第10卷 微特电机（下）——调速、步进与直线电机 山东省（春季高考）《电机与变压器》（高教版·第5版） 单元过关卷

山东省（春季高考）考纲百套卷 第10卷 微特电机（下）——调速、步进与直线电机 单元过关卷《变压器与电动机》电气技术类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 电磁转差离合器的工作原理基于什么现象（ ） A. 电磁感应 B. 光电效应 C. 热膨胀 D. 静电感应 2. 杯形转子式离合器的从动轴惯性小，主要优势是什么（ ） A. 启动快 B. 效率高 C. 成本低 D. 体积小 3. 电磁调速异步电动机的启动方式通常是（ ） A. 星形启动 B. 三角形启动 C. 直接启动 D. 软启动 4. 交流去磁绕组失效可能导致（ ） A. 输出功率下降 B. 效率降低 C. 噪声增加 D. 剩磁增大 5. 电机扩大机的输出电压大小主要与______有关。（ ） A. 控制绕组电流大小 B. 原动机转速 C. 输出绕组匝数 D. 以上均有关 6. 叠绕式绕组的主要缺点是（ ） A. 绕制工艺复杂 B. 无法应用于交流电机 C. 导线截面积过小 D. 端线长度不一致导致振动 7. 永磁感应子式步进电机的动态特性优于磁阻式的原因是（ ） A. 定子绕组更多 B. 转子材料更软 C. 存在轴向恒定磁场 D. 无需外部脉冲 8. 步进电机的失调角是什么（ ） A. 转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度 B. 电机轴与负载轴之间的夹角 C. 电机外壳与安装面之间的夹角 D. 电机转子与定子之间的磁滞角度 9. 步进电机的“拍数”指的是（ ） A. 转子齿数 B. 定子相数 C. 一个循环的换接次数 D. 脉冲频率 10. 反应式步进电机（VR型）的步进角通常为（ ） A. 0.36° B. 7.5° C. 15° D. 45° 11. 交流伺服电机笼型转子细长设计的主要目的是（ ） A. 降低制造成本 B. 减小转动惯量 C. 提高过载能力 D. 简化绕组工艺 12. 微型同步电机的起动性能通常如何（ ） A. 较差 B. 一般 C. 良好 D. 非常好 13. 下列哪项不是永磁式微型同步电机的用途？（ ） A. 打印机走纸机构 B. 小型风扇 C. 大型发电机 D. 复印机定位机构 14. 微型同步电机的转子通常采用哪种结构（ ） A. 凸极结构 B. 圆形结构 C. 椭圆形结构 D. 非磁性材料结构 15. 直线电机的热管理通常采用什么方法（ ） A. 自然冷却 B. 强制风冷 C. 水冷 D. 所有上述方法 16. 直线同步电机与直线异步电机的关键区别是（ ） A. 有无定子绕组 B. 动子是否含永磁体 C. 是否需要交流电 D. 能否直线运动 17. 直线同步电机的“长定子”是指（ ） A. 定子长度远大于次级 B. 定子采用长导线绕组 C. 定子固定在长导轨上 D. 定子匝数多 18. 下列哪项是直线异步电机的核心优势？（ ） A. 定位精度极高 B. 结构简单、成本低 C. 无需电源即可工作 D. 速度完全可控 19. 直线电机极距为150mm，工频供电时其同步速度约为（ ） A. 75mm/s B. 300mm/s C. 150mm/s D. 125mm/s 20. 下列哪种设备常用直线同步电机驱动？（ ） A. 电梯门 B. 精密机床工作台 C. 玩具小车 D. 普通传送带 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 当电磁转差离合器的励磁电流不变时，负载增大，输出轴转速会降低。（ ） 22. 电磁调速电动机的调速范围可达1:100，适用于所有需要宽范围调速的场合。（ ） 23. 电机扩大机的空载特性曲线与直流发电机完全相同。（ ） 24. 直流伺服电机的电枢绕组短路故障会导致电机转速急剧上升。（ ） 25. 步进电机与伺服电机的最大区别是：步进电机为闭环控制。（ ） 26. 步进电机的静转矩与转子齿数成正比关系。