2013年10自学考试控制电机试题

2013年10自学考试控制电机试题

课程代码：02614

本试卷分A、B卷，使用2000年版本教材的考生请做A卷，并将答题纸上卷别“A”涂黑；使用2012年版本教材的考生请做B卷，并将答题纸上卷别“B”涂黑。不涂或全涂，均以B卷记分。请考生按规定用笔将所有试题的答案涂、写在答题纸上。

A卷

选择题部分

注意事项：

1.  答题前，考生务必将自己的考试课程名称、姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔填写在答题纸规定的位置上。

2.  每小题选出答案后，用2B铅笔把答题纸上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。不能答在试题卷上。

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题纸”的相应代码涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。

1.由旋转电机转子演变而来的平板型直线感应电机一侧称作

A.初级  B.次级

C.动初级  D.动次级

2.交流伺服电动机使用的电源频率通常是标准频率______或50Hz。

A.100Hz  B.200Hz

C.300Hz  D.400Hz

3.把电能转换成机械能的是

A.发电机  B.电动机

C.变压器  D.内燃机

4.比例式旋转变压器在结构上增加了一个锁定______位置的装置。

A.转子  B.定子

C.电刷  D.换向器

5.当两相对称交流电流通入两相对称绕组时，在交流伺服电动机内会产生______旋转磁场。

A.脉振  B.圆形

C.椭圆形  D.马鞍形

6.小容量励磁式电磁减速同步电动机大多采用______励磁式。

A.直流电  B.交流电

C.永久磁钢  D.电脉冲

7.一台理想的异步测速发电机输出特性应是

A.正弦曲线  B.余弦曲线

C.正切曲线  D.直线

8.适宜用于精密的闭环控制的伺服系统中的是______式自整角机。

A.单机  B.力矩

C.控制  D.混合

9.交流伺服电动机定子两相绕组加上额定电压，转速等于______时流经控制绕组的电流称为堵转控制电流。

A.0  B.同步速

C.额定转速  D.平均转速

10.对步进电动机旋转方向的控制，可以通过改变其相绕组的______实现。

A.电压大小  B.电流大小

C.通电顺序  D.通电相数

二、判断题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）

判断下列各题，在答题纸相应位置正确的涂“A”，错误的涂“B”。

11.无刷直流电动机的光电式位置传感器产生的电信号一般都较弱，需要经过放大才能去控制功率晶体管。但它输出的是直流电信号，不必再进行整流。

12.由于杯形转子交流伺服电动机的转子有齿和槽，所以其转矩会随转子不同的位置而发生变化，恒速旋转时，转子往往存在抖动现象。

13.直线感应同步器可直接固定在机床的静止部分，但不能直接固定在机床的运动部分，需要经过中间的传动装置测量位移，无法消除由于传动装置带来的齿隙误差。

14.理论分析表明，为了提高交流伺服电动机的性能，必须使放大器输出阻抗大于从控制绕组端看入的转子和定子的等效电阻。

15.力矩式自整角机适用于精度较低的测位系统。

16.磁滞同步电动机只有三相，其定子与一般同步电动机和异步电动机完全不同。

17.无自转现象是自动控制系统对交流伺服电动机的基本要求之一。

18.直线电机由于散热面积大，容易冷却，所以允许较高的电磁负荷，可提高电机的容量定额。

19.直线感应电动机可以作往复直线运动。

