专题五十四 步进电机（专项练习）河北省对口招生《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题五十四 步进电机 一、填空题 1.步进电机在不通电时没有定位力矩的是______步进电机。 2.当步进电机的负载超过其额定转矩时，容易出现______现象。 3.步进电机的______频率是指它能够直接启动的最高脉冲频率。 4.为了实现更小的步距角，提高控制精度，通常采用______驱动技术。 5.步进电机的______转矩是指电机通电但不转动时所能输出的最大转矩。 6.永磁式步进电机的转子上装有______，其转矩由磁场相互作用产生。 7.步进电机的转速与输入的______频率成正比。 8.步进电机运行时出现啸叫，通常是因为脉冲频率接近电机的______频率。 9.选择步进电机时，需要根据负载要求确定电机的额定转矩和______。 10.步进电机绕组______会导致电机无法正常启动或转矩显著下降。 二、判断题 1.步进电机的相数越多，步距角越大。（ ） 2.负载过小会导致步进电机丢步。（ ） 3.步进电机无需位置反馈即可实现精确控制。（ ） 4.三相步进电机只能采用三相同时通电的工作方式。（ ） 5.细分驱动技术可以减小步进电机的步距角。（ ） 6.步进电机的保持转矩就是其额定运行转矩。（ ） 7.步进电机的启动频率高于运行频率。（ ） 8.绕组短路会导致步进电机转矩不足。（ ） 9.永磁感应子式步进电机结合了反应式和永磁式的优点。（ ） 10.步进电机的动态性能主要取决于其机械结构，与驱动电源无关。（ ） 三、选择题 1.步进电机的步距角越小，其定位精度（ ）？ A. 越低 B. 越高 C. 不变 D. 与步距角无关 2.当步进电机负载超过额定转矩时，最可能发生（ ）？ A. 转速升高 B. 丢步 C. 温度降低 D. 噪音减小 3.下列哪种参数不影响步进电机的转速（ ）？ A. 脉冲频率 B. 步距角 C. 额定电压 D. 通电方式 4.步进电机在低速运行时，容易出现（ ）现象？ A. 高速旋转 B. 振动 C. 效率升高 D. 转矩增大 5.反应式步进电机的转子齿数通常（ ）定子齿数？ A. 多于 B. 少于 C. 等于 D. 无固定关系 6.选择步进电机驱动电源时，应匹配电机的（ ）？ A. 重量 B. 尺寸 C. 相数和额定电流 D. 转速 7.步进电机的“保持转矩”是指（ ）时的转矩？ A. 运行 B. 启动 C. 通电静止 D. 断电 8.下列哪种故障会导致步进电机无法转动（ ）？ A. 负载过小 B. 绕组短路 C. 脉冲频率过高 D. 电压略低 9.永磁式步进电机的转矩主要来源于（ ）？ A. 磁阻变化 B. 永磁体与定子磁场作用 C. 电流热效应 D. 电磁感应 10.步进电机的相数越多，其（ ）？ A. 步距角越大 B. 运行越平稳 C. 成本越低 D. 体积越小 11.当步进电机的脉冲信号突然停止时，电机将（ ）？ A. 继续转动 B. 立即停止 C. 匀速减速 D. 反向转动 12.步进电机常见的驱动方式不包括（ ）？ A. 单电压驱动 B. 双电压驱动 C. 变频驱动 D. 细分驱动 13.排查步进电机“力矩不足”的原因时，不需要检查的是（ ）？ A. 电源电压 B. 绕组电阻 C. 转子齿数 D. 驱动电流 14.步进电机用于数控机床进给系统，主要利用其（ ）特点？ A. 转速快 B. 精确位置控制 C. 噪音低 D. 成本低 15.反应式步进电机的效率通常（ ）永磁式步进电机？ A. 高于 B. 低于 C. 等于 D. 无法比较 16.步进电机的步距角误差属于（ ）误差？ A. 系统误差 B. 随机误差 C. 粗大误差 D. 动态误差 17.