（ ） 27. 三相六拍通电方式的步距角是单三拍的1/2。（ ） 28. 步进电机驱动器的方向信号（DIR）丢失时，电机将无法启动。（ ） 29. 五相步进电机的步距角一定小于三相步进电机。（ ） 30. 永磁式同步电机在录音机中的应用主要依赖其转速稳定性高的特性。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 在电机扩大机中，直轴电枢反应磁通的方向是怎样的？ 32. 电机扩大机的剩磁电压过高时，应采取什么措施？为什么交流去磁比直流去磁更有效？ 33. 直线电机与旋转电机在工作原理上有何不同？ 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 直线电机与旋转电机相比，在成本上有何差异？ 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 $ 山东省（春季高考）考纲百套卷 第10卷 微特电机（下）——调速、步进与直线电机 单元过关卷《变压器与电动机》电气技术类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 电磁转差离合器的工作原理基于什么现象（ ） A. 电磁感应 B. 光电效应 C. 热膨胀 D. 静电感应 【答案】A 【解析】电枢切割磁场产生涡流，涡流与磁场相互作用形成转矩，本质为电磁感应。 2. 杯形转子式离合器的从动轴惯性小，主要优势是什么（ ） A. 启动快 B. 效率高 C. 成本低 D. 体积小 【答案】A 【解析】低惯性使从动轴能快速响应电枢转速变化，适合频繁启停的自动控制场景。 3. 电磁调速异步电动机的启动方式通常是（ ） A. 星形启动 B. 三角形启动 C. 直接启动 D. 软启动 【答案】D 【解析】电磁调速异步电动机通常采用软启动方式，以减少启动时的电流冲击和转矩波动。 4. 交流去磁绕组失效可能导致（ ） A. 输出功率下降 B. 效率降低 C. 噪声增加 D. 剩磁增大 【答案】D 【解析】去磁绕组失效后剩磁残留，空载时可能产生残余电压。 5. 电机扩大机的输出电压大小主要与______有关。（ ） A. 控制绕组电流大小 B. 原动机转速 C. 输出绕组匝数 D. 以上均有关 【答案】D 【解析】控制绕组电流决定初始控制磁场强弱（电流越大，磁场越强）；原动机转速决定电枢切割磁场的速度（转速越高，感应电动势越大）；输出绕组匝数决定感应电动势幅值（匝数越多，输出电压越高），三者均影响输出电压，故选D。 6. 叠绕式绕组的主要缺点是（ ） A. 绕制工艺复杂 B. 无法应用于交流电机 C. 导线截面积过小 D. 端线长度不一致导致振动 【答案】D 【解析】端线长度不一致引发电流不平衡和振动，需校正动平衡。 7. 永磁感应子式步进电机的动态特性优于磁阻式的原因是（ ） A. 定子绕组更多 B. 转子材料更软 C. 存在轴向恒定磁场 D. 无需外部脉冲 【答案】C 【解析】轴向磁场改善动态响应，减少转矩波动。 8. 步进电机的失调角是什么（ ） A. 转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度 B. 电机轴与负载轴之间的夹角 C. 电机外壳与安装面之间的夹角 D. 电机转子与定子之间的磁滞角度 【答案】A 【解析】失调角是指转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，这个角度的存在会导致步进电机在运转时产生误差。 9. 步进电机的“拍数”指的是（ ） A. 转子齿数 B. 定子相数 C. 一个循环的换接次数 D. 脉冲频率 【答案】C 【解析】拍数是一个通电循环中绕组换接的次数，如三相六拍即一个循环换接6次，故C正确。 10. 反应式步进电机（VR型）的步进角通常为（ ） A. 0.36° B. 7.5° C. 15° D. 45° 【答案】C 【解析】反应式电机步进角较大（如15°），适合低精度、低成本场景。 11. 