系数。9.传动比为j的中间轴上的飞轮矩GD²折算到电动机轴上，其值为（）A.GD²/jB.GD²/j²C.GD²·jD.GD²·j²答案：B解析：飞轮矩按传动比平方折算，故多级传动中靠近电动机的轴飞轮矩影响最大。10.直线运动部件重量为G（N）、速度为v（m/min），折算到转速为n（r/min）的电动机轴上的飞轮矩为（）A.365Gv²/n²B.365Gv/nC.91.2Gv²/n²D.Gv²/n²答案：A解析：平移运动按动能相等折算得GD²＝365Gv²/n²，这是升降、行走机构折算的常用公式。11.电动机机械特性的"硬度"是指（）A.特性曲线在横轴上的位置B.转速随转矩变化的程度，斜率越小硬度越大C.最大转矩的大小D.起动转矩的大小答案：B解析：机械特性斜率β越小，负载变化引起的转速变化越小，特性越硬，系统运行越稳定。12.恒转矩调速方式适用于（）A.恒转矩负载B.恒功率负载C.通风机型负载D.任何负载答案：A解析：调速方式与负载特性匹配时，电动机容量才能得到充分利用；恒转矩调速对应恒转矩负载。13.恒功率调速方式适用于（）A.恒转矩负载B.恒功率负载C.风机负载D.直线型负载答案：B解析：弱磁调速属恒功率调速，与卷取机等恒功率负载相匹配，可充分利用电动机容量。14.他励直流电动机的机电时间常数T_m与（）成正比A.飞轮矩GD²B.电枢电压UC.负载转矩T_LD.转速n答案：A解析：T_m＝GD²R_a/(375C_eC_TΦ²)，飞轮矩越大、磁通越小，过渡过程越慢。二、多项选择题（15—22题）15.电气传动系统通常由（）组成A.电动机B.传动机构C.工作机构D.控制装置与电源答案：ABCD解析：电动机是动力源，传动机构传递并变换运动，工作机构完成生产任务，控制装置实现起动、调速与保护。16.常见的负载机械特性类型有（）A.恒转矩特性B.恒功率特性C.通风机型特性D.直线型特性答案：ABCD解析：恒转矩又分反抗性与位能性两种，直线型特性为T＝T₀＋kn，摩擦类负载多属此类。17.系统稳定运行必须同时满足的条件是（）A.电动机转矩与负载转矩相等B.转速变化时能自动恢复平衡C.电动机转矩恒大于负载转矩D.转速必须等于额定转速答案：AB解析：前者是平衡条件，后者是稳定条件，二者同时满足才是稳定运行点。18.多轴系统折算时用到的物理量有（）A.传动比B.传动效率C.各轴飞轮矩D.直线运动部件的重量与速度答案：ABCD解析：折算要同时考虑传动比、效率以及旋转与直线运动两部分的惯量。19.影响电气传动系统过渡过程快慢的因素有（）A.系统的飞轮矩GD²B.动态转矩ΔT的大小C.机械特性的硬度D.电动机的绝缘等级答案：ABC解析：GD²越大、动态转矩越小、特性越软，过渡过程越长；绝缘等级与过渡过程无关。20.生产机械对电气传动系统的基本要求有（）A.能够实现起动、制动与反转B.调速范围与静差率满足工艺要求C.运行安全可靠、效率高D.结构简单、维护方便答案：ABCD解析：此外还要求过渡过程平稳、对电网影响小，这些构成选择传动方案的基本依据。21.关于恒功率负载，正确的表述有（）A.转矩与转速成反比B.功率基本恒定C.低速时需要较大的转矩D.适合采用弱磁调速答案：ABCD解析：恒功率负载在低速段要求大转矩，与弱磁调速的恒功率输出特性正好匹配。22.关于位能性恒转矩负载，正确的表述有（）A.转矩方向不随转向改变B.典型例子是起重机的起升机构C.下放重物时负载转矩帮助电动机驱动D.转矩大小随转速升高而增大答案：ABC解析：位能性负载转矩大小基本恒定，不随转速变化，D描述的是通风机型负载。三、判断题（23—30题）23.动态转矩ΔT＞0时系统加速，ΔT＜0时系统减速，ΔT＝0时系统匀速运行。（）答案：正确解析：这是运动方程的直接结论，过渡过程就是ΔT由正变零的过程。24.电气传动系统的运动方程中，飞轮矩GD²越大，系统越容易快速起停。