专题四十六 伺服电机（专项练习） -河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题四十六 伺服电机 一、填空题 1.伺服电机在自动控制系统中作为____元件，能将电信号转换为____或角速度输出。 2.交流伺服电机的定子上装有两个空间相差____电角度的绕组，分别是____和控制绕组。 3.交流伺服电机按转子结构可分为____和____两种类型。 4.直流伺服电机的控制方式中，____控制因响应速度快而在工程上被广泛采用。 5.交流伺服电机的三个显著特点是启动转矩大、____、____。 6.无刷直流伺服电机用____和____替代了传统的电刷和换向器。 7.步进电机的控制方式为____，而交流伺服系统采用____控制。 8.直流伺服电机与普通直流电机相比，____较小，电枢电阻较大，机械特性为____。 9.交流伺服电机信号频率超过额定范围时，可能导致机械特性变软和____现象。 10.直流伺服电机运行中，若控制电压消失，可在电枢两端并联____以提高系统快速响应性能。 二、判断题 1.交流伺服电机的励磁绕组和控制绕组在空间相差60°电角度。（ ） 2.笼型转子交流伺服电机的转子导体采用高电阻率材料是为了增大转动惯量。（ ） 3.直流伺服电机的电枢控制方式比磁极控制方式响应速度慢。（ ） 4.交流伺服电机在控制信号消失后会出现自转现象。（ ） 5.无刷直流伺服电机需要定期维护电刷和换向器。（ ） 6.步进电机具有较强的过载能力，适用于负载波动大的场合。（ ） 7.直流伺服电机的气隙比普通直流电机大，磁路易饱和。（ ） 8.交流伺服电机在低速运行时会出现明显的低频振动。（ ） 9.电枢控制的直流伺服电机在使用时，应先施加电枢电压，再接通励磁电源。（ ） 10.交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。（ ） 三、选择题 1.下列不属于交流伺服电机定子绕组的是（ ） A.励磁绕组 B.控制绕组 C.电枢绕组 D.以上都不是 2.空心杯形转子交流伺服电机的杯壁厚度通常在（ ） A.0.01~0.1mm B.0.2~0.8mm C.1~2mm D.2~5mm 3.直流伺服电机的机械特性为软特性，主要原因是（ ） A.气隙大 B.电枢电阻小 C.电枢电阻大 D.磁路饱和 4.与交流伺服电机相比，直流伺服电机的优势不包括（ ） A.调速线性好 B.启动转矩大 C.无电磁干扰 D.输出功率大 5.交流伺服电机无自转现象的根本原因是（ ） A.定子绕组对称 B.转子电阻足够大 C.转速低 D.转矩小 6.下列关于无刷直流伺服电机的说法，错误的是（ ） A.转子用永久磁铁制成 B.电枢绕组在定子上 C.需频繁更换电刷 D.效率高、寿命长 7.步进电机与交流伺服电机在控制精度上的主要区别是（ ） A.步进电机精度更高 B.伺服电机通过编码器保证精度 C.两者精度相同 D.步进电机无精度可言 8.交流伺服电机励磁绕组过热的预防措施不包括（ ） A.安装在散热良好的面板上 B.与发热器件隔离 C.降低励磁电压 D.必要时用风扇冷却 9.直流伺服电机采用晶闸管整流电源时，需配备（ ） A.滤波装置 B.升压装置 C.降压装置 D.稳压装置 10.下列属于交流伺服电机低频特性的是（ ） A.低速易振动 B.运行平稳无振动 C.振动频率为额定转速的一半 D.需阻尼技术克服振动 11.直流伺服电机电枢控制时，其转速由（ ）控制。 A.励磁电压 B.电枢电压 C.磁极极性 D.负载大小 12.交流伺服电机的同步转速取决于（ ） A.