电机与气动技术模拟试卷

试卷三

一、填空题（10×3分）

1．直流电机的调速方法有 、 、 。 2．变压器空载运行时，一次绕组流过的电流 （很大、很小）。带载运行时，电流会 （增加、减小），且 次电流的大小决定着 次电流的大小。 3．列举几个特殊变压器： 、 、 、肪冲变压器、多绕组变压器。

4．改变交流电机的转向可以通过改变 实现。 5．笼型异步电机的降压起动方法有： 、 、 。

6．行程开关也称 开关，可将 信号转化为电信号，通过控制其它电器来控制运动部分的行程大小、运动方向或进行限位保护。 7．接触器可用于频繁通断 电路，又具有 保护作用。

8．伺服电机又称 电机，在自动控制系统中作为 元件。它将输入的电压信号变换成转矩和速度输出，以驱动控制对象。

9．制动措施可分为电力制动和机械制动两大类。电力制动有 、 两种，是用电气的办法使电动机产生一个与转子转向相反的制动转矩。电磁机械制动是用电磁铁操纵机械产生制动力矩，如 、 等。

10．速度继电器是用来反映 变化的自动电器。动作转速一般不低于300r/min，复位转速约在 。 二、判断题（10×2分）

1．并励电机在运行时断开励磁绕组对电机运行没有多大的影响。（ ）2．三相交流电机在缺相后仍可继续运行。（ ） 3．换向器是直流电机特有的装置。（ ） 4．电流、电压互感器属于特殊变压器。（ ） 5．绕线电机不能采用变级调速。（ ） 6．绕线电机多用于起重运输场合。（ ）7．异步是指转子转速与磁场转速存在差异。（ ） 8．热继电器和过电流继电器在起过载保护作用时可相互替代。（ ） 9．选用空气式时间继电器要考虑环境温度的影响。（ ） 10．单相电机一般需借用电容分相方能起动。起动后电容可要可不要。（ ） 三、简答题（4×5分）

1．简述三相异步电动机的主要结构及其工作原理。

2．三相异步电动机正常运行时，如果转子突然被卡住而不能转动，试问这时电动机的电流有何改变？对电动机有何影响？

3．电动机主电路中已装有熔断器，为什么还要装热继电器？它们的作用是否相同？在摇臂钻床中，带动摇臂升降的电机为何不用热继电器作过载保护？ 4．交流电磁线圈误接入直流电源，直流电磁线圈误接入交流电源，会发生什么问题？为什么？线圈电压为220V的交流接触器，误接入380V交流电源，会发生什么问题？为什么？ 四、分析与计算（2×10分）

1．一台并励直流电动机，PN=10KW，UN=220V，If=1.17A，ηN=84.5%，nN=1500r/min，Ra=0.316Ω，电机拖动恒定不变的负载转矩且在额定运行情况下，调节励磁电阻使磁通减少15%，求：

（1）磁通突然减少瞬间的电枢电流。

（2）电动机进入新的稳定运行后的电枢电流和转速。

2．分析下图可逆运行能耗制动控制线路工作原理。

五、设计题（10分）

设计一台电机控制电路，要求：该电机能单向连续运行，并且能实现两地控制。有过载、短路保护。

试卷三答案

一、填空题 1．改变电枢回路电阻、弱磁、改变电枢电压2．很小、增加、二次、一次3．自耦变压器、仪用互感器、隔离变压器

4．三相电源相序5．定子回路串电阻、星-三角降压起动、自耦变压器降压起动6．限位、机械位移7．主电路、欠压 保护 8．执行 电机、执行 元件。9．能耗制动 、反接制动 、电磁抱闸 、电磁离合器 10转速和转向、100r/min 二、判断题 1．×2．√3．×4．√5．√6．√7．√8．×9．√10√ 三、简答题