下列哪种环境因素对步进电机运行影响最小（ ）？ A. 温度 B. 湿度 C. 光照 D. 振动 18.步进电机选型时，若要求频繁启停，应重点关注其（ ）？ A. 额定转速 B. 启动转矩 C. 保持转矩 D. 效率 19.三相步进电机的“三相双三拍”通电方式是指（ ）？ A. 每次通一相 B. 每次通两相，共三种组合 C. 三相同时通 D. 半相通电 20.步进电机绕组断路会导致（ ）？ A. 转矩增大 B. 无法转动或转矩不足 C. 转速升高 D. 步距角变小 21.步进电机的动态性能主要取决于（ ）？ A. 转子材料 B. 驱动电源性能 C. 定子齿数 D. 重量 22.下列不属于步进电机常见问题的是（ ）？ A. 丢步 B. 力矩不足 C. 转速过高 D. 运行噪音大 23.步进电机与伺服电机相比，其优点是（ ）？ A. 精度更高 B. 结构简单、成本低 C. 转矩更大 D. 动态响应更好 24.下列哪种类型的步进电机综合了反应式和永磁式的优点，具有精度高、输出力矩大的特点，是目前工业中应用最广泛的类型？（ ） A. 反应式步进电机 B. 永磁式步进电机 C. 混合式步进电机 D. 以上均不是 25.步进电机运行时出现“丢步”现象，下列哪项排查思路不合理？（ ） A. 检查驱动电源电压是否稳定 B. 检查机械负载是否超过电机额定力矩 C. 增大电机的步距角参数 D. 调整驱动细分参数是否合适 四、简答题 1.选择步进电机时，需要考虑哪些关键参数？ 2.步进电机运行时噪音过大，可能的原因及排查思路是什么？ 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 $ 专题五十四 步进电机 一、填空题 1.步进电机在不通电时没有定位力矩的是______步进电机。 答案：反应式 解析：反应式步进电机转子无永磁体，不通电时无磁场作用，故无定位力矩；永磁式转子带永磁体，不通电时仍有定位力矩。 2.当步进电机的负载超过其额定转矩时，容易出现______现象。 答案：丢步 解析：“丢步”指电机实际转动角度小于脉冲信号对应的理论角度，负载超载时，电机输出转矩无法带动负载跟随脉冲转动，是丢步的常见原因。 3.步进电机的______频率是指它能够直接启动的最高脉冲频率。 答案：启动 解析：启动频率是电机从静止状态开始能正常启动的最大脉冲频率，超过此频率电机无法启动或出现丢步；运行频率则是电机运转后的最高工作频率，通常高于启动频率。 4.为了实现更小的步距角，提高控制精度，通常采用______驱动技术。 答案：细分 解析：细分驱动通过控制绕组电流的渐变，将一个标准步距角分成若干个更小的角度（如16细分、32细分），可有效减小步距角、降低振动噪音。 5.步进电机的______转矩是指电机通电但不转动时所能输出的最大转矩。 答案：保持 解析：保持转矩用于电机通电静止时维持定位，抵抗外部负载的干扰，是定位场景中重要的参数。 6.永磁式步进电机的转子上装有______，其转矩由磁场相互作用产生。 答案：永磁体 解析：永磁式步进电机的核心特征是转子带有永磁体，定子绕组通电产生的磁场与转子永磁体磁场相互作用，从而产生转动转矩。 7.步进电机的转速与输入的______频率成正比。 答案：脉冲 解析：步进电机转速公式为“转速=（脉冲频率×60）/（360/步距角）”，在步距角固定时，脉冲频率越高，转速越快。 8.步进电机运行时出现啸叫，通常是因为脉冲频率接近电机的______频率。 答案：共振 解析：当脉冲频率与电机的机械共振频率接近时，电机易产生共振，表现为明显的啸叫声，调整脉冲频率避开共振区即可缓解。 9.选择步进电机时，需要根据负载要求确定电机的额定转矩和______。 答案：步距角 解析：额定转矩匹配负载的动力需求，步距角匹配设备的定位精度要求，两者是选型时需优先确定的核心参数。 