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国家开放大学2019年春季学期期末统一考试
电气传动与调速系统 试题
2019年7月
一、选择题(12题，每题3分，共36分)
1. 如图1所示的负载机械特性属于( )。
A. 反抗性恒转矩负载机械特性
B. 恒功率负载机械特性
C. 位能性恒转矩负载机械特性
D. 直线型负载机械特性
2. 直流电机中用于产生感应电势和通过电流的电路部分是( )。
A. 电枢绕组
B. 主磁极
C. 换向极
D. 励磁绕组
3. 一台三相异步电动机的额定电磁转矩为200Nm, 已知其过载倍数λm=2.2, 则该电动机的最大电磁转矩为( )。
A. 90.91Nm
B. 230Nm
C. 300Nm
D. 440Nm
4. 三相异步电动机的人为机械特性如图2所示，该图表示的是( )的人为机械特性。
A. 降低电源电压
B. 转子回路串电阻
C. 改变频率(基频以上)
D. 改变频率(基频以下)
5. 隐极同步电动机的电磁转矩与功率角之间的关系(矩角特性)可表示为( )。
A. 
B. 
C. 
D. 
6. 当同步电动机的励磁电流大于正常励磁值时，同步电动机处于( )运行状态。
A. 欠励
B. 正常励磁
C. 过励
D. 不确定
7. 直流伺服电动机的控制方式有：电枢控制和( )。
A. 电压控制
B. 磁场控制
C. 电流控制
D. 电阻控制
8. 步进电动机也称( ),是一种将输入脉冲信号转换成输出轴的角位移(或直线位移)的执行元件。
A. 直流电动机
B. 交流电动机
C. 永磁电动机
D. 脉冲电动机
9. 升压 DC/DC 变换器体现了( )的特性。
A. 二极管耐压为输入电压，开关器件耐压为输入电压
B. 二极管耐压为输入电压，开关器件耐压为输出电压
C. 二极管耐压为输出电压，开关器件耐压为输人电压
D. 二极管耐压为输出电压，开关器件耐压为输出电压
10. 三相桥式全控整流电路带阻感负载，输入交流相电压有效值为220V, 负载电流恒定且波形近似为一条直线，如触发角α为90°,直流侧平均电压大约为( )。
A. OV
B. 311V
C. 380V
D. 515V
11. 晶闸管- 电动机双闭环直流调速系统在起动过程的转速调节阶段结束后，电动机的转速与设定转速的关系为( )。
A. 电动机的转速小于设定转速
B. 电动机的转速大于设定转速
C. 电动机的转速等于设定转速
D. 二者转速关系无法确定
12. 异步电动机的变频调速拖动恒转矩负载时，如果负载较重则可适当( )。
A. 减小加速时间，减小减速时间
B. 增加加速时间，减小减速时间
C. 减小加速时间，增加减速时间
D. 增加加速时间，增加减速时间
二、判断题(10小题，每题2分，共20分)
13. 如图3所示为他励直流电动机的机械特性曲线族，表示的是降低电源电压的人为机 械特性。( )
图 3
14.三相异步电动机能耗制动时的机械特性经过原点，且位于第二、四象限内。( )
15.凸极同步电动机的定子电压方程为U=E,+iR.+jix.。( )
16. 一台同步电动机的矩角特性如图4所示，可知，该同步电动机为凸极同步电动机。( )
图 4
17. 步进电动机也称直流电动机，是一种将输人脉冲信号转换成输出轴的角位移(或直线 位移)的执行元件。( )
18.电机中常用的绝缘材料按其耐热能力可分为 A、E、B、F、H、C、N 和R 八个等级，相应 绝缘等级最高温度分别为105、120、130、155、180、200、220、240(℃)。( )
19. 晶闸管在导通后，门极必须加电流才能维持导通。( )
20.规则采样法实现 SPWM 时，采用载波负峰值采样的方法更准确。( )
21.直流测速电机既可测量速度大小，又可测量输出转轴的绝对位置信息。( )
22.交-直-交无换向器电动机调速系统可驱动多台同步电动机进行变频调速运行。( )
三、简答题(4题，每题5分，共20分)
23. 请写出图5所示系统的运动方程，并说明系统的运动状态(图中箭头方向表示转矩的实际方向)?
T=TI
图 5
24. 他励直流电动机的固有机械特性指的是什么?其表达式是怎样的?