（）答案：错误解析：GD²越大惯量越大，加速所需动态转矩越大，起停过程反而越慢。25.反抗性恒转矩负载的转矩方向始终与转速方向相反。（）答案：正确解析：摩擦、切削类负载都属此类，其转矩总是阻碍运动。26.恒功率负载在高速时所需转矩大，低速时所需转矩小。（）答案：错误解析：恒功率下T＝P/Ω，转速越高转矩越小，低速时反而需要大转矩。27.通风机型负载的功率与转速的三次方成正比。（）答案：正确解析：转矩随转速平方增长，功率为转矩与转速之积，故随转速立方增长。28.只要电动机机械特性与负载特性有交点，该交点就一定是稳定运行点。（）答案：错误解析：还需满足稳定条件，交点处特性斜率关系不满足时该点为不稳定运行点。29.折算到电动机轴上的飞轮矩包括电动机转子本身和各级传动、工作机构的飞轮矩折算值。（）答案：正确解析：系统总飞轮矩为各部分的折算值之和，是计算过渡过程的基本数据。30.恒转矩调速方式与恒功率调速方式可以任意互换使用，对电动机容量利用没有影响。（）答案：错误解析：调速方式必须与负载特性匹配，否则低速或高速段电动机容量得不到充分利用，甚至过载。第二部分形考任务二：直流电动机的电气传动本部分对应教材第2章，考查直流电动机的结构与工作原理、电压方程与转矩方程、他励电动机的工作特性与机械特性、起动、制动、调速以及四象限运行。共30题。一、单项选择题（31—44题）31.直流电动机的换向器与电刷配合，可将电枢绕组内的（）变换为电刷上的直流电势A.不变电势B.直流电势C.交流电势D.脉动直流电势答案：C解析：电枢绕组中感应的是交变电势，经换向器与电刷的机械整流作用输出为直流电势。32.他励直流电动机的电动势平衡方程式为（）A.E＝C_eΦnB.E＝C_TΦI_aC.E＝U−I_aR_aD.E＝U＋I_aR_a答案：A解析：E＝C_eΦn为感应电动势公式；稳态时还有U＝E＋I_aR_a，注意二者区别。33.他励直流电动机的电磁转矩表达式为（）A.T＝C_eΦnB.T＝C_TΦI_aC.T＝UI_aD.T＝ΦI_a/R_a答案：B解析：转矩与磁通、电枢电流的乘积成正比，方向由磁通与电流二者的方向共同决定。34.他励直流电动机的转速表达式为（）A.n＝(U＋I_aR_a)/(C_eΦ)B.n＝(U−I_aR_a)/(C_eΦ)C.n＝U/(C_TΦ)D.n＝E/(C_TΦ)答案：B解析：由U＝E＋I_aR_a与E＝C_eΦn联立得到，是分析机械特性与调速的基础。35.他励直流电动机机械特性方程n＝n₀−βT中，理想空载转速n₀等于（）A.U/(C_eΦ)B.U/(C_TΦ)C.I_aR_a/(C_eΦ)D.T/(C_eC_TΦ²)答案：A解析：n₀是T＝0时的转速；β＝R_a/(C_eC_TΦ²)为特性斜率。36.他励直流电动机直接起动时，起动电流可达额定电流的（）A.1～2倍B.5～7倍C.10～20倍D.50倍以上答案：C解析：起动瞬间n＝0、E＝0，I_st＝U/R_a，而R_a很小，故电流极大，必须限制。37.他励直流电动机降压起动的优点是（）A.起动平滑、起动转矩大、能量损耗小B.不需要任何设备C.起动电流不受限制D.只能用于小容量电机答案：A解析：降低电压可把起动电流限制在允许范围，且起动过程平滑、无电阻损耗，但需要可调压电源。38.他励直流电动机电枢回路串电阻起动的缺点是（）A.起动转矩太小B.分级切换时电流冲击大、电阻上损耗大C.不能限制起动电流D.无法实现答案：B解析：串电阻起动设备简单，但属有级起动，切换有冲击，且电阻消耗大量电能。39.他励直流电动机能耗制动时，电枢脱离电源并接入制动电阻，其机械特性（）A.过原点、位于第二象限B.过原点、位于第一象限C.不过原点D.与纵轴平行答案：A解析：能耗制动U＝0，n₀＝0，特性是通过原点的直线，制动时运行在第二象限。40.