20.旋转变压器的典型结构与一般绕线式异步电动机完全不同。

21.交流伺服电动机控制绕组的额定电压有时也称最小控制电压，在幅值控制条件下加上额定电压就能得到制动磁场。

22.一般来说，异步测速发电机在作为阻尼元件时允许的线性误差必须很小。

23.比电压是控制式自整角机的主要技术指标之一。

24.同一台步进电动机可以有多种分配方式。

25.对于电容伺服电动机，通常要求它在启动时产生矩形磁场，这样没有反向磁场的阻转矩作用，电机产生的堵转转矩小，能适应启动时快速灵敏的要求。

非选择题部分

注意事项：

用黑色字迹的签字笔或钢笔将答案写在答题纸上，不能答在试题卷上。

三、填空题（本大题共7小题，每小题2分，共14分）

26.反应式直线步进电动机的工作原理与旋转式步进电机______。

27.交流伺服电动机旋转磁场的转速决定于______绕组极对数和电源的频率。

28.若按电机极对数的多少来分，可将旋转变压器分为单极对和______两种。

29.根据对交流伺服电动机工作原理的分析，旋转磁场与转子感应电流相互作用所产生的电磁转矩，它的方向总是与旋转磁场的转向______。

30.与同样尺寸的直流测速发电机相比较，交流测速发电机的输出斜率比较______。

31.无刷直流电动机的转子是由永磁材料制成一定极对数的永磁体，主要有______种结构型式。

32.增加拍数可以______步进电动机的步距角。

四、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）

33.电动机的额定值有何作用？使用时不了解电动机额定值含义有何后果？

34.简述电磁减速式同步电动机的特点。

35.简述变压器工作的基本原理。

36.直流测速发电机在电气性能方面应满足哪些要求？

五、分析计算题（本大题共3小题，其中第37小题9分，第38小题10分，第39小题12分，共31分）

37.有一台单相变压器，原边额定电压220V，额定电流为2.5A，副边有两个绕组，一个绕组的额定电压为350V，额定电流为1A；另一个绕组的额定电流为2A，问该绕组的额定电压约为多少？

38.一台反应式步进电动机，其转子齿数ZR=80，其运行拍数N与相数m的关系为N=m，在脉冲频率f=600Hz时，其转速n=150r/min，试计算其相数m和步距角θb。若脉冲频率不变，当N=2m时，其转速n1和步距角θb1又为多少？

39.有一台直流电动机原来运行情况为：电机端电压Ua=220V，电刷两端感应电势Ea=210V，电枢电阻Ra=1Ω，转速n=3000r/min。当负载转矩不变时，在电枢回路中串电阻降低转速，若所串调节电阻Rtj=10Ω，试计算串电阻后电机的转速。

B卷

选择题部分

注意事项：

1.  答题前，考生务必将自己的考试课程名称、姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔填写在答题纸规定的位置上。

2.  每小题选出答案后，用2B铅笔把答题纸上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。不能答在试题卷上。

一、单项选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分)

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题纸”的相应代码涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。

1.伺服电机在自动控制系统中，通常用作______，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，可分为直流和交流伺服电动机两大类。