10.步进电机绕组______会导致电机无法正常启动或转矩显著下降。 答案：短路（或断路） 解析：绕组短路会导致电流异常、磁场紊乱，绕组断路会导致对应相无磁场，两者均会造成电机启动失败或转矩不足。 二、判断题 1.步进电机的相数越多，步距角越大。（ ） 答案：× 解析：相数越多，定子绕组组数越多，通电切换时的角度间隔越小，步距角通常越小，运行也更平稳。 2.负载过小会导致步进电机丢步。（ ） 答案：× 解析：丢步的主要原因是负载超过电机额定转矩，负载过小不会导致丢步，反而电机运行更稳定。 3.步进电机无需位置反馈即可实现精确控制。（ ） 答案：√ 解析：步进电机通过输入的脉冲数量直接控制转动角度，脉冲频率控制转速，无需编码器等反馈元件即可实现开环精确控制。 4.三相步进电机只能采用三相同时通电的工作方式。（ ） 答案：× 解析：三相步进电机常见工作方式包括单相通电（单三拍）、双相通电（双三拍）等，三相同时通电通常用于锁定位置，并非唯一工作方式。 5.细分驱动技术可以减小步进电机的步距角。（ ） 答案：√ 解析：细分驱动将一个标准步距角分成多个小角度，如2细分可使步距角减半，有效减小实际步距角，提高控制精度。 6.步进电机的保持转矩就是其额定运行转矩。（ ） 答案：× 解析：保持转矩是电机通电静止时的转矩，额定运行转矩是电机稳定运转时的转矩，二者定义和应用场景完全不同。 7.步进电机的启动频率高于运行频率。（ ） 答案：× 解析：启动时电机需克服惯性，启动频率较低；运行时惯性减小，运行频率可更高，故启动频率通常低于运行频率。 8.绕组短路会导致步进电机转矩不足。（ ） 答案：√ 解析：绕组短路会导致对应相电流异常、磁场减弱，电机整体输出转矩下降，严重时甚至无法转动。 9.永磁感应子式步进电机结合了反应式和永磁式的优点。（ ） 答案：√ 解析：永磁感应子式（混合式）转子既有永磁体，又有类似反应式的齿槽结构，兼具反应式步距角小、运行平稳和永磁式转矩大、效率高的优点。 10.步进电机的动态性能主要取决于其机械结构，与驱动电源无关。（ ） 答案：× 解析：动态性能（如响应速度、启停特性）主要由驱动电源的电流输出能力、脉冲频率稳定性决定，机械结构仅为基础支撑，并非主要影响因素。 三、选择题 1.步进电机的步距角越小，其定位精度（ ）？ A. 越低 B. 越高 C. 不变 D. 与步距角无关 答案：B 解析：定位精度指电机实际位置与理论位置的偏差，步距角越小，每一步转动的角度越小，累计误差越小，定位精度越高。 2.当步进电机负载超过额定转矩时，最可能发生（ ）？ A. 转速升高 B. 丢步 C. 温度降低 D. 噪音减小 答案：B 解析：负载超过额定转矩时，电机输出转矩无法匹配负载需求，无法跟随脉冲信号转动，导致丢步；转速会降低，温度因过载升高，噪音会增大。 3.下列哪种参数不影响步进电机的转速（ ）？ A. 脉冲频率 B. 步距角 C. 额定电压 D. 通电方式 答案：C 解析：转速由脉冲频率和步距角决定（转速=脉冲频率×步距角×60/360），通电方式影响运行平稳性，额定电压不直接影响转速。 4.步进电机在低速运行时，容易出现（ ）现象？ A. 高速旋转 B. 振动 C. 效率升高 D. 转矩增大 答案：B 解析：低速运行时，电机每步转动的时间间隔较长，转子启停频繁，易产生机械振动；高速旋转与低速矛盾，效率会降低，转矩与转速成反比（高速转矩小，低速转矩大，但振动并非由转矩增大导致）。 5.反应式步进电机的转子齿数通常（ ）定子齿数？ A. 多于 B. 少于 C. 等于 D. 无固定关系 答案：A 解析：反应式步进电机通过定转子齿槽的错位产生转矩，为实现小步距角，转子齿数通常远多于定子齿数（如定子40齿，转子50齿）。 