他励直流电动机电源反接制动时，必须在电枢回路中（）A.串联较大的制动电阻B.并联电容C.短接电枢D.断开励磁答案：A解析：反接瞬间U与E同向，若不串电阻，电流将接近直接起动的两倍，非常危险。41.他励直流电动机回馈制动（再生制动）发生的条件是（）A.n＜n₀B.n＝n₀C.n＞n₀D.n＝0答案：C解析：转速高于理想空载转速时E＞U，电流反向，电动机变为发电机向电网回馈能量。42.他励直流电动机电枢回路串电阻调速的主要缺点是（）A.调速平滑性差、机械特性变软、低速时损耗大B.不能降低转速C.调速范围太小D.只能升速答案：A解析：串电阻调速属有级调速，转速越低串入电阻越大，损耗越大，低速运行稳定性差。43.他励直流电动机降低电枢电压调速的特点是（）A.属恒转矩调速、平滑性好、机械特性硬度不变B.属恒功率调速C.只能升速D.特性变软答案：A解析：降压时n₀下移而斜率β不变，可实现无级平滑调速，是直流调速系统的主要方式。44.他励直流电动机弱磁调速时，转速升高的同时必须注意（）A.磁通不能降到零，且受换向与机械强度限制B.电枢电流必须增大到额定值以上C.负载转矩必须为零D.电枢电压必须升高答案：A解析：弱磁升速属恒功率调速，磁通过低会导致飞车和换向恶化，最高转速有明确限制。二、多项选择题（45—52题）45.他励直流电动机限制起动电流的常用方法有（）A.电枢回路串电阻B.降低电枢电压C.增大励磁电流D.直接合闸起动答案：AB解析：增大励磁会升高电动势，但会使起动转矩下降，不是限制起动电流的常规手段。46.他励直流电动机的电气制动方法有（）A.能耗制动B.电源反接制动C.倒拉反转制动D.回馈制动答案：ABCD解析：前三者属反接制动类（倒拉反转是转速反向的反接制动），回馈制动为发电状态制动。47.他励直流电动机的调速方法有（）A.电枢回路串电阻B.降低电枢电压C.减弱磁通D.改变电枢绕组接法答案：ABC解析：改变绕组接法属异步电动机的变极调速，直流电动机无此方式。48.关于弱磁调速，正确的表述有（）A.转速只能从额定转速向上调B.属恒功率调速C.调速范围受换向和机械强度限制D.磁通越小转速越低答案：ABC解析：n与Φ近似成反比，磁通减小转速升高，故D方向判断错误。49.直流电动机四象限运行中，属于制动运行的状态有（）A.能耗制动B.电源反接制动C.回馈制动D.正向电动运行答案：ABC解析：电动运行在第一、三象限，三种制动分别对应第二、四象限的不同区域。50.关于降压调速，正确的表述有（）A.机械特性硬度不变B.可实现无级调速C.属恒转矩调速D.需要大容量可调压直流电源答案：ABCD解析：降压调速性能优良，但依赖可控整流或斩波电源，这是它的主要制约。51.他励直流电动机的工作特性通常包括（）A.转速特性B.转矩特性C.效率特性D.空载特性答案：ABC解析：工作特性指U、Φ为额定时n、T、η随I_a或P₂变化的规律；空载特性属发电机范畴。52.关于回馈制动，正确的表述有（）A.电动机转速高于理想空载转速B.电磁转矩方向与转速方向相反C.电能回馈电网，经济性好D.必须串入制动电阻答案：ABC解析：回馈制动不需制动电阻，但要求电源能吸收回馈能量，故常用于可逆或调压系统。三、判断题（53—60题）53.直流电动机主磁极的作用是产生主磁场，换向极的作用是改善换向。（）答案：正确解析：主磁极建立气隙磁通，换向极抵消电枢反应、抑制火花，二者作用不同。54.直流电动机正常工作时，电枢绕组中的电流是交流电流。（）答案：正确解析：电枢绕组内电流方向随换向器不断改变，对外表现为直流。55.他励直流电动机的转速与励磁电流大小、电枢回路电阻和电源电压都有关。（）答案：正确解析：n＝(U−I_aR_a)/(C_eΦ)，三个量分别对应弱磁、串阻、降压三种调速方式。56.直流电动机可以直接全压起动，因为起动电流虽大但持续时间很短。