第4卷 调速控制电路 内蒙古自治区（对口招生）《电器及PLC控制技术》（高教版·第二版） 单元过关卷

内蒙古自治区（对口招生）机电类 《电器及PLC控制技术》（高教版·第二版） 调速控制电路 单元过关卷 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10小题，每题2分，共20分） 1. 三相异步电动机变频调速电路实现调速的主要方法是（ ） A. 改变供电电源频率 B. 改变主电路熔断器 C. 改变控制按钮颜色 D. 改变电动机安装方向 【答案】A 【解析】三相异步电动机的同步转速与电源频率有关，变频器通过改变输出频率来改变电动机转速。熔断器、按钮颜色和安装方向不能作为调速的基本方法。 2. 直流电动机电枢调压调速电路中，直接用于改变电动机转速的量是（ ） A. 电枢两端电压大小 B. 励磁绕组安装位置 C. 换向器片间宽度值 D. 机座固定螺栓数量 【答案】A 【解析】直流电动机在励磁基本不变时，电枢电压升高转速随之升高，电枢电压降低转速随之降低。其他选项不属于电枢调压调速的控制量。 3. 变频器调速控制电路中，启动命令通常接入变频器的（ ） A. 散热风扇端子 B. 电源进线端子 C. 制动电阻端子 D. 控制输入端子 【答案】D 【解析】启动、停止、正转和反转等控制信号通常接入变频器控制输入端子，由变频器内部逻辑处理后控制输出。电源进线端子和制动电阻端子不用于接收启动命令。 4. 三相异步电动机变极调速电路改变转速的依据是（ ） A. 改变接触器外形尺寸 B. 改变转子轴承型号 C. 改变定子绕组接法 D. 改变按钮盒安装高度 【答案】C 【解析】变极调速通过改变定子绕组接法来改变磁极对数，从而改变电动机转速。轴承型号、接触器外形和按钮盒高度不是变极调速的依据。 5. 绕线转子异步电动机转子串电阻调速时，串入转子回路的电阻增大，电动机转速通常会（ ） A. 逐渐降低 B. 逐渐升高 C. 保持额定值 D. 立即变为零 【答案】A 【解析】绕线转子异步电动机转子回路串入电阻后，转差率增大，转速会降低。该方法常用于降低启动电流和获得较低转速，但不表示电动机会立即停转。 6. 在变频调速电路中，电位器常用于向变频器提供（ ） A. 过载保护信号 B. 频率给定信号 C. 缺相检测信号 D. 制动确认信号 【答案】B 【解析】电位器可输出可调模拟量信号，常作为变频器的频率给定信号来调节电动机转速。过载、缺相和制动确认信号一般由保护或检测回路提供。 7. 调速控制电路中设置热继电器的主要作用是（ ） A. 实现绕组极数切换 B. 实现电源频率调节 C. 实现转速闭环给定 D. 实现电动机过载保护 【答案】D 【解析】热继电器根据电动机电流产生的热效应动作，主要用于电动机过载保护。频率调节、闭环给定和极数切换分别由变频器、调节器和变极控制电路完成。 8. 变频器控制三相异步电动机调速时，电动机通常应接在变频器的（ ） A. 输入端子 B. 输出端子 C. 通信端子 D. 接地端子 【答案】B 【解析】变频器的输出端子向电动机提供频率和电压可调的三相电源，因此电动机应接在输出端子。输入端子用于接入电源，通信端子和接地端子不能直接供给电动机运行电源。 9. 在直流电动机弱磁调速电路中，减小励磁电流后，电动机转速通常会（ ） A. 降低到额定以下 B. 升高到基速以上 C. 保持完全不变 D. 反向自动运行 【答案】B 【解析】弱磁调速通过减小励磁电流来减弱磁通，在电枢电压基本不变时可使直流电动机转速升高到基速以上。转速不会因弱磁而必然降低，也不会自动反向运行。 10. 变频调速电路中，给定频率从低到高逐步变化的设置称为（ ） A. 载波频率设置 B. 过流保护设置 C. 加速时间设置 D. 端子功能设置 【答案】C 【解析】加速时间设置用于规定变频器输出频率从低值升至给定值所需的时间，可减小启动冲击。过流保护、载波频率和端子功能设置不直接表示频率逐步升高的过程。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 11. 三相异步电动机采用变频器调速时，主要通过改变供电频率来改变电动机转速。（ ） 【答案】正确 【解析】三相异步电动机的同步转速与电源频率有关，变频器改变输出频率后，电动机转速随之改变。