1．异步电机结构主要包括定子和转子两部分。其中定子包括机座、定子铁心和定子绕组。转子包括转子铁心和转子绕组。

原理：定子绕组通三相交流电后，产生同步旋转磁场，切割转子绕组并在转子绕组内感应出转子电流，该电流与磁场相互作用，产生电磁转矩，带动转子旋转。只有转子转速与磁场转速不一致时，才能产生转矩，转子才能转动。

2．转子卡住时，转子转速为零，此时，转子与同步磁场相对转速最大，磁场在转子内感应电流达到最大值，即转子电流瞬间变得很大，时间较长时，将烧毁电机。

3．熔断器在电路中起短路保护，是一个瞬时动作的切断整个电路的保护器件，而热继电器起过载保护，是一个允许有反应时间延迟的保护器件。二者作用不同，不能相互替代。

在摇臂钻床中，带动摇臂升降的电机因属于短时运行，操作频率较高，固不用热继电器。

4．交流电磁线圈误通直流电源时，因其等效直流电阻较小，将导致线圈发热。直流电磁线圈误通交流电时，因线圈铁心为整块硅钢做成，会产生较大涡流，产生大量热量，烧毁线圈。 220V的交流接触器通入380V交流电源，因电压增加超过其额定电压，所以会烧毁线圈。

四、分析与计算 1．PN=UNINηN 额定电流 IN=PN/（UN.ηN）

=10×103/（220×84.5%）A =（220-172.87）/0.316A =53.79 A =149.16A 额定电枢电流 IqN=IN-IfN （2）因为负载转矩未变 =（53.79-1.17）A T=T’（磁通改变前后电磁转矩未变） =52.62 A CTФNIaN=CTIa’Ф’=CTIa’ ×85%×ФN 额定时电枢电动势 EaN=UN-Ra?IaN Ia’=IaN/85%=52.62/85%A=61.91A =（220-0.316×52.62）V Ea’=UN-RaIa’ =203.37V =（220-0.316×61.91）V （1）磁通突然减少瞬时，转速因惯性未变 =200V 此时 Ea∝φ 因 EaN=CenNФN Ea=EaN×85% Ea’=Cen’Ф’= Cen’ФN85% =203.37×85% EaN/Ea=CenNФN/ Cen’ФN85% =172.87V 所以n’=Ea’nN/Ea?0.85=200×1500/（203.37×0.85） 因 UN=Ea+RaIa，所以 =1735r/min Ia=（UN-Ea）/Ra

2．KM1、KM2分别为控制电机正反转的接触器，KM3为控制能耗制动的接触器。

工作过程：假若SB2为正转起动按钮，按下SB2，KM1得电，电机得电正转运行。停止时，按下停止按钮SB1，KM1断电，电机断开交流电源，同时KM3得电，接通直流制动电路，电机制动减速运行。并且时间继电器KT也得电，经过一段延时后，时间继电器的通电延时断开常闭触点断开，KM3断电，电机制动结束。

反转时，SB3为起动按钮。制动过程同上。

五、设计题

试卷四

一、填空题（10×3分）

1．直流电机包括 和 两类。接用电器，这样拉闸后刀片与电源隔离，在电路中，绕组较 。 二者在结构上没有本质区别，只是由于 用电器件不带电，保证安全。 二、判断题（10×2分） 不同，得到相反的能量转变过程。所以直6．按钮用来短时间接通或断开小电1．频敏电阻器是一种自身阻值能随频流电机是一种双向的能量转换装置，即电流，常用于 电路， 色表示起动， 率变化而变化的三相铁芯绕组装置，主要机具有 。 色表示停止。 用于绕线式电机的起动。（ ）

2．直流电机的励磁方式7．熔断器用于 保护，热继电器2．起动电阻和调速电阻可以相互替有： 、 、 、 。 用于 保护，它们都是利用 来代。（ ）

3．变压器的基本结构是由 迭成工作的。 3．单相电机的最大特点是不能自行起的铁芯和 构成。 8．自动空气开关又称 开关或 动。但如果有初始转动，则可以起动。（ ）