电源频率和磁极对数 B.负载大小 C.控制电压大小 D.转子电阻 13.下列哪种电机适用于功率稍大（1～600W）的自动控制系统？（ ） A.交流伺服电机 B.直流伺服电机 C.步进电机 D.单相异步电动机 14.步进电机从静止加速到工作转速通常需要（ ） A.几毫秒 B.几十毫秒 C.200～400ms D.1秒以上 15.交流伺服电机的控制绕组上施加的电压是（ ） A.固定交流电压 B.随信号变化的控制电压 C.直流电压 D.脉冲电压 16.直流伺服电机的电枢细长，目的是（ ） A.增大转动惯量 B.减小转动惯量 C.提高效率 D.降低电阻 17.下列关于交流伺服电机和步进电机过载能力的说法，正确的是（ ） A.两者均有较强过载能力 B.两者均无过载能力 C.步进电机过载能力强 D.交流伺服电机过载能力强 18.交流伺服电机运行时，若控制绕组电流的大小或相位差改变，会导致（ ） A.旋转磁场增强 B.转速升高 C.旋转磁场减弱 D.转矩增大 19.无刷直流伺服电机的电枢绕组位于（ ） A.转子上 B.定子上 C.内定子上 D.外定子上 20.直流伺服电机使用时，若励磁绕组突然断电，可能导致（ ） A.转速降低 B.电枢电流过大 C.转矩增大 D.运行平稳 21.交流伺服电机的临界转差率s>1，主要原因是（ ） A.转子电阻小 B.转子电阻大 C.定子电压高 D.负载轻 22.下列哪种电机适用于低速平稳运行的场合？（ ） A.有刷直流电机 B.五相步进电机 C.交流同步伺服电机 D.空心杯形交流伺服电机 23.伺服电机与步进电机在控制方式上的相似点是（ ） A.均为闭环控制 B.均通过脉冲串和方向信号控制 C.均无反馈环节 D.均需复杂的驱动电路 24.交流伺服电机的T-s曲线中，控制信号消失后，总电磁转矩T₃的特点是（ ） A.始终为驱动转矩 B.始终为制动转矩 C.正转时为驱动转矩 D.反转时为制动转矩 25.直流伺服电机的换向性能较好，通常不需要（ ） A.换向极 B.电枢绕组 C.励磁绕组 D.电刷 四、简答题 1.简述交流伺服电机与直流伺服电机在性能上的主要区别。 2.伺服电机上电运行前需进行哪些检查？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题四十六 伺服电机 一、填空题 1.伺服电机在自动控制系统中作为____元件，能将电信号转换为____或角速度输出。 答案：执行；角位移 解析：伺服电机的核心功能是作为执行元件，实现电信号到机械运动参数（角位移或角速度）的转换，这是其在自动控制系统中的基本作用。 2.交流伺服电机的定子上装有两个空间相差____电角度的绕组，分别是____和控制绕组。 答案：90°；励磁绕组 解析：交流伺服电机定子的两个绕组在空间呈90°电角度分布，其中励磁绕组持续接入交流励磁电压，控制绕组接收随信号变化的控制电压。 3.交流伺服电机按转子结构可分为____和____两种类型。 答案：笼型转子；空心杯形转子 解析：这是交流伺服电机的两种主要转子结构形式，笼型转子采用高电阻率材料，空心杯形转子为薄壁圆筒形，各有不同的性能特点。 4.直流伺服电机的控制方式中，____控制因响应速度快而在工程上被广泛采用。 答案：电枢 解析：电枢控制的直流伺服电机机械特性线性度好，电枢回路电感小、电磁惯性小，响应速度优于磁极控制，因此工程中多采用。 5.交流伺服电机的三个显著特点是启动转矩大、____、____。 答案：运行范围宽；无自转现象 解析：与单相异步电动机相比，交流伺服电机在启动转矩、运行范围及自转现象方面有明显优势，这是其核心特性。 6.