6.选择步进电机驱动电源时，应匹配电机的（ ）？ A. 重量 B. 尺寸 C. 相数和额定电流 D. 转速 答案：C 解析：驱动电源需与电机相数匹配（如三相电机配三相驱动器），且输出电流需覆盖电机额定电流，才能保证电机正常工作；重量、尺寸、转速与驱动电源匹配无关。 7.步进电机的“保持转矩”是指（ ）时的转矩？ A. 运行 B. 启动 C. 通电静止 D. 断电 答案：C 解析：保持转矩是电机通电但转子不转动时，能抵抗外部负载的最大转矩，用于定位时维持位置；运行时为运行转矩，启动时为启动转矩，断电时无保持转矩。 8.下列哪种故障会导致步进电机无法转动（ ）？ A. 负载过小 B. 绕组短路 C. 脉冲频率过高 D. 电压略低 答案：B 解析：绕组短路会导致电流过大，烧毁驱动电路或电机，使电机无法转动；负载过小不影响转动，频率过高会导致丢步而非无法转动，电压略低仅影响转矩，不会完全无法转动。 9.永磁式步进电机的转矩主要来源于（ ）？ A. 磁阻变化 B. 永磁体与定子磁场作用 C. 电流热效应 D. 电磁感应 答案：B 解析：永磁式转子带有永磁体，定子绕组通电产生磁场后，与转子永磁体的磁场产生吸引力或排斥力，从而产生转矩；磁阻变化是反应式电机的转矩来源。 10.步进电机的相数越多，其（ ）？ A. 步距角越大 B. 运行越平稳 C. 成本越低 D. 体积越小 答案：B 解析：相数越多，定子绕组组数越多，通电切换时磁场变化越平缓，电机运行越平稳；相数多通常步距角小、成本高、体积大。 11.当步进电机的脉冲信号突然停止时，电机将（ ）？ A. 继续转动 B. 立即停止 C. 匀速减速 D. 反向转动 答案：B 解析：步进电机依赖脉冲信号驱动，脉冲停止后绕组电流保持（若驱动器有锁存功能），电机在保持转矩作用下立即停止；若无锁存功能，会因惯性轻微转动后停止，但通常视为立即停止。 12.步进电机常见的驱动方式不包括（ ）？ A. 单电压驱动 B. 双电压驱动 C. 变频驱动 D. 细分驱动 答案：C 解析：单电压、双电压驱动是按电源类型分类的驱动方式，细分驱动是按控制精度分类的方式；变频驱动用于交流电机，不适用于步进电机。 13.排查步进电机“力矩不足”的原因时，不需要检查的是（ ）？ A. 电源电压 B. 绕组电阻 C. 转子齿数 D. 驱动电流 答案：C 解析：电源电压过低、驱动电流不足会导致磁场力小，绕组短路/断路会导致输出转矩下降，均需检查；转子齿数影响步距角，与力矩无关，无需检查。 14.步进电机用于数控机床进给系统，主要利用其（ ）特点？ A. 转速快 B. 精确位置控制 C. 噪音低 D. 成本低 答案：B 解析：数控机床进给系统对位置精度要求极高，步进电机通过脉冲数精确控制位移，满足加工精度需求；转速、噪音、成本并非核心考量。 15.反应式步进电机的效率通常（ ）永磁式步进电机？ A. 高于 B. 低于 C. 等于 D. 无法比较 答案：B 解析：反应式步进电机转子无永磁体，需消耗更多电能产生磁场，能量损耗大，效率较低 步进电机专项练习题（一题一答案带解析） 16.步进电机的步距角误差属于（ ）误差？ A. 系统误差 B. 随机误差 C. 粗大误差 D. 动态误差 答案：A 解析：步距角误差是由电机结构（如齿槽精度、绕组参数）决定的固定误差，具有重复性和规律性，属于系统误差；随机误差由偶然因素引起，粗大误差由操作失误导致。 17.下列哪种环境因素对步进电机运行影响最小（ ）？ A. 温度 B. 湿度 C. 光照 D. 振动 答案：C 解析：温度过高会导致绕组绝缘老化，湿度过大会导致短路，振动会影响定位精度；光照对电机的机械和电气性能无直接影响，影响最小。 18.步进电机选型时，若要求频繁启停，应重点关注其（ ）？ A. 