这是变频调速控制电路的基本原理。 12. 双速电动机控制电路中，高速和低速通常通过改变定子绕组的接法来实现。（ ） 【答案】正确 【解析】双速电动机常利用变极调速原理，通过改变定子绕组连接方式改变磁极对数，从而获得不同转速。该方法只能得到规定的几档转速。 13. 在变频调速控制电路中，只要把变频器输出端任意两相对调，就可以在不改变控制信号的情况下改变电动机转向。（ ） 【答案】正确 【解析】三相异步电动机的转向取决于三相电源相序，对调任意两相会改变旋转磁场方向。变频器输出端接线相序改变后，电动机转向也会改变。 14. 调速控制电路中设置热继电器的主要目的，是在电动机长期过载时切断控制电路。（ ） 【答案】正确 【解析】热继电器利用电流热效应反映电动机过载情况，动作后通常断开控制回路，使接触器释放。它不是用于瞬时短路保护的主要元件。 15. 三相异步电动机采用降低定子电压的方法调速时，适合长期带恒转矩重载运行。（ ） 【答案】错误 【解析】降低定子电压会使电动机输出转矩明显下降，长期带恒转矩重载容易造成堵转或过热。该方法一般更适用于风机、泵类等负载较轻的调速场合。 16. 变频器调速时，启动频率设得越高，电动机启动越平稳，启动电流也一定越小。（ ） 【答案】错误 【解析】启动频率过高会使电动机在启动瞬间需要较大转矩，可能引起冲击电流或启动困难。启动是否平稳应结合加速时间、负载情况和变频器参数综合设置。 17. 调速控制电路中的速度给定信号可以由电位器提供，也可以由外部模拟量信号提供。（ ） 【答案】正确 【解析】变频器等调速装置常用电位器、模拟电压或模拟电流作为速度给定信号。不同给定方式需要在参数和端子接线上正确设置。 18. 在变频器控制电动机正反转时，正转和反转控制端子可以同时接通，以便快速切换方向。（ ） 【答案】错误 【解析】正转和反转控制信号同时有效会造成控制逻辑冲突，可能引起故障停机或设备误动作。实际电路中应设置互锁，防止两个方向命令同时出现。 19. 电磁调速异步电动机改变电磁离合器励磁电流时，可以调节输出轴转速。（ ） 【答案】正确 【解析】电磁调速系统通过改变励磁电流来改变电磁转差离合器的传递能力，从而调节输出轴转速。它属于常见的交流电动机调速方式之一。 20. 使用编码器检测传送带速度时，需配 置高速计数器。（ ） 【答案】正确 【解析】编码器脉冲频率高，需专用高速计数器。 三、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 过电流保护广泛用于直流电动机或绕线转子异步电动机。对于三相笼型异步电动机，由于其短时过电流不会产生严重后果，故可不设置过______。 【答案】电流保护 【解析】过电流保护广泛用于直流电动机或绕线转子异步电动机。对于三相笼型异步电动机，由于其短时过电流不会产生严重后果，故可不设置过电流保护 22. 在变频调速控制电路中，用于改变输出电源频率并实现电动机转速调节的装置称为______。 【答案】变频器 【解析】变频器能够把输入电源转换为频率可调的输出电源，用来控制交流电动机转速。它是变频调速控制电路中的核心调速装置。 23. 三相异步电动机通过改变电源频率实现平滑调速的方法称为______调速。 【答案】变频 【解析】变频调速通过改变电动机定子电源频率来改变同步转速，能够实现较宽范围内的平滑调速。该题直接考查调速控制电路中的基本调速方式。 24. 在变频调速控制电路中，变频器的主电路一般完成整流、滤波和______三个基本环节。 【答案】逆变 【解析】变频器先将交流电整流为直流电，再经滤波稳定直流环节，最后由逆变环节输出频率和电压可调的交流电。逆变环节是实现电动机变频运行的关键部分。 25. 电动机调速控制电路中，用于检测电动机实际转速并送回控制装置的环节称为______环节。 【答案】反馈 【解析】反馈环节把电动机实际转速信号送回控制装置，与给定信号比较后修正输出。采用速度反馈可以提高调速系统的稳定性和精度。 26. 组合机床的运动参数（如速度和位置）通常由______控制。 【答案】电液控制系统 【解析】组合机床的运动参数通常由电液控制系统控制，实现对速度和位置的精确控制。 27. 