（）答案：错误解析：起动电流可达额定值的10～20倍，会损坏换向器并冲击电网，必须限制。57.能耗制动的制动转矩随转速降低而减小，转速为零时制动转矩也为零，故不能实现停车保持。（）答案：正确解析：能耗制动只能减速，若需长时间保持静止须另设机械抱闸。58.电枢回路串电阻调速时，所串电阻越大，机械特性越软，低速时转速稳定性越差。（）答案：正确解析：斜率β随串入电阻增大而增大，负载波动引起的转速变化加剧。59.弱磁调速时若负载转矩不变，电枢电流将随磁通减小而增大，可能超过额定值。（）答案：正确解析：T＝C_TΦI_a，磁通减小时为维持转矩必须增大电流，故弱磁调速须校核电流。60.他励直流电动机在回馈制动状态下，电磁转矩与转速同方向。（）答案：错误解析：制动状态下电磁转矩与转速方向相反，电动机输出机械能变为输入机械能。第三部分形考任务三：交流电动机的电气传动与电动机选择本部分对应教材第3、4章，考查三相异步电动机的结构与原理、旋转磁场与转差率、等效电路与功率转矩关系、机械特性、起动与制动、调速，同步电动机的矩角特性与励磁调节，以及电动机容量选择与校验。共30题。一、单项选择题（61—74题）61.三相异步电动机旋转磁场的同步转速为（）A.n₁＝60f₁/pB.n₁＝60p/f₁C.n₁＝f₁/pD.n₁＝60f₁p答案：A解析：同步转速与电源频率成正比、与极对数成反比，我国50Hz下二极电机为3000r/min。62.一台6极三相异步电动机，定子电流频率为50Hz，其同步转速为（）A.1500r/minB.1000r/minC.750r/minD.3000r/min答案：B解析：6极即p＝3，n₁＝60×50/3＝1000r/min。63.三相异步电动机的转差率定义为（）A.s＝(n₁−n)/n₁B.s＝(n−n₁)/n₁C.s＝n/n₁D.s＝(n₁−n)/n答案：A解析：转差率反映转子落后于旋转磁场的程度，额定运行时一般只有0.01～0.06。64.一台8极三相异步电动机，f₁＝50Hz，额定转差率s＝0.04，则额定运行时转子电流的频率为（）A.1.5HzB.2HzC.50HzD.48Hz答案：B解析：转子频率f₂＝s·f₁＝0.04×50＝2Hz，转子频率随负载增大而升高。65.一台4极三相异步电动机，f₁＝50Hz，s＝0.02，则定子旋转磁场与转子之间的相对转速为（）A.15r/minB.30r/minC.60r/minD.1500r/min答案：B解析：n₁＝1500r/min，n＝1470r/min，相对转速n₁−n＝s·n₁＝30r/min。66.三相异步电动机的最大电磁转矩与定子电压的关系是（）A.与电压成正比B.与电压的平方成正比C.与电压无关D.与电压成反比答案：B解析：T_max＝m₁U₁²/[2Ω₁(X₁＋X₂′)]，电压下降10%，最大转矩下降约19%。67.三相笼型异步电动机采用降压起动时，起动转矩（）A.按电压的一次方下降B.按电压的平方下降C.保持不变D.反而增大答案：B解析：T_st∝U₁²，降压起动在减小起动电流的同时使起动转矩大幅下降，只适用于轻载起动。68.三相笼型异步电动机采用Y-Δ起动时，起动电流和起动转矩分别为直接起动时的（）A.1/3和1/3B.1/2和1/2C.1/3和1/2D.1/2和1/3答案：A解析：Y接时绕组电压降为Δ接的1/√3，电流与转矩均降为1/3，适用于空载或轻载起动。69.绕线式三相异步电动机转子回路串入电阻起动的主要作用是（）A.减小起动电流、提高起动转矩B.提高转速C.降低效率D.减小最大转矩答案：A解析：转子串电阻既限制起动电流，又使起动转矩增大，是绕线型电机特有的优势。70.三相笼型异步电动机变极调速的特点是（）A.无级调速、平滑性好B.有级调速、只能得到有限几种转速C.属恒功率调速D.适用于绕线型电机答案：B解析：变极通过改变定子绕组接法实现，属有级调速，结构简单但级差大，多用于笼型电机。