额定转速 B. 启动转矩 C. 保持转矩 D. 效率 答案：B 解析：频繁启停时，电机需克服惯性完成启动动作，启动转矩直接决定了电机启动时能带动的负载大小，是核心关注参数；额定转速针对稳定运行状态，保持转矩用于通电静止定位，效率并非频繁启停场景的重点。 19.三相步进电机的“三相双三拍”通电方式是指（ ）？ A. 每次通一相 B. 每次通两相，共三种组合 C. 三相同时通 D. 半相通电 答案：B 解析：“双三拍”中“双”指每次给两相绕组通电，“三拍”指共有AB、BC、CA三种通电组合，循环切换实现转动；每次通一相为“单三拍”，三相同时通为锁定状态，无“半相通电”标准方式。 20.步进电机绕组断路会导致（ ）？ A. 转矩增大 B. 无法转动或转矩不足 C. 转速升高 D. 步距角变小 答案：B 解析：绕组断路后，对应相无法产生磁场，电机因磁场缺失无法正常启动，或启动后输出转矩显著不足；转矩增大、转速升高、步距角变小均与绕组断路无关。 21.步进电机的动态性能主要取决于（ ）？ A. 转子材料 B. 驱动电源性能 C. 定子齿数 D. 重量 答案：B 解析：动态性能指电机对脉冲信号的响应速度、启停特性等，驱动电源的电流输出能力、脉冲频率稳定性直接影响电机的动态响应；转子材料、定子齿数、重量主要影响静态性能和结构参数。 22.下列不属于步进电机常见问题的是（ ）？ A. 丢步 B. 力矩不足 C. 转速过高 D. 运行噪音大 答案：C 解析：步进电机转速由脉冲频率决定，可通过调节频率控制，通常不会出现“转速过高”的固有问题；丢步、力矩不足、噪音大是实际应用中常见的故障或问题。 23.步进电机与伺服电机相比，其优点是（ ）？ A. 精度更高 B. 结构简单、成本低 C. 转矩更大 D. 动态响应更好 答案：B 解析：步进电机无需编码器等位置反馈元件，结构简单、制造成本低；伺服电机通过反馈闭环控制，精度、动态响应更优，且大功率伺服电机转矩更大。 24.下列哪种类型的步进电机综合了反应式和永磁式的优点，具有精度高、输出力矩大的特点，是目前工业中应用最广泛的类型？（ ） A. 反应式步进电机 B. 永磁式步进电机 C. 混合式步进电机 D. 以上均不是 答案：C 解析：反应式步进电机成本低但力矩小，永磁式力矩大但精度一般，混合式结合两者优势，兼具高精度和大力矩，因此在工业设备中应用最广。 25.步进电机运行时出现“丢步”现象，下列哪项排查思路不合理？（ ） A. 检查驱动电源电压是否稳定 B. 检查机械负载是否超过电机额定力矩 C. 增大电机的步距角参数 D. 调整驱动细分参数是否合适 答案：C 解析：电源不稳、负载过载、细分参数不当均可能导致丢步；步距角是电机固有参数（或通过细分设定），增大步距角仅改变转动精度，无法解决丢步问题，因此排查思路不合理。 四、简答题 1.选择步进电机时，需要考虑哪些关键参数？ 答案：关键参数包括：①步距角：根据设备定位精度要求确定；②额定转矩：匹配负载的最大转矩需求，需预留一定余量；③相数：影响运行平稳性和驱动电源选型；④额定电流/电压：匹配驱动电源的输出参数；⑤启动/运行频率：适应设备的启停速度和最高运行速度；⑥外形尺寸与安装方式：满足设备的空间和装配要求。 2.步进电机运行时噪音过大，可能的原因及排查思路是什么？ 答案：可能原因及排查思路：①脉冲频率接近共振频率：调整脉冲频率，避开电机共振区间；②负载过大或机械卡阻：检查负载是否超载，清理传动机构异物并润滑；③绕组接线错误：重新核对绕组接线顺序，确保相位正确；④驱动电源参数不匹配：调整驱动电流、电压至电机额定范围；⑤电机轴承磨损：检查轴承状态，磨损严重时更换轴承。 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 $