直流电动机电枢调压调速时，通常通过改变电枢两端的______来改变电动机转速。 【答案】电压 【解析】直流电动机在磁通基本不变时，电枢电压升高则转速升高，电枢电压降低则转速降低。因此电枢调压是直流调速控制电路的常用方法。 28. 在电动机闭环调速控制电路中，给定转速与实际转速之间的差值称为______信号。 【答案】偏差 【解析】闭环调速系统通过比较给定转速和反馈转速形成偏差信号，再由调节环节控制执行部分。偏差信号是系统自动调整转速的依据。 29. 三相异步电动机采用变频调速时，为保持磁通基本稳定，常采用电压与频率按比例变化的______控制方式。 【答案】恒压频比 【解析】变频调速中若只降低频率而电压不相应变化，电动机磁通会偏离正常范围。恒压频比控制使电压和频率协调变化，有利于保持电动机稳定运行。 30. 在调速控制电路中，用接触器改变电动机绕组接法以获得不同转速的方式，常用于______电动机调速。 【答案】多速 【解析】多速电动机可通过改变定子绕组接法或极对数获得不同同步转速，常由接触器控制电路实现转速切换。该方法属于有级调速。 四、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 31. 某直流电动机采用电枢电压调速，额定电枢电压为 220 V，对应额定转速为 1500 r/min。在磁通近似不变、忽略电枢压降影响时，将电枢电压调至 176 V。计算此时电动机转速。 【答案】。 【解析】电枢电压调速且磁通近似不变时，转速与电枢电压近似成正比，。 32. 某三相异步电动机由变频器调速，电动机极数为 4 极。已知供电频率为 50 Hz 时，同步转速为 1500 r/min。若将变频器输出频率调为 35 Hz，计算该频率下电动机同步转速。 【答案】。 【解析】同步转速公式为 ，4 极电动机的极对数 ，代入得 。 33. 某台三相异步电动机铭牌如图所示，电动机额定运行时的效率ηN=84.5%。试求： （1）旋转磁场的同步转速； （2）额定运行时的功率因数cosφ； （3）额定转矩TN。 【答案】（1） （2） （3） 34. 某调速控制电路采用 PWM 方式控制直流电动机，直流母线电压为 24 V，开关周期为 2 ms，高电平导通时间为 1.5 ms。计算该 PWM 信号的占空比及电动机两端平均电压。 【答案】（1）占空比为 。 （2）平均电压为 。 【解析】（1）占空比 ，即 。 （2）平均电压 。 35. 某 PLC 控制一套电动机调速系统，需要接入 13 个数字量输入信号、9 个数字量输出信号和 2 路模拟量输出信号。现有 CPU 本体带 8 点数字量输入、6 点数字量输出；扩展模块规格为：数字量输入模块每块 8 点，数字量输出模块每块 8 点，模拟量输出模块每块 2 路。计算还需扩展的点数或路数、各类扩展模块数量，以及扩展后的数字量输入和数字量输出总点数。 【答案】（1）数字量输入还需 5 点，数字量输出还需 3 点，模拟量输出还需 2 路。 （2）数字量输入模块 1 块，数字量输出模块 1 块，模拟量输出模块 1 块。 （3）扩展后数字量输入总点数为 16 点，数字量输出总点数为 14 点。 【解析】（1）所需扩展量等于系统需求减去 CPU 本体点数。 （2）模块数量按不足一块也取一块计算，分别为 、、。 （3）总点数为 CPU 本体点数加扩展模块点数，输入为 ，输出为 。 五、简答题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 36. 简述三相异步电动机变频调速控制电路的基本工作过程。 【答案】（1）控制电路接收到启动和给定转速信号后，向变频器发出运行指令。 （2）变频器按给定值改变输出交流电的频率和电压，使电动机转速随之改变。 （3）若设置速度反馈，控制装置将实际转速与给定转速比较，并根据偏差修正输出，使转速保持稳定。 【解析】本题考查变频调速控制电路的工作逻辑，应从给定信号、变频器输出和速度稳定三个方面作答。变频器通过改变输出频率控制电动机转速，反馈环节用于提高调速精度。 37. 现场调试时，若PLC输出模块指示灯亮但外部执行元件不动作，应从哪些方面排查故障？ 【答案】1.接线排查：检查PLC输出端子与执行元件的接线是否松动、接触不良或断线；2.