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2025年电机控制经典考点试题及答案

一、选择题（每题3分，共30分）
1. 直流电动机调速方法中，能实现无级调速且调速平滑性好的是（ ）
A. 改变电枢回路电阻调速
B. 改变励磁磁通调速
C. 改变电枢电压调速
答案：C
解析：改变电枢电压调速可以实现无级调速，调速范围宽，平滑性好。改变电枢回路电阻调速有级调速且调速电阻上消耗电能；改变励磁磁通调速调速范围有限且机械特性变软。

2. 三相异步电动机的旋转磁场的转速由（ ）决定。
A. 电源电压
B. 磁极对数和电源频率
C. 负载大小
答案：B
解析：旋转磁场转速\(n_0 = 60f_1/p\)，其中\(f_1\)是电源频率，\(p\)是磁极对数。

3. 步进电机的步距角与（ ）有关。
A. 电源电压
B. 负载转矩
C. 通电方式和电机相数
答案：C
解析：步进电机步距角与通电方式和电机相数有关，不同的通电方式和相数组合会有不同的步距角。

4. 直流电动机的电磁转矩是由（ ）相互作用产生的。
A. 电枢磁场与主磁场
B. 电枢电流与主磁场
C. 电枢电压与主磁场
答案：B
解析：直流电动机电磁转矩是电枢电流与主磁场相互作用产生的。

5. 三相异步电动机的转差率\(s\)的表达式为（ ）
A. \(s=(n_0 - n)/n_0\)
B. \(s=(n - n_0)/n\)
C. \(s=(n - n_0)/n_0\)
答案：A
解析：转差率\(s\)是衡量异步电动机运行状态的一个重要参数，\(n_0\)是同步转速，\(n\)是转子转速。

6. 交流伺服电动机的控制方法不包括（ ）
A. 幅值控制
B. 相位控制
C. 功率控制
答案：C
解析：交流伺服电动机控制方法有幅值控制、相位控制、幅相控制。

7. 直流伺服电动机的调节特性是指在（ ）不变时，电动机的转速与控制电压之间的关系。
A. 负载转矩
B. 电枢电流
C. 励磁磁通
答案：A
解析：调节特性描述的是在负载转矩不变时，转速与控制电压关系。

8. 步进电机的转速与（ ）有关。
A. 电源频率
B. 负载大小
C. 电机相数
答案：A
解析：步进电机转速与电源脉冲频率成正比。

9. 三相异步电动机的最大转矩与（ ）无关。
A. 电源电压
B. 转子电阻
C. 电机极数
答案：C
解析：最大转矩\(T_{max}=K\frac{U_1^2}{2X_20}\)与电源电压有关，转子电阻会影响临界转差率进而影响最大转矩出现的位置但不影响大小，与电机极数无关。

10. 直流电动机的调速范围通常用（ ）来表示。
A. \(n_{max}/n_{min}\)
B. \(n_{min}/n_{max}\)
C. \(n_{max}+n_{min}\)
答案：A
解析：调速范围\(D = n_{max}/n_{min}\)，表示电动机能够达到的最高转速与最低转速之比。

二、填空题（每题3分，共15分）
1. 直流电动机的调速方法有改变电枢回路电阻调速、改变励磁磁通调速和（ ）调速。
答案：改变电枢电压
解析：这是直流电动机常见的三种调速方法。

2. 三相异步电动机的转子绕组分为（ ）和绕线型两种。
答案：鼠笼型
解析：这是三相异步电动机转子绕组的两种基本形式。

3. 步进电机的步距角误差主要由（ ）误差和制造误差引起。
答案：控制脉冲
解析：控制脉冲的不准确以及电机制造工艺等方面的问题会导致步距角误差。

4. 交流伺服电动机的机械特性是指在（ ）一定时，电动机的转速与电磁转矩之间的关系。
答案：控制电压
解析：在控制电压一定的条件下研究转速与电磁转矩关系就是机械特性。

5. 直流电动机的制动方法有能耗制动、（ ）制动和回馈制动。
答案：反接
解析：这是直流电动机的三种制动方式。

三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述三相异步电动机的工作原理。
答案：三相异步电动机定子绕组通入三相对称交流电，产生旋转磁场。转子绕组在旋转磁场作用下感应电动势和电流，转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，驱动转子旋转。由于转子转速\(n\)始终低于旋转磁场转速\(n_0\)，存在转差率\(s\)，从而实现电能到机械能的转换。
解析：从定子磁场产生、转子感应电流及转矩产生等方面阐述其工作原理。

2. 说明直流电动机调速时，改变电枢电压调速和改变励磁磁通调速各有什么特点？
答案：改变电枢电压调速：可实现无级调速，调速范围宽，平滑性好，适用于要求调速性能较高的场合，但设备成本较高。改变励磁磁通调速：调速范围有限，机械特性变软，调速平滑性较差，常用于恒功率负载调速。
解析：分别从调速范围、平滑性、机械特性等方面对比两种调速方法特点。

3. 简述步进电机的特点。
答案：步进电机具有控制精度高、响应速度快、定位准确、可实现正反转及调速、断电后有保持转矩等特点，广泛应用于数控机床、自动化仪表等领域。
解析：从精度、速度、定位等多方面阐述其特点。

四、分析计算题（每题10分，共15分）
1. 一台三相异步电动机，额定功率\(P_N = 10kW\)，额定电压\(U_N = 380V\)，额定转速\(n_N = 970r/min\)，求该电动机的额定转差率\(s_N\)。
答案：同步转速\(n_0 = 1000r/min\)，转差率\(s_N=(n_0 - n_N)/n_0=(1000 - 970)/1000 = 0.03\)。
解析：先根据额定转速求出同步转速，再利用转差率公式计算。

五、综合应用题（20分）
有一台直流他励电动机，其额定数据如下：\(P_N = 1.5kW\)，\(U_N = 220V\)，\(I_N = 8.6A\)，\(n_N = 1500r/min\)，电枢回路电阻\(R_a = 0.2\Omega\)。试求：
（1）电动机的额定电磁转矩\(T_N\)；
（2）若电动机在额定负载下运行，采用能耗制动，制动开始瞬间电枢电路中串入制动电阻\(R_{bk}=2\Omega\)，求制动开始瞬间的制动转矩\(T_{bk}\)。
答案：
（1）\(E = U_N - I_NR_a = 220 - 8.6×0.2 = 218.28V\)，\(T_N = 9.55\frac{P_N}{n_N}=9.55×\frac{1.5×1000}{1500}=9.55N·m\)。
（2）制动开始瞬间\(I = \frac{U_N}{R_a + R_{bk}}=\frac{220}{0.2 + 2}=100A\)，\(T_{bk}=9.55\frac{EI}{n_N}=9.55×\frac{218.28×100}{1500}=139.2N·m\)。
解析：
（1）先求出额定运行时的感应电动势，再根据电磁转矩公式计算额定电磁转矩。
（2）求出能耗制动瞬间电流，再根据制动转矩公式计算制动转矩。