25. 三相异步电动机变频调速时，定子侧电压和频率间应该保持什么关系?为什么?
26. 直流测速电机的工作原理是什么?其负载电阻变小时输出电压如何变化?
四、综合题(2题，共24分)
27. (14分)一台他励直流电动机的额定数据为：Pv=55kW,Uv=220V,Iy=280A,ny=1000r/min,R.=0.05Ω, 带额定负载转矩运行。试计算电动机的感应电动势E.、理想空载转速 n。和额定电磁转矩 TN。
28. (10分)通用变频器主电路原理示意图如图6所示，输入线电压有效值为380V/50Hz, 三相异步电动机的极对数为2。请问：
图6
(1)如果主电路中不加直流侧滤波电路，则直流侧电压的纹波频率为多少?
(2)如果逆变部分输出的基波频率为25Hz,则电动机的同步转速为多少?
(3)逆变部分中哪些开关器件不能同时导通?
试卷代号：1387
国 家 开 放 大 学 2 0 1 9 年 春 季 学 期 期 末 统 一 考 试
电气传动与调速系统 试题答案及评分标准
(供参考)
2019年7月
一、选择题(12题，每题3分，共36分)
1.C 2.A 3.D 4.B 5.D
6.C 7.B 8.D 9.D 10.A
11.C 12.B
二 、判断题(10题，每题2分，共20分)
13. × 14. √ 15. × 16. × 17. ×
18. √ 19.X 20. √ 21. × 22. ×
三、简答题(4题，每题5分，共20分)
23. 请写出图5所示系统的运动方程，并说明系统的运动状态(图中箭头方向表示转矩的实际方向)?(5分)
T=IL
图 5
答：按照正方向的约定：当 T 与 n 同向时， T 为正；当TL 与 n 反向时，TL 为正。(1分)
因此，图中所示系统的运动方程为： 
。(2分)
根据运动方程可知，在该系统中，由于 T=TL, 所 以 动 态 转 矩 – T-TL 小于零，即dn/dt<0, 系统处于减速运动状态。(2分)
24. 他励直流电动机的固有机械特性指的是什么?其表达式是怎样的?(5分)
答：他励直流电动机的固有机械特性是电动机加额定电压UN 和额定励磁电流 In 时，转速n 与电磁转矩T 之间的关系n=f(T) 。(2 分 )
根据他励直流电动机的电压方程和转矩公式 
,(1分)
可得固有机械特性表达式 
。(2分)
25. 三相异步电动机变频调速时，定子侧电压和频率间应该保持什么关系?为什么?(5分)
答：定子侧电压应该与频率成正比变化，维持其比值基本恒定。(2分)
电机转速与定子侧频率基本成正比变化。(1分)但是如果只改变频率会导致定子磁通发 生变化，出现铁芯饱和或励磁不足。(1分)因此需要定子侧电压应该与频率成正比变化，维持磁通在调速过程保持不变。(1分)
26. 直流测速电机的工作原理是什么?其负载电阻变小时输出电压如何变化?(5分)
答：直流测速电机实质上是直流发电机，其输出电压与输入转速成正比关系。(3分)负载电阻变小后，其输出电压会变低。(2分)
四、综合题(2题，共24分)
27 . (14分)
解答：(1)计算感应电动势 E。
根据他励直流电动机的电压方程Un=E,+IaR., 感应电动势为：E.=U-IRa=220-280×0.05=206(V)(4 分 )
(2)计算理想空载转速n。
由感应电动势的公式 E,=C.φny 可得：C.φ=E./ny=206/1000=0.206(2
电动机的理想空载转速为：no=U/(C.φ)=220/0.206=1068(r/min)(4
(3)计算额定电磁转矩 Tx
由电磁转矩计算公式T=CrφIx, 可得电动机的额定电磁转矩为：Tn=CrφIx=9.55×C.φI=9.55×0.206×280=550.8(Nm)(4 分 )
28 . (10分)
解答：(1)没有直流侧滤波电容后，直流侧电压的纹波频率为50Hz×6=300Hz。(3 分 )
(2)电机的同步转速n=60f/p=60×25/2=750(rpm)(4 分 )
(3)VT1/VT4 不能同时导通，VT2/VT5 不能同时导通，VT3/VT6 不能同时导通。(每对开关管1分，共3分)
请先 ！