4．异步电机是靠 变化来适应开关，它是既能通断电路，又能进4．直流电动机的起动方法有直接起负载变化的。 行 、 、 、 保护。 动、电枢回路串电阻起动降压起动。（ ）

5．刀开关安装时，手柄要向 装，9．交流接触器主要由 、 、 5．忽略变压器的漏磁通时，主磁通是不得 装或 装，否则手柄可能因动组成。 个常量。（ ） 6．单相电机多用于家电下落而引起 ，造成人身和设备安全10．电流继电器的线圈应 联在电方面。（ ） 事故。接线时，电源线接在 端， 端路中，绕组较 ，电压继电器的线圈应

7．直流电磁铁与交流电磁铁的区别之一是是否有振动和噪声。“自转”。（ ） （ ） 9．中间继电器主要用途是：信号传递和放大，实现多路同时

8．伺服电机的结构及原理类似单相电机。不同处在于是否有控制，起到中间转换作用。（ ） 10．异步电机只有转子转速和磁场转速存在差异时，才能运行。（ ） 三、简答题（4×5分）

1．为了降低并励电动机的起动电流而降低电源电压，可以吗？说明理由。

2．变压器一次绕组的电阻一般很小，为什么在一次绕组上加额定的交流电压，线圈不会烧毁？若在一次绕组加上与交流电压数值相同的直流电压，会产生什么后果？这时二次绕组有无电压输出？

3．什么是步进电动机的步角距？一台步进电机可以有两个步角距，例如30/1.50，这是什么意思？什么是单三拍、六拍和双三拍工作方式？

4．何为热继电器的整定电流，如何调节？热继电器的热元件和触头在电路中如何连接？热继电器会不会因电动机的起动电流过大而动作？为什么在电动机过载时会动作？

n（S） A nN B TN C T 四、分析题（2×10分）

1.已知异步电动机的固有机械特性曲线如下: （1）画出降低电源电压U1后新曲线。 （2）增加转子回路电阻R2后新曲线。

（3）标出上述参数改变后电机的新稳定工作点。

2．比较下图a、b的区别。并解释自锁、互锁的概念及作用。

（4）在图上标出起动转矩TQ、最大转矩Tm、临界转差率Sm。 （5）改变U1及增加R2算是调速吗？它们适用于什么类型的电动机？

（6）指出电动机的稳定工作区。 五、设计题（10分）

.某机床的液压泵电动机M1和主电机M2的运行情况，有如下的要求：

（1）必须先起动M1，然后才能起动M2。 （2）M2可以单独停转。

（3）M1停转时，M2也应自动停转。

试卷四答案

一、填空题 1．发电机、电动机、外部条件、可逆性 2．他励、并励、串励、7．短路 、过载 、电流的热效应 8．空气 开关、自动 开复励 3．硅钢片、绕组 4．转速 关、短路、过载、失压、欠压保护

5．上 、倒 装、平 装、误合闸 、上 端、下 端 6．控9．电磁系统、触头系统、灭弧系统 10．串联、短粗、并联、制 电路、绿 色、红 色 细长

二、判断题1．√2．×3．√4．√5．√6．√7．√8．√9．√10．√ 三、简答题

1．不可以。并励电机的励磁绕组和电枢绕组为并联关系，当降低电枢电压时，励磁绕组电压同时被降低，此时，将建立不起来电机起动所需的励磁磁场，导致电机不能起动。

2．当变压器一次侧加额定交流电压时，一次绕组内将感应有较高的反电势，尽管变压器一次绕组电阻较小，线圈不会烧毁。 当一次绕组加相同的直流电时，因电压不会交变，因而绕组内没有感应电势，二次侧无电压输出。时间较长变压器将发热烧毁。 3．步角距是指步进电机每次切换控制绕组脉冲时，转子转过的角度。