71.三相异步电动机改变定子电压调速，最适合的负载类型是（）A.恒转矩负载B.风机、水泵类负载C.恒功率负载D.位能性负载答案：B解析：调压调速低速时转差功率损耗大，用于风机水泵这类转矩随转速平方下降的负载才经济。72.异步电动机变频调速在基频以下采用恒压频比控制时，其调速性质为（）A.恒转矩调速B.恒功率调速C.恒转速调速D.恒转差率调速答案：A解析：保持U₁/f₁恒定可维持磁通近似不变，最大转矩基本不变，属恒转矩调速。73.同步电动机的转速与供电频率的关系为（）A.随负载增大而下降B.严格等于60f/p，与负载无关C.与极对数无关D.与电压成正比答案：B解析：同步电动机转速恒定，负载变化只改变功率角，这是它区别于异步电动机的根本特征。74.电动机容量选择的基本依据是（）A.发热（温升）B.体积大小C.价格高低D.转速高低答案：A解析：容量选择以发热为依据，再校核过载能力与起动能力，最后考虑经济性。二、多项选择题（75—82题）75.三相异步电动机的调速方法有（）A.变极调速B.变频调速C.改变定子电压调速D.绕线转子串电阻或串级调速答案：ABCD解析：前三者改变同步转速或机械特性，后者属改变转差率的调速方式。76.三相笼型异步电动机常用的降压起动方法有（）A.Y-Δ起动B.自耦变压器降压起动C.定子串电阻或电抗起动D.软起动器起动答案：ABCD解析：这些方法的共同特点是降低起动电流的同时降低起动转矩，须校核负载起动要求。77.三相异步电动机的电气制动方法有（）A.能耗制动B.电源反接制动C.回馈（再生）制动D.倒拉反转制动答案：ABCD解析：能耗制动平稳、反接制动迅速、回馈制动经济，倒拉反转用于绕线型重载下放。78.关于同步电动机，正确的表述有（）A.转速恒定，不随负载变化B.调节励磁电流可改变功率因数C.过励运行时呈容性，可改善电网功率因数D.可以自行起动答案：ABC解析：同步电动机不能自起动，需采用异步起动或变频起动，D表述错误。79.选择电动机时应确定的内容有（）A.电动机类型与结构形式B.额定容量C.额定电压与额定转速D.防护形式与冷却方式答案：ABCD解析：此外还需考虑工作制、安装方式和环境条件，做到技术经济合理。80.电动机按发热情况划分的工作制有（）A.连续工作制B.短时工作制C.断续周期工作制D.变频工作制答案：ABC解析：工作制不同，允许输出的功率不同，容量选择必须与实际工作制相符。81.变频调速的主要优点有（）A.调速范围宽B.调速平滑、无级C.效率高、节能效果显著D.可实现软起动答案：ABCD解析：变频调速是交流调速的主流方案，尤其适合风机水泵类负载的节能改造。82.关于变极调速，正确的表述有（）A.属有级调速B.一般只用于笼型异步电动机C.改变定子绕组接线方式即可实现D.调速平滑、级差很小答案：ABC解析：变极调速的转速级差大、不平滑，但设备简单、运行可靠。三、判断题（83—90题）83.三相异步电动机的转子绕组分为笼型和绕线型两类。（）答案：正确解析：笼型结构简单、成本低；绕线型可通过转子回路串阻改善起动与调速性能。84.异步电动机的转差率越大，转子电流频率越高，转子回路漏抗也越大。（）答案：正确解析：f₂＝s·f₁，转差率增大使转子频率上升，漏抗随之增大，这也是起动时功率因数低的原因。85.三相异步电动机能耗制动时，机械特性不经过原点，位于第二、四象限。（）答案：错误解析：能耗制动时定子通入直流电，n₀＝0，机械特性过原点并位于第二象限。86.异步电动机降压起动时，起动转矩下降的幅度比起动电流下降的幅度更大。（）答案：错误解析：二者都按电压平方成比例下降，下降幅度相同，这正是降压起动只能轻载使用的根本原因。87.变频调速在基频以上采用弱磁升速，输出功率基本不变，属恒功率调速。（）答案：正确解析：基频以上电压不能超过额定值，磁通随频率升高而减小，转矩下降、功率恒定。