无刷直流伺服电机用____和____替代了传统的电刷和换向器。 答案：晶体管开关电路；位置传感器 解析：无刷直流伺服电机通过电子元件实现换向，避免了电刷和换向器的机械磨损，提高了可靠性和寿命。 7.步进电机的控制方式为____，而交流伺服系统采用____控制。 答案：开环；闭环 解析：步进电机无反馈环节，为开环控制；伺服系统通过编码器反馈构成位置环和速度环，属于闭环控制，控制更可靠。 8.直流伺服电机与普通直流电机相比，____较小，电枢电阻较大，机械特性为____。 答案：气隙；软特性 解析：直流伺服电机的气隙设计较小，电枢电阻大，导致其机械特性较软，这是与普通直流电机的重要区别。 9.交流伺服电机信号频率超过额定范围时，可能导致机械特性变软和____现象。 答案：自转 解析：信号频率超限会破坏伺服电机的正常工作状态，除机械特性变软外，还可能引发自转，影响伺服性能。 10.直流伺服电机运行中，若控制电压消失，可在电枢两端并联____以提高系统快速响应性能。 答案：一个电阻 解析：并联电阻可与电枢形成回路，加快控制电压消失时的能量释放，从而提高系统的快速响应能力。 二、判断题 1.交流伺服电机的励磁绕组和控制绕组在空间相差60°电角度。（ ） 答案：错误 解析：交流伺服电机的两个定子绕组在空间相差90°电角度，而非60°，这是产生旋转磁场的结构基础。 2.笼型转子交流伺服电机的转子导体采用高电阻率材料是为了增大转动惯量。（ ） 答案：错误 解析：高电阻率材料的作用是减小转动惯量、增加启动转矩对信号的响应速度，并克服自转现象，而非增大转动惯量。 3.直流伺服电机的电枢控制方式比磁极控制方式响应速度慢。（ ） 答案：错误 解析：电枢控制的直流伺服电机因电枢回路电感小、电磁惯性小，响应速度比磁极控制快，工程中更常用。 4.交流伺服电机在控制信号消失后会出现自转现象。（ ） 答案：错误 解析：交流伺服电机转子电阻足够大，控制信号消失后总电磁转矩为制动转矩，可自行停止，无自转现象。 5.无刷直流伺服电机需要定期维护电刷和换向器。（ ） 答案：错误 解析：无刷直流伺服电机无电刷和换向器，采用电子换向，因此无需相关维护，寿命更长。 6.步进电机具有较强的过载能力，适用于负载波动大的场合。（ ） 答案：错误 解析：步进电机一般不具备过载能力，而交流伺服电机过载能力较强，步进电机不适用于负载波动大的场合。 7.直流伺服电机的气隙比普通直流电机大，磁路易饱和。（ ） 答案：错误 解析：直流伺服电机气隙较小，磁路不饱和，磁通与励磁电压成正比，这与普通直流电机不同。 8.交流伺服电机在低速运行时会出现明显的低频振动。（ ） 答案：错误 解析：低频振动是步进电机的特点，交流伺服电机运行平稳，即使低速也无振动，且具有共振抑制功能。 9.电枢控制的直流伺服电机在使用时，应先施加电枢电压，再接通励磁电源。（ ） 答案：错误 解析：电磁式电枢控制的直流伺服电机需先接通励磁电源，再施加电枢电压，避免励磁断电导致电枢电流过大和超速。 10.交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。（ ） 答案：正确 解析：交流伺服电机通过旋转编码器反馈位置信号，驱动器对反馈信号采样，从而保证控制精度，如2500线编码器配合四倍频技术可提高精度。 三、选择题 1.下列不属于交流伺服电机定子绕组的是（ ） A.励磁绕组 B.控制绕组 C.电枢绕组 D.以上都不是 答案：C 解析：交流伺服电机定子绕组为励磁绕组和控制绕组，电枢绕组是直流电机或直流伺服电机的部件，故C正确。 2.