广州开放大学电机拖动应用技术期末考试试卷与参考答案

以下是一份关于《电机拖动应用技术》期末考试的复习笔记，结合考试常见题型和知识点整理而成，供参考学习：

《电机拖动调速系统》期末复习笔记

一、试卷结构与题型分布

1. 题型构成：

- 选择题（20%）：基础概念、电机类型、参数计算等。

- 判断题（15%）：常见错误观点辨析。

- 简答题（30%）：核心知识点解释（如电机工作原理、调速方法、系统组成等）。

- 计算题（25%）：电机参数计算（如转矩、转速、功率、效率等）。

- 综合分析题（10%）：拖动系统设计或故障分析。

2. 重点章节：

- 直流电机、交流电机、步进电机、伺服电机的结构与工作原理。

- 电机拖动系统的调速方法（如变频调速、串级调速、弱磁调速等）。

- 电机控制电路与PLC应用。

- 典型拖动系统案例分析（如电梯、传送带、数控机床等）。

二、核心知识点整理

1. 电机基础

- 电机分类：

- 按电源类型：直流电机（他励、串励、并励、复励）、交流电机（三相异步、同步电机）。

- 按功能：驱动电机（如步进电机、伺服电机）、发电机。

- 直流电机工作原理：

- 电磁转矩公式：\( T = (ΦI_a) / (2π) \)（\( Φ \)为磁通，\( I_a \)为电枢电流）。

- 机械特性：固有特性（\( n = U - I_a R_a \)）、人为特性（串电阻、弱磁、调压）。

- 交流电机特性：

- 三相异步电机转差率：\( s = (n_1 - n)/n_1 \)（\( n_1 \)为同步转速，\( n \)为转子转速）。

- 起动方式：直接起动、降压起动、变频起动。

2. 电机调速系统

- 调速方法：

- 直流电机：电枢串电阻调速、弱磁升速、调压调速。

- 交流电机：变频调速（VFD）、串级调速、转子串电阻调速。

- 调速性能指标：

- 调速范围（\( D = n_{max}/n_{min} \)）、静差率（\( S = (Δn_n)/n_n \)）。

- 闭环控制：

- PID控制原理、转速/电流双闭环系统。

3. 典型拖动系统案例

- 电梯拖动系统：

- 电机类型：交流变频电机或永磁同步电机。

- 控制要求：平层精度、加减速平稳性、能耗制动。

- 数控机床主轴系统：

- 电机类型：伺服电机（高精度、快速响应）。

- 调速方式：变频调速+闭环控制。

- 传送带系统：

- 电机类型：三相异步电机。

- 调速需求：恒转矩负载下的稳定运行。

4. 故障与维护

- 常见故障：

- 电机过热（原因：过载、缺相、通风不良）。

- 转速异常（可能由变频器参数设置错误、编码器故障引起）。

- 维护要点：

- 定期检查绝缘电阻、轴承润滑、接线端子紧固。

- 监控电流、温度、振动等参数。

三、高频考点与例题解析

例题1：直流电机调速计算

题目：一台他励直流电动机，额定电压\( U_N = 220V \)，电枢电阻\( R_a = 0.5Ω \)，额定电流\( I_{aN} = 50A \)，额定转速\( n_N = 1500r/min \)。若负载转矩不变，电枢回路串入\( R = 2Ω \)电阻，求新转速\( n \)。

解答：

1. 原机械特性：\( n = (U_N - I_a R_a)/K_T \)。

2. 串电阻后：\( n' = (U_N - I'_a (R_a + R))/K_T \)。

3. 负载转矩不变，\( T = K_T I_a = K_T I'_a \)，故\( I'_a = I_a \)。

4. 代入得：\( n' = n_N \times (R_a)/(R_a + R) = 1500 \times 0.5/(0.5+2) ≈ 300r/min \)。

例题2：交流电机变频调速

题目：某三相异步电机额定频率\( f_N = 50Hz \)，额定转速\( n_N = 1440r/min \)，若变频器输出频率降至\( f = 30Hz \)，求新转速\( n \)（假设转差率不变）。

解答：

1. 同步转速\( n_1 = 60f/p \)，\( p \)为极对数。

2. 原同步转速\( n_{1N} = 60×50/p \)，实际转速\( n_N = n_{1N}(1-s) \)。

3. 变频后同步转速\( n'_1 = 60×30/p \)，新转速\( n = n'_1(1-s) = (30/50)×1440 = 864r/min \)。

四、复习建议

1. 重点章节：直流电机调速、交流变频调速、典型系统分析。

2. 公式记忆：转矩公式、转差率、机械特性方程、调速性能指标。

3. 实践应用：结合PLC控制电路图、变频器参数设置案例。

4. 历年真题：重点练习计算题和综合分析题，理解解题逻辑。

五、参考答案提示

- 选择题：注意区分电机类型（如同步电机与异步电机的区别）。

- 简答题：需准确描述原理（如“弱磁调速通过降低磁通实现升速”）。

- 计算题：步骤清晰，公式代入需注明变量含义。

- 综合题：结合系统需求分析电机选型及控制策略。

祝考试顺利！建议结合教材和实验报告进一步巩固实践应用部分。

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