88.同步电动机的电磁转矩与功率角成正比，隐极电动机的矩角特性是一条正弦曲线。（）答案：正确解析：隐极机T＝(mUE₀/X_d)sinθ，凸极机还有因交直轴磁阻不等产生的附加转矩。89.电动机容量选得越大越安全，因此选型时应尽量留大裕量。（）答案：错误解析：容量过大则长期轻载运行，效率和功率因数都低，造成浪费，应按发热计算合理选择。90.绕线式异步电动机可采用转子串电阻调速，调速时转差功率消耗在电阻上，效率较低。（）答案：正确解析：串电阻调速简单但低速效率低；若采用串级调速把转差功率回馈，效率可明显提高。第四部分形考任务四：电力电子器件与交直流调速系统本部分对应教材第5至8章，考查电力电子开关器件及其应用、直流电动机调速系统（单闭环、双闭环、可逆、脉宽调制）、异步电动机调速系统（变压变频、转差频率、矢量控制、直接转矩、串级调速）以及同步电动机变压变频调速和通用变频器的使用。共30题。一、单项选择题（91—104题）91.晶闸管在触发导通之后，要使其关断，应采取的方法是（）A.门极加电流B.门极不加电流C.阳极与阴极间加正压D.使阳极电流降到维持电流以下（或加反压）答案：D解析：晶闸管是半控器件，门极只能控制导通，关断必须靠阳极电流自然过零或加反向电压。92.关于IGBT，下列表述正确的是（）A.是半控型器件，只能靠关断阳极电流关断B.是全控型器件，开通与关断均由栅极控制C.不能用于逆变电路D.开关速度比晶闸管慢答案：B解析：IGBT兼具MOSFET驱动简单和BJT通流能力强的优点，开关速度快，是现代变频器的主流器件。93.三相桥式全控整流电路带电阻负载时，输出直流电压的平均值为（）A.0.9U₂cosαB.1.17U₂cosαC.2.34U₂cosαD.2.34U₂答案：C解析：三相桥式全控整流的Ud＝2.34U₂cosα，是直流电动机调压电源的常用形式。94.降压型（Buck）直流变换器，输出电压与占空比D的关系是（）A.成正比B.成反比C.与D无关D.与D的平方成正比答案：A解析：U_o＝D·U_i，占空比越大输出电压越高，这是脉宽调制的基本原理。95.升压型（Boost）直流变换器在开关管导通期间，负载所需能量由（）提供A.输入电源B.储能电感C.输出侧滤波电容D.续流二极管答案：C解析：开关管导通时电感储能、二极管截止，负载由输出电容供电；开关管关断时电感向负载和电容释放能量。96.正弦波脉宽调制（SPWM）的基本原理是（）A.用正弦调制波与三角载波比较，产生宽度按正弦规律变化的脉冲B.改变整流触发角C.改变直流侧电压D.改变负载阻抗答案：A解析：SPWM使逆变输出电压的基波为正弦，低次谐波含量小，是通用变频器的基本调制方式。97.采用比例调节器的单闭环转速负反馈调速系统，其稳态特征是（）A.无静差B.有静差，转速降被大幅减小但不能消除C.转速随负载升高而升高D.不能稳定运行答案：B解析：比例调节器必须依靠偏差才能输出控制量，因此必然存在静差，这是单闭环系统的固有缺点。98.要在稳态时实现转速无静差，转速调节器应采用（）A.比例调节器B.比例积分（PI）调节器C.微分调节器D.继电调节器答案：B解析：PI调节器的积分作用可在偏差为零时仍保持输出，从而实现无静差调速。99.在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器（ASR）的输出是（）A.触发脉冲B.电流给定信号C.转速反馈信号D.电压给定信号答案：B解析：ASR的输出作为电流调节器ACR的给定，ACR的输出再去控制触发装置或PWM环节。100.双闭环调速系统起动过程的主要特点是（）A.电流冲击大B.恒流升速，起动时间短且电流受限于最大允许值C.起动转矩很小D.转速超调大且不可控答案：B解析：起动时ASR饱和，系统以最大允许电流恒流升速，既快又不损坏设备。