A.执行元件  B.动力输出

C.测量元件  D.执行元件或测量元件

2.直流电机可以做成多对极，而控制用的直流电机一般做成

A.一对极  B.二对极

C.三对极  D.四对极

3.有一台四极交流伺服电动机，电源频率为400Hz，其同步速为

A.3000r/min  B.6000r/min

C.9000r/min  D.12000r/min

4.交流伺服电动机转子的结构常用的有______形转子和非磁性杯形转子。

A.磁性杯  B.圆盘

C.圆环  D.鼠笼

5.采用双拍制的步进电动机步距角与采用单拍制相比

A.减小一半  B.相同

C.增大一半  D.增大一倍

6.下述哪一条不是步进电机的独特优点

A.控制特性好  B.误差不会长期积累

C.步距不受各种干扰因素的影响  D.振动小，运转平稳

7.有一四相八极反应式步进电机，其技术数据中有步距角为1.8°/0.9°，则该电机转子齿数为

A.50  B.75

C.100  D.不能确定

8.旋转变压器的本质是

A.变压  B.变流

C.能量转换  D.信号转换

9.用于角度的传输、变换和指示的控制电机是

A.测速发电机  B.旋转变压器

C.自整角机  D.步进电动机

10.交流伺服电动机的定子铁心上安放着空间上互成______电角度的两相绕组，分别为励磁绕组和控制绕组。

A.0°  B.90°

C.120°  D.180°

11.影响交流测速发电机性能的主要原因是

A.存在相位误差  B.有剩余电压

C.输出斜率小  D.以上三点

12.步进电机的步距角是由______决定的。

A.转子齿数  B.脉冲频率

C.转子齿数和运行拍数  D.运行拍数

13.理想的驱动电源应使通过步进电机的绕组电流尽量接近______波形。

A.正弦波  B.矩形波

C.三角波  D.锯齿波

14.若电源允许，考虑到性能和体积等因素应选用电压较高、频率为______自整角机。

A.50Hz  B.60Hz

C.400Hz  D.1000Hz

15.同步电机出现的振荡现象，一般发生在______突然发生变化的时候。

A.电源电压  B.信号电压

C.负载  D.转矩

16.无刷直流电动机与一般的直流电动机一样具有良好的伺服控制性能，可以通过改变______实现无级调速。

A.电枢绕组电阻  B.转子电阻

C.负载  D.电源电压

17.在步进电动机驱动电路中，脉冲信号经______放大器后控制步进电动机励磁绕组。

A.电流  B.电压

C.功率  D.直流

18.成对使用的自整角机按控制式运行时，其中一个是______，另一个是控制式变压器。

A.力矩式发送机  B.力矩式接收机

C.控制式发送机  D.控制式接收机

19.磁滞式同步电动机与永磁式和反应式相比，最可贵的特性是具有

A.稳定性好  B.负载能力强

C.很大的启动转矩  D.很小的启动电流

20.若被测机械的转向改变，则交流测速发电机输出电压的

A.频率改变  B.大小改变

C.相位改变90°  D.相位改变180°

非选择题部分

注意事项：

用黑色字迹的签字笔或钢笔将答案写在答题纸上，不能答在试题卷上。

二、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)

21.交流测速发电机转速为零时，实际输出电压不为零，此时的输出电压称为______。

22.交流伺服电动机的控制方式有幅值控制、______和幅相控制。

23.在步进电机的步距角一定的情况下，步进电机的转速与______成正比。

24.自整角机按力矩式运行时，其力矩式发送机的国内代号是______。

25.控制电机中主要用于坐标变换的是______。

26.步进电动机是一种把______信号转换成角位移或直线位移的执行元件。

27.直流电动机的机械特性描述了______的对应关系。

28.旋转变压器按照使用要求，可以分为用于解算装置的旋转变压器和用于______的旋转变压器两种。

29.自整角机按照使用要求不同，可分为______自整角机和控制自整角机两大类。

30.按照励磁方式划分，直流测速发电机可分为______和电磁式两种型式。

三、简答题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）

31.试简述什么叫脉振磁场；它有何特点和性质？

32.简述直流测速发电机的输出特性；负载增大时输出特性如何变化？

33.为什么交流伺服电动机的转子转速总是比磁铁转速低？

34.为什么交流异步测速发电机输出电压的大小与电机转速成正比，而频率却与转速无关？

35.简要说明在旋转变压器中产生误差的原因和改进方法。

36.简要说明力矩式自整角发送机和接收机整步绕组中合成磁势的性质和特点。

四、计算题（本大题共3小题，第37、38小题每小题6分，第39小题8分，共20分）

37.一台交流4极交流伺服电动机，接在电源电压50Hz电源电压上，以1300r/min进行旋转。求旋转磁场的转速，启动前和启动后定子与转子上感应电动势的频率。（6分）

38.某他励直流电动机的额定数据为Ra=0.037Ω，UN=220V，IN=270A，nN=1150r/min，请画出固有机械特性。（提示：联系机械特性直线图，只要求得空载转速，再求得额定转矩，又已知额定转速，就可求已知机械特性直线的曲率）

39.一台五相十拍运行的步进电动机，转子齿数ZR=48，在A相绕组中测得电流频率为600Hz，求：

（1）电机的步距角；

（2）电机的转速；

（3）设单相通电时矩角特性为正弦波形，幅值为3，求三相同时通电时的最大静转矩Tjmax(ABC)