30/1.50是指该电机有两个步角距，即转子做成许多齿且定子每个磁极上做多个小齿。

单三拍：单是指每次只有一相绕组通电，三拍是指经过三次切换控制绕组的电脉冲为一个循环。 双三拍：双即每次有两相绕组通电。

六拍：是指经过六次切换控制绕组的电脉冲为一个循环。

4．整定电流是指热继电器长期不动作的最大电流。其值等于电机的额定电流。 热元件串联在主电路中的电机定子通电回路中。触头串联在控制电路总干路中。

热继电器不会因电动机的起动电流过大而动作。因为，电机起动时间一般较短，而热继电器利用电流热效应工作，需要一个滞后时间才能动作。

n（S） A nN a Sm b B （2） （1） TN TQ C Tm T 四、分析题 1．（1）如曲线（1） （2）如曲线（2）

（3）U1改变后新工作点为a点。R2改变后新工作点为b点。 （4）如图示。 （5）改变U1和R2均为调速。改变U1适用于笼型和绕线型电机，改变R2只适用于绕线型电机。

（6）稳定工作区为AB区间直线段。

五、设计题

2．a图可实现单独正转和单独反转，因控制电路无机械互锁，不能实现正反转的直接切换。而b图增加了机械互锁环节，既能正转、反转，也能实现正反转的直接切换。

自锁：即线圈在松开起动按扭后仍能通过并联在起动按钮旁边的自身常开触头继续得电。如a图SB2、SB3旁边并联的KM1、KM2。

互锁：即两个线圈的得电回路中相互串联对方的自身常闭触头或对方的起动按钮的常闭触头。如b图的KM1、KM2常闭触头，SB2、SB3的常闭触头接法。

6、常用的低压电器是指工作电压在交流 V以下、直流 V以下的电器。

7、三相同步电动机所带的负载越轻，转子转速 。交流伺服

电动机消除“自转”所采用的方法是 。

8、三相异步电动机进行变极调速时，将定子绕组串联时，磁极对数 （大或小），电动机可以 （高或低）速；定子绕组联结方式有△或YY，

的联结方式可以使电动机高速运行

9、熔断器用于 保护，热继电器用于 保护，它们都是利用

来工作的。 10．电机是以 和 定律为理论基础的。 11．直流电动机按照电枢绕组和励磁绕组的联接方式不同可分为： 、 、 和复励电动机。 二、判断题：（10分）

1．直流发电机线圈中的感应电势是交变的。（ ）

2．直流电机的电枢铁芯由于在直流状态下工作，通过的磁通是

不变的，因此完全可以用整块的磁材料构成，不必用硅钢试卷五 片叠成。（ ）

3．不论是直流发电机或是直流电动机中，其换向极绕组总是和一、填空题：（30分）

电枢绕组相串联。（ ）

1．三相异步电动机的制动方法列举出三种方法：

4．电流、电压互感器属于特殊变压器。电压互感器二次侧应禁制动、 制动、 制动。

止开路，电流互感器二次侧禁止短路。（ ）

2．直流发电机中的电磁转矩方向与发电机的旋转方

5．Y，y8联接组的变压器，原、副绕组对应的相电压相位差是向 ，因此电磁转矩为 转矩，与原

240°。（ ） 动机的拖动转矩相平衡。

6．三相异步电动机进行降压起动时，起动电流变小，起动转矩3．直流电机的电枢反应为

变大。（ ） ，对电机的影响有

7．三相异步电动机为交流电机，同步电机为直流电机。（ ）

、 。

8．异步电机转子的转速永远小于旋转磁场的转速。（ ） 4．改变直流电动机旋转方向的方法有：（1）将 反接，

9．刀开关安装时，手柄要向上装。接线时，用电器接在上端，

使

下端接电源线。 电流方向改变；（2）将 反接，使 电（ ）

流方向改变。

10．正在运行的三相异步电动机突然一相断路，电动机会停下5．变压器的铁芯，按其结构形式分为 和 来。（ ） 两种。为了减少 和 ，变压器的铁芯一般采用0.35mm厚的 叠装而成的。

三、简答题：（25分）