交流伺服电机笼型转子细长设计的主要目的是（ ） A. 降低制造成本 B. 减小转动惯量 C. 提高过载能力 D. 简化绕组工艺 【答案】B 【解析】细长转子减少转动惯量，提升启动和制动性能。 12. 微型同步电机的起动性能通常如何（ ） A. 较差 B. 一般 C. 良好 D. 非常好 【答案】A：较差 【解析】微型同步电机的转子需要在达到同步转速后才能稳定地牵入同步。电机静止时，定子旋转磁场相对于转子的转矩方向不断变化，平均起动转矩通常较小，甚至没有平均起动转矩，因此通常不能直接自行起动，起动性能较差。实际产品往往需要辅助起动绕组、阻尼绕组或其他起动措施。 13. 下列哪项不是永磁式微型同步电机的用途？（ ） A. 打印机走纸机构 B. 小型风扇 C. 大型发电机 D. 复印机定位机构 【答案】C 【解析】永磁式电机为“微型”，主要用于小型设备，大型发电机不属于微型同步电机范畴。 14. 微型同步电机的转子通常采用哪种结构（ ） A. 凸极结构 B. 圆形结构 C. 椭圆形结构 D. 非磁性材料结构 【答案】A 【解析】微型同步电机的转子通常采用凸极结构，常配合永磁体或磁阻结构形成明显的磁极和气隙磁导差异。凸极转子有利于产生同步转矩，使转子磁场与定子旋转磁场保持同步运行。 15. 直线电机的热管理通常采用什么方法（ ） A. 自然冷却 B. 强制风冷 C. 水冷 D. 所有上述方法 【答案】D 【解析】直线电机的热管理可以采用自然冷却、强制风冷或水冷等多种方法。 16. 直线同步电机与直线异步电机的关键区别是（ ） A. 有无定子绕组 B. 动子是否含永磁体 C. 是否需要交流电 D. 能否直线运动 【答案】B 【解析】直线同步电机动子含永磁体，靠磁场同步牵引；异步电机动子为导体，靠电磁感应驱动，这是核心区别。 17. 直线同步电机的“长定子”是指（ ） A. 定子长度远大于次级 B. 定子采用长导线绕组 C. 定子固定在长导轨上 D. 定子匝数多 【答案】C 【解析】长定子技术中，定子线圈安装在导轨上，延伸长度长，为列车持续提供磁场。 18. 下列哪项是直线异步电机的核心优势？（ ） A. 定位精度极高 B. 结构简单、成本低 C. 无需电源即可工作 D. 速度完全可控 【答案】B 【解析】直线异步电机动子无永磁体，结构简单，制造成本低于同步和步进电机；A、D是同步/步进电机的优势。 19. 直线电机极距为150mm，工频供电时其同步速度约为（ ） A. 75mm/s B. 300mm/s C. 150mm/s D. 125mm/s 【答案】D 【解析】同步速度公式为n=60f×极距/1000，工频f=50Hz，计算得150×50×60/1000/60=125mm/s。 20. 下列哪种设备常用直线同步电机驱动？（ ） A. 电梯门 B. 精密机床工作台 C. 玩具小车 D. 普通传送带 【答案】B 【解析】精密机床对定位精度要求高，适配直线同步电机的高精度优势；A、D用异步电机，C无需直线电机。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 当电磁转差离合器的励磁电流不变时，负载增大，输出轴转速会降低。（ ） 【答案】正确 【解析】励磁电流不变→电磁转矩基本固定；负载增大时，为平衡负载转矩，输出轴需通过降低转速（增大转速差）来提升涡流和转矩，体现机械特性“软”的特点，故该说法正确。 22. 电磁调速电动机的调速范围可达1:100，适用于所有需要宽范围调速的场合。（ ） 【答案】错误 【解析】电磁调速电动机的标准调速范围为1:10，过大的调速比会导致低速时效率显著下降，仅适用于风机、泵类负载。 23. 电机扩大机的空载特性曲线与直流发电机完全相同。（ ） 【答案】错误 【解析】电机扩大机磁路设计更易饱和，空载特性曲线初始段增长更缓慢，与直流发电机差异显著。 24. 直流伺服电机的电枢绕组短路故障会导致电机转速急剧上升。（ ） 【答案】错误 【解析】电枢绕组短路会使电流急剧增大，但转速会因反电动势降低而下降，同时可能引发过热或烧毁。 25. 步进电机与伺服电机的最大区别是：步进电机为闭环控制。