空心杯形转子交流伺服电机的杯壁厚度通常在（ ） A.0.01~0.1mm B.0.2~0.8mm C.1~2mm D.2~5mm 答案：B 解析：空心杯形转子的杯壁设计较薄，厚度一般为0.2~0.8mm，以减小转动惯量，提高动作灵敏度。 3.直流伺服电机的机械特性为软特性，主要原因是（ ） A.气隙大 B.电枢电阻小 C.电枢电阻大 D.磁路饱和 答案：C 解析：直流伺服电机电枢电阻较大，导致其机械特性斜率较大，呈现软特性，即转速随转矩变化较明显。 4.与交流伺服电机相比，直流伺服电机的优势不包括（ ） A.调速线性好 B.启动转矩大 C.无电磁干扰 D.输出功率大 答案：C 解析：直流伺服电机（尤其是有刷类型）存在火花，会产生电磁干扰，这是其劣势，而非优势。 5.交流伺服电机无自转现象的根本原因是（ ） A.定子绕组对称 B.转子电阻足够大 C.转速低 D.转矩小 答案：B 解析：转子电阻足够大使得控制信号消失后，总电磁转矩为制动转矩，可自行制动，避免自转，这是关键原因。 6.下列关于无刷直流伺服电机的说法，错误的是（ ） A.转子用永久磁铁制成 B.电枢绕组在定子上 C.需频繁更换电刷 D.效率高、寿命长 答案：C 解析：无刷直流伺服电机无电刷和换向器，无需频繁维护，C选项与事实相反，故错误。 7.步进电机与交流伺服电机在控制精度上的主要区别是（ ） A.步进电机精度更高 B.伺服电机通过编码器保证精度 C.两者精度相同 D.步进电机无精度可言 答案：B 解析：交流伺服电机的控制精度由旋转编码器保证，通过四倍频等技术可实现高精度，而步进电机精度取决于步距角，整体低于伺服电机。 8.交流伺服电机励磁绕组过热的预防措施不包括（ ） A.安装在散热良好的面板上 B.与发热器件隔离 C.降低励磁电压 D.必要时用风扇冷却 答案：C 解析：励磁绕组需接入额定励磁电压以保证正常工作，降低电压会影响电机性能，不是预防过热的合理措施。 9.直流伺服电机采用晶闸管整流电源时，需配备（ ） A.滤波装置 B.升压装置 C.降压装置 D.稳压装置 答案：A 解析：晶闸管整流电源输出电压含有脉动成分，需通过滤波装置平滑电压，保证直流伺服电机稳定运行。 10.下列属于交流伺服电机低频特性的是（ ） A.低速易振动 B.运行平稳无振动 C.振动频率为额定转速的一半 D.需阻尼技术克服振动 答案：B 解析：交流伺服电机运行平稳，即使低速也无振动，且具有共振抑制功能，A、C、D均为步进电机的低频特性。 11.直流伺服电机电枢控制时，其转速由（ ）控制。 A.励磁电压 B.电枢电压 C.磁极极性 D.负载大小 答案：B 解析：电枢控制中，信号电压加在电枢绕组两端，转速随电枢电压变化而调节，这是其基本控制方式。 12.交流伺服电机的同步转速取决于（ ） A.电源频率和磁极对数 B.负载大小 C.控制电压大小 D.转子电阻 答案：A 解析：同步转速公式为n₀=60f/p（f为电源频率，p为磁极对数），与电源频率和磁极对数直接相关。 13.下列哪种电机适用于功率稍大（1～600W）的自动控制系统？（ ） A.交流伺服电机 B.直流伺服电机 C.步进电机 D.单相异步电动机 答案：B 解析：直流伺服电机的适用功率范围为1～600W，适用于此类自动控制系统，交流伺服电机功率范围可更大。 14.步进电机从静止加速到工作转速通常需要（ ） A.几毫秒 B.几十毫秒 C.200～400ms D.1秒以上 答案：C 解析：步进电机加速性能较差，从静止到工作转速（几百转/分钟）需200～400ms，而伺服电机仅需几毫秒。 15.交流伺服电机的控制绕组上施加的电压是（ ） A.固定交流电压 B.随信号变化的控制电压 C.直流电压 D.