101.双闭环调速系统对电网电压波动的抗扰能力强，主要原因是（）A.转速环响应快B.电流内环能及时抑制电压扰动引起的电流变化C.电动机惯性大D.调节器放大倍数小答案：B解析：电压扰动首先影响电流，电流内环抢先调节，把影响限制在电枢回路内部。102.逻辑无环流可逆调速系统实现环流抑制的方法是（）A.串入大电感B.任何时刻只让一组整流装置工作，另一组封锁C.提高环流电压D.采用有环流控制答案：B解析：通过逻辑切换装置保证两组变流器不同时导通，从根本上消除环流，但存在切换死区。103.异步电动机变压变频调速中，保持U₁/f₁恒定的目的是（）A.保持主磁通基本不变B.保持电流不变C.保持功率因数不变D.保持转差率不变答案：A解析：Φ_m≈U₁/(4.44f₁N₁k_N1)，U₁/f₁恒定则磁通恒定，可避免低频磁饱和或高频弱磁。104.电压源型通用变频器在直流侧采用（）对整流后的电压进行滤波A.晶闸管B.二极管C.电容D.电感答案：C解析：电压源型变频器用电容滤波、输出呈电压源特性；电流源型则用电感滤波。二、多项选择题（105—112题）105.转速、电流双闭环调速系统的主要特点有（）A.起动过程恒流升速，起动时间短B.稳态时转速无静差C.抗电网电压扰动能力强D.可实现过流自动保护答案：ABCD解析：双环结构以"快调电流、稳调转速"实现性能互补，是直流调速的经典方案。106.通用变频器一般由（）组成A.整流环节B.中间直流环节C.逆变环节D.控制与保护电路答案：ABCD解析：交-直-交结构是通用变频器的主流形式，中间环节完成滤波与储能。107.通用变频器常见的保护功能有（）A.过流保护B.过压与欠压保护C.过热保护D.接地与短路保护答案：ABCD解析：此外还有失速防止、缺相保护等，保护动作后应查明原因再复位，不可反复强行起动。108.关于矢量控制，正确的表述有（）A.通过坐标变换把定子电流分解为励磁分量和转矩分量B.通常按转子磁链定向C.实现磁链与转矩的解耦控制D.动态性能接近直流调速系统答案：ABCD解析：矢量控制使交流电动机获得类似他励直流电动机的控制特性，是高性能变频调速的核心技术。109.直流脉宽调制（PWM）调速系统的优点有（）A.主电路简单、功率因数高B.调速范围宽、动态响应快C.电流脉动小D.必须配置大容量平波电抗器答案：ABC解析：PWM斩波频率高，电流连续、脉动小，一般不需要大电感平波，D表述不符合其特点。110.交-直-交变频器按中间直流环节的储能方式可分为（）A.电压源型B.电流源型C.交-交型D.直接型答案：AB解析：电压源型用电容储能，电流源型用电感储能；交-交型属另一类变频方式。111.评价调速系统性能的主要指标有（）A.调速范围B.静差率C.调速平滑性D.经济性答案：ABCD解析：调速范围与静差率相互制约，提高调速范围往往要求更小的转速降。112.异步电动机变频调速在基频以上的控制方式是（）A.保持电压不变、频率升高，磁通减小B.属恒功率调速C.属恒转矩调速D.最高频率受电动机机械强度限制答案：ABD解析：基频以上电压已达额定值，只能弱磁升速，输出转矩随频率升高而下降，功率基本不变。三、判断题（113—120题）113.晶闸管一旦导通，只要门极不再加电流就会立即关断。（）答案：错误解析：门极失去控制作用后晶闸管仍保持导通，必须使阳极电流降到维持电流以下才关断。114.升压型直流变换器的输出电压与占空比成正比。（）答案：错误解析：U_o＝U_i/(1−D)，输出电压随占空比增大而升高，但不是正比关系；正比关系属降压型。115.异步电动机变频调速时，低速时需要在恒端电压/频率的基础上适当提高定子电压，以补偿定子电阻压降的影响。（）答案：正确解析：低频时定子电阻压降占比增大，若不补偿则磁通减弱、最大转矩下降，故需适当提升电压。116.异步电动机变频调速时，减速时间设置过短会导致直流侧过电压。