执行元件检查：测试接触器、电磁阀等元件是否损坏（如线圈断路）；3.电源排查：检查执行元件的供电电源是否正常（如电压缺失、极性接反）；4.负载排查：判断执行元件负载是否过载，导致保护装置（如熔断器）动作；5.输出模块检查：若以上均正常，可能是PLC输出模块内部故障，需更换模块。 【解析】考查排查故障 38. 简述控制电路分析的内容。 【答案】（1）主电动机M1的正反转控制。 （2）主电动机M1的点动控制。 （3）主电动机M1的停车制动控制。 （4）冷却泵电动机M2的控制。由停止按钮SB5、起动按钮SB6和接触器KM4构成冷却泵电动机M2单向旋转起动停止控制电路。 （5）刀架快速移动电动机M3的控制。 【解析】控制电路分析的内容 39. 简述I/O点分配的步骤。​ 【答案】（1）明确控制要求，确定有哪些输入信号（如按钮、传感器信号）和输出信号（如控制负载的信号）；（2）统计输入输出信号的数量；（3）根据PLC的型号和I/O点资源情况，为每个输入输出信号分配对应的I/O点，一般按一定顺序且要考虑信号类型等因素；（4）列出I/O点分配表，详细记录每个信号对应的I/O点编号及说明。 【解析】考查I/O点分配的步骤 40. 一台变频调速电动机运行时出现转速波动较大的现象。简述从调速控制电路角度应检查的主要内容。 【答案】（1）检查给定信号是否稳定，确认电位器、控制端子或模拟量输入无接触不良。 （2）检查速度反馈信号是否正常，确认测速元件、反馈线路和参数设置无异常。 （3）检查变频器参数设置是否合理，重点核对加减速时间、频率给定方式和控制方式。 （4）检查主电路和电动机接线是否牢固，排除端子松动、缺相或电源电压波动等影响。 【解析】转速波动通常与给定信号、反馈信号、变频器参数或主电路供电有关。答题时应围绕控制信号是否稳定、反馈是否正确和执行输出是否正常进行排查。 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 $ 内蒙古自治区（对口招生）机电类 《电器及PLC控制技术》（高教版·第二版） 调速控制电路 单元过关卷 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10小题，每题2分，共20分） 1. 三相异步电动机变频调速电路实现调速的主要方法是（ ） A. 改变供电电源频率 B. 改变主电路熔断器 C. 改变控制按钮颜色 D. 改变电动机安装方向 2. 直流电动机电枢调压调速电路中，直接用于改变电动机转速的量是（ ） A. 电枢两端电压大小 B. 励磁绕组安装位置 C. 换向器片间宽度值 D. 机座固定螺栓数量 3. 变频器调速控制电路中，启动命令通常接入变频器的（ ） A. 散热风扇端子 B. 电源进线端子 C. 制动电阻端子 D. 控制输入端子 4. 三相异步电动机变极调速电路改变转速的依据是（ ） A. 改变接触器外形尺寸 B. 改变转子轴承型号 C. 改变定子绕组接法 D. 改变按钮盒安装高度 5. 绕线转子异步电动机转子串电阻调速时，串入转子回路的电阻增大，电动机转速通常会（ ） A. 逐渐降低 B. 逐渐升高 C. 保持额定值 D. 立即变为零 6. 在变频调速电路中，电位器常用于向变频器提供（ ） A. 过载保护信号 B. 频率给定信号 C. 缺相检测信号 D. 制动确认信号 7. 调速控制电路中设置热继电器的主要作用是（ ） A. 实现绕组极数切换 B. 实现电源频率调节 C. 实现转速闭环给定 D. 实现电动机过载保护 8. 变频器控制三相异步电动机调速时，电动机通常应接在变频器的（ ） A. 输入端子 B. 输出端子 C. 通信端子 D. 接地端子 9. 在直流电动机弱磁调速电路中，减小励磁电流后，电动机转速通常会（ ） A. 降低到额定以下 B. 升高到基速以上 C. 保持完全不变 D. 反向自动运行 10. 变频调速电路中，给定频率从低到高逐步变化的设置称为（ ） A. 载波频率设置 B. 过流保护设置 C. 加速时间设置 D. 端子功能设置 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 11. 三相异步电动机采用变频器调速时，主要通过改变供电频率来改变电动机转速。（ ） 12. 