（ ） 【答案】错误 【解析】步进电机通常为开环控制，伺服电机通过编码器实现闭环控制。 26. 步进电机的静转矩与转子齿数成正比关系。（ ） 【答案】错误 【解析】静转矩与转子齿数的平方成正比（公式：T∝Z²），齿数增加会显著提高转矩。 27. 三相六拍通电方式的步距角是单三拍的1/2。（ ） 【答案】正确 【解析】六拍每循环换接6次，同一电机下步距角为单三拍的1/2（如15°与30°），体现了通电方式对步距的细化。 28. 步进电机驱动器的方向信号（DIR）丢失时，电机将无法启动。（ ） 【答案】错误 【解析】DIR信号仅控制转向，丢失时电机仍可按默认方向转动，但无法反向。 29. 五相步进电机的步距角一定小于三相步进电机。（ ） 【答案】错误 【解析】步距角取决于转子齿数和拍数，与相数无直接关系。例如，三相电机若采用更高细分也可实现小步距角。 30. 永磁式同步电机在录音机中的应用主要依赖其转速稳定性高的特性。（ ） 【答案】正确 【解析】永磁电机无励磁绕组，转速仅由电源频率决定，受负载影响小，适合恒速场景如录音机音带走速控制。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 在电机扩大机中，直轴电枢反应磁通的方向是怎样的？ 【答案】在电机扩大机中，直轴电枢反应磁通的方向与控制磁通方向相反，这样可以抵消部分控制磁通，影响电机的放大倍数和稳定性。 【解析】在电机扩大机中，控制绕组产生控制磁通，电枢电流产生的直轴电枢反应磁通通常与控制磁通方向相反，属于去磁作用。它会削弱控制磁场，改变气隙合成磁通，从而影响电机的输出电压、放大倍数和运行稳定性。 32. 电机扩大机的剩磁电压过高时，应采取什么措施？为什么交流去磁比直流去磁更有效？ 【答案】措施：采用交流去磁法，在控制绕组中通入低频交流电，逐步减小电压至零。原因：直流去磁易使磁滞回线偏移，可能加剧剩磁；交流去磁通过交变磁场使磁畴方向随机分布，彻底削弱剩磁，且不会引入直流偏置。 【解析】当电机扩大机剩磁电压过高时，可采用交流去磁法：在控制绕组中通入适当的低频交流电，并逐步减小交流电压或电流的幅值，直到降为零。交流去磁过程中，磁场方向不断交变且幅值逐渐减小，使铁心磁畴反复换向，磁滞回线逐步收缩，最终剩磁显著降低。相比之下，直流去磁容易使工作点沿磁滞回线单方向移动，形成新的磁化状态或直流偏置，去磁效果较差，因此交流去磁通常更有效。 33. 直线电机与旋转电机在工作原理上有何不同？ 【答案】直线电机直接将电能转换为直线运动，没有中间转换机构，如齿轮或皮带。旋转电机则将电能转换为旋转运动，通常需要通过额外的机械转换机构来实现直线运动。 【解析】直线电机与旋转电机的电磁能量转换原理基本相同，区别在于运动形式不同。直线电机将电能直接转换为直线方向的机械运动，动子沿直线移动，不必先产生旋转运动再通过齿轮、丝杠、曲柄或皮带等机构转换。旋转电机则将电能转换为旋转运动；当需要直线运动时，通常还要配置相应的机械转换机构。因此，直线电机可减少中间传动环节，提高响应速度和定位性能。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 直线电机与旋转电机相比，在成本上有何差异？ 【答案】直线电机通常成本较高，主要是因为其需要更复杂的控制系统和高精度的制造工艺。然而，由于其高效率和长寿命，长期运行和维护成本可能更低，从而在某些应用中具有更好的总体拥有成本。 【解析】直线电机的初始成本通常高于传统旋转电机配机械传动机构的方案，原因包括初级和次级部件制造精度要求较高、控制器和位置检测系统较复杂，以及对安装精度和导向结构要求较高。但直线电机省去了齿轮、丝杠、皮带等中间传动部件，运动部件少，磨损和维护需求可能较低，且具有较高的动态响应和传动效率。因此，在高速、高精度、频繁往复运动等应用中，虽然初期投入较高，长期运行和维护成本可能更低，最终总体拥有成本需结合具体工况比较。 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 $