（）答案：正确解析：减速过快使电动机进入再生发电状态，能量回灌到直流侧电容，导致电压升高，需加制动单元。117.变频调速系统出现与机械系统固有频率发生谐振时，需要设置频率跳变（跳跃频率）。（）答案：正确解析：跳过谐振频率区间可避免系统长时间在该频率运行而引起剧烈振动。118.一台变频器驱动多台同步电动机进行变频调速时，应采用他控式变频调速系统。（）答案：正确解析：多台电机并联运行时无法由各自反电势确定换流时刻，只能采用他控式（独立变频）方式。119.双闭环调速系统在稳态运行时，转速调节器处于饱和状态。（）答案：错误解析：稳态时转速偏差很小，ASR工作在线性调节区；只有起动和大幅扰动时才进入饱和限幅。120.矢量控制通过坐标变换实现定子电流的解耦，使交流电动机具有类似直流电动机的控制性能。（）答案：正确解析：解耦后磁链与转矩可分别控制，动态性能显著优于单纯的U/f控制。第五部分综合计算与分析题（121—126题）121.某电气传动系统折算到电动机轴上的总飞轮矩GD²＝20N·m²，电动机电磁转矩T＝80N·m，负载转矩T_L＝50N·m，负载为恒转矩特性。求：（1）系统的角加速度对应的转速变化率dn/dt；（2）若系统从静止起动，转速升到1000r/min所需时间（设转矩保持不变）。答案要点：动态转矩ΔT＝T−T_L＝80−50＝30N·m。由运动方程T−T_L＝(GD²/375)(dn/dt)得dn/dt＝375ΔT/GD²＝375×30/20＝562.5r/min·s⁻¹。起动时间t＝Δn/(dn/dt)＝1000/562.5≈1.78s。结论：飞轮矩越大或动态转矩越小，起动（制动）时间越长；要提高快速性，应减小系统惯量或提高动态转矩。122.一台他励直流电动机，P_N＝10kW，U_N＝220V，I_N＝53A，n_N＝1000r/min，电枢电阻R_a＝0.3Ω。求：（1）额定磁通下的C_eΦ；（2）理想空载转速n₀；（3）额定负载时的转速降Δn_N与机械特性斜率β（额定转矩T_N＝95.5N·m）。答案要点：由U_N＝E＋I_NR_a得E＝220−53×0.3＝204.1V，故C_eΦ＝E/n_N＝204.1/1000≈0.204V·min/r。理想空载转速n₀＝U_N/(C_eΦ)＝220/0.204≈1078r/min。额定转速降Δn_N＝n₀−n_N≈1078−1000＝78r/min。机械特性斜率β＝Δn_N/T_N＝78/95.5≈0.82r/(min·N·m)，即n＝1078−0.82T。结论：该特性较硬，若采用降压调速，只要保持磁通不变，斜率β不变，特性平行下移。123.某直流调速系统最高转速n_max＝1500r/min，工艺要求静差率δ不大于5%。求：（1）额定负载下转速降为10r/min时系统能达到的调速范围；（2）转速降为20r/min时的调速范围；（3）由此说明什么。答案要点：由δ＝Δn_N/(n_min＋Δn_N)得n_min＝Δn_N(1−δ)/δ。Δn_N＝10r/min时，n_min＝10×0.95/0.05＝190r/min，D＝n_max/n_min＝1500/190≈7.9。Δn_N＝20r/min时，n_min＝20×0.95/0.05＝380r/min，D≈1500/380≈3.9。结论：静差率要求一定时，转速降越小，最低转速越低，调速范围越大。开环系统转速降大、调速范围小，采用转速负反馈（闭环）减小转速降，才能同时满足大的调速范围和小的静差率。124.一台三相异步电动机，p＝3，f₁＝50Hz，额定转速n_N＝960r/min。求：（1）同步转速n₁；（2）额定转差率s_N；（3）额定运行时转子电流频率f₂；（4）若采用变频调速使f₁降到30Hz、保持U₁/f₁恒定且转差率不变，求此时的同步转速与转速。答案要点：n₁＝60