脉冲电压 答案：B 解析：控制绕组的电压大小或相位随输入信号变化，以此调节电机的转速和转矩，这是其工作的核心机制。 16.直流伺服电机的电枢细长，目的是（ ） A.增大转动惯量 B.减小转动惯量 C.提高效率 D.降低电阻 答案：B 解析：电枢细长可减小转动惯量，使电机对信号的响应更灵敏，这是直流伺服电机的结构特点之一。 17.下列关于交流伺服电机和步进电机过载能力的说法，正确的是（ ） A.两者均有较强过载能力 B.两者均无过载能力 C.步进电机过载能力强 D.交流伺服电机过载能力强 答案：D 解析：交流伺服电机具有较强的过载能力，可应对短期负载波动；步进电机一般无过载能力，负载过大易堵转。 18.交流伺服电机运行时，若控制绕组电流的大小或相位差改变，会导致（ ） A.旋转磁场增强 B.转速升高 C.旋转磁场减弱 D.转矩增大 答案：C 解析：控制绕组电流的大小或相位差变化会破坏对称状态，导致旋转磁场减弱，电机转速下降，转矩减小。 19.无刷直流伺服电机的电枢绕组位于（ ） A.转子上 B.定子上 C.内定子上 D.外定子上 答案：B 解析：无刷直流伺服电机的电枢绕组安装在定子上，转子为永久磁铁，这与传统有刷电机的结构不同。 20.直流伺服电机使用时，若励磁绕组突然断电，可能导致（ ） A.转速降低 B.电枢电流过大 C.转矩增大 D.运行平稳 答案：B 解析：励磁绕组断电会使磁场消失，电枢电流失去磁场约束而急剧增大，同时电机可能超速，需严格避免。 21.交流伺服电机的临界转差率s>1，主要原因是（ ） A.转子电阻小 B.转子电阻大 C.定子电压高 D.负载轻 答案：B 解析：转子电阻大使得临界转差率超过1，定子一加上控制电压，转子即可启动，保证启动转矩大。 22.下列哪种电机适用于低速平稳运行的场合？（ ） A.有刷直流电机 B.五相步进电机 C.交流同步伺服电机 D.空心杯形交流伺服电机 答案：C 解析：交流同步伺服电机功率范围大，惯量大，最高转速低且随功率增大而降低，适合低速平稳运行。 23.伺服电机与步进电机在控制方式上的相似点是（ ） A.均为闭环控制 B.均通过脉冲串和方向信号控制 C.均无反馈环节 D.均需复杂的驱动电路 答案：B 解析：两者在控制方式上均采用脉冲串和方向信号，但伺服电机为闭环，步进电机为开环，这是其相似点。 24.交流伺服电机的T-s曲线中，控制信号消失后，总电磁转矩T₃的特点是（ ） A.始终为驱动转矩 B.始终为制动转矩 C.正转时为驱动转矩 D.反转时为制动转矩 答案：B 解析：控制信号消失后，由于转子电阻大，T₃始终为制动转矩，正转时为负，反转时为正，确保电机停止。 25.直流伺服电机的换向性能较好，通常不需要（ ） A.换向极 B.电枢绕组 C.励磁绕组 D.电刷 答案：A 解析：直流伺服电机设计上换向性能优良，无需额外的换向极即可保证稳定换向，这是其结构特点之一。 四、简答题 1.简述交流伺服电机与直流伺服电机在性能上的主要区别。 答案：交流伺服电机无电刷，可靠性高、寿命长，运行平稳无自转，适用于高速场合；直流伺服电机调速线性好、启动转矩大、输出功率大（1～600W），但结构复杂，低速稳定性差，有电磁干扰，需维护。两者适用场景因性能差异而不同。 2.伺服电机上电运行前需进行哪些检查？ 答案：需检查电源电压是否合适，直流输入正负极性是否正确；控制信号线连接是否牢靠，工业现场需考虑屏蔽；先连接基本系统，运行正常后再逐步扩展；分清接地与浮地；运行前30min密切观察电机状态，发现问题立即停机。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$