双速电动机控制电路中，高速和低速通常通过改变定子绕组的接法来实现。（ ） 13. 在变频调速控制电路中，只要把变频器输出端任意两相对调，就可以在不改变控制信号的情况下改变电动机转向。（ ） 14. 调速控制电路中设置热继电器的主要目的，是在电动机长期过载时切断控制电路。（ ） 15. 三相异步电动机采用降低定子电压的方法调速时，适合长期带恒转矩重载运行。（ ） 16. 变频器调速时，启动频率设得越高，电动机启动越平稳，启动电流也一定越小。（ ） 17. 调速控制电路中的速度给定信号可以由电位器提供，也可以由外部模拟量信号提供。（ ） 18. 在变频器控制电动机正反转时，正转和反转控制端子可以同时接通，以便快速切换方向。（ ） 19. 电磁调速异步电动机改变电磁离合器励磁电流时，可以调节输出轴转速。（ ） 20. 使用编码器检测传送带速度时，需配 置高速计数器。（ ） 三、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 过电流保护广泛用于直流电动机或绕线转子异步电动机。对于三相笼型异步电动机，由于其短时过电流不会产生严重后果，故可不设置过______。 22. 在变频调速控制电路中，用于改变输出电源频率并实现电动机转速调节的装置称为______。 23. 三相异步电动机通过改变电源频率实现平滑调速的方法称为______调速。 24. 在变频调速控制电路中，变频器的主电路一般完成整流、滤波和______三个基本环节。 25. 电动机调速控制电路中，用于检测电动机实际转速并送回控制装置的环节称为______环节。 26. 组合机床的运动参数（如速度和位置）通常由______控制。 27. 直流电动机电枢调压调速时，通常通过改变电枢两端的______来改变电动机转速。 28. 在电动机闭环调速控制电路中，给定转速与实际转速之间的差值称为______信号。 29. 三相异步电动机采用变频调速时，为保持磁通基本稳定，常采用电压与频率按比例变化的______控制方式。 30. 在调速控制电路中，用接触器改变电动机绕组接法以获得不同转速的方式，常用于______电动机调速。 四、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 31. 某直流电动机采用电枢电压调速，额定电枢电压为 220 V，对应额定转速为 1500 r/min。在磁通近似不变、忽略电枢压降影响时，将电枢电压调至 176 V。计算此时电动机转速。 32. 某三相异步电动机由变频器调速，电动机极数为 4 极。已知供电频率为 50 Hz 时，同步转速为 1500 r/min。若将变频器输出频率调为 35 Hz，计算该频率下电动机同步转速。 33. 某台三相异步电动机铭牌如图所示，电动机额定运行时的效率ηN=84.5%。试求： （1）旋转磁场的同步转速； （2）额定运行时的功率因数cosφ； （3）额定转矩TN。 34. 某调速控制电路采用 PWM 方式控制直流电动机，直流母线电压为 24 V，开关周期为 2 ms，高电平导通时间为 1.5 ms。计算该 PWM 信号的占空比及电动机两端平均电压。 35. 某 PLC 控制一套电动机调速系统，需要接入 13 个数字量输入信号、9 个数字量输出信号和 2 路模拟量输出信号。现有 CPU 本体带 8 点数字量输入、6 点数字量输出；扩展模块规格为：数字量输入模块每块 8 点，数字量输出模块每块 8 点，模拟量输出模块每块 2 路。计算还需扩展的点数或路数、各类扩展模块数量，以及扩展后的数字量输入和数字量输出总点数。 五、简答题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 36. 简述三相异步电动机变频调速控制电路的基本工作过程。 37. 现场调试时，若PLC输出模块指示灯亮但外部执行元件不动作，应从哪些方面排查故障？ 38. 简述控制电路分析的内容。 39. 简述I/O点分配的步骤。​ 40. 一台变频调速电动机运行时出现转速波动较大的现象。简述从调速控制电路角度应检查的主要内容。 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 $