第3卷 同步电动机与主令电器 江苏省（单独招生）《电机与电气控制技术》（高教版·第四版） 单元过关卷

江苏省（单独招生）机电类 《电机与电气控制技术》（高教版·第四版） 同步电动机与主令电器 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 三相同步电动机的功角 δ= 时，电磁转矩最大，电机运行最稳定。（ ） 【答案】错误 【解析】δ= 时，sinδ=0，电磁转矩 T=0，电机无法带动负载；δ= 时 T 最大，稳定运行范围是 <δ<，错误。 2. 三相同步电动机永磁励磁方式适用于小功率电机，大功率电机多采用电励磁方式。（ ） 【答案】正确 【解析】参数传递可通过 D 寄存器（如设定值）或输入端子（如触发信号），输入端子可作为子程序的触发参数，错误。 3. 同步电动机正常运行时，转子转速保持同步转速，负载在允许范围内变化时转速基本不变。（ ） 【答案】正确 【解析】同步电动机运行后，转子磁场与定子旋转磁场保持同步，因此转速由电源频率和极对数决定，在允许负载范围内不会随负载连续变化。 4. 同步电动机具有自行起动能力，接通三相交流电源后不需辅助措施即可直接牵入同步。（ ） 【答案】错误 【解析】同步电动机一般没有自行起动能力，直接接通定子三相电源时平均起动转矩很小，通常需要采用阻尼绕组异步起动、变频起动或其他辅助起动方式。 5. 三相同步电动机在额定负载下，功角 δ 增大时，电磁转矩 T 会同步增大，直至 δ= 时达到最大值。（ ） 【答案】正确 【解析】由 T= sinδ 可知，δ 在 ~ 时，T 随 δ 增大而增大，δ= 时 T 最大，符合额定负载下的功角特性，正确。 6. 急停按钮通常采用常开触点接入控制回路，按下后使接触器线圈得电。（ ） 【答案】错误 【解析】急停按钮通常采用常闭触点串接在控制回路中，按下后触点断开，使接触器线圈失电，从而实现设备停机保护。 7. 行程开关（限位开关）是利用生产机械运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。（ ） 【答案】正确 【解析】行程开关又称限位开关，属于主令电器。它通常安装在生产机械运动部件的行程位置上，当运动部件碰撞或压动其操作机构时，触点动作，发出接通、断开或换接控制电路的指令，用于位置控制、行程控制或限位保护。因此题干表述正确。 8. 三相同步电动机的转速随负载转矩增大而降低。（ ） 【答案】错误 【解析】同步电机转速始终与旋转磁场转速同步（n=60f/p），负载转矩增大时，仅转子励磁电流增大，转速保持不变（同步转速），错误。 9. 主令控制器是用以频繁切换复杂的多回路控制电路的主令电器，主要用作起重机、轧钢机的主令控制以及起重机的主提升机构电动机控制。（ ） 【答案】正确 【解析】主令控制器是一种能够按一定顺序频繁接通、断开或切换多个控制回路的主令电器，适用于控制要求较复杂、操作频繁的场合。起重机、轧钢机等设备常需要对电动机进行启动、停止、换向、调速等多回路控制，因此常采用主令控制器。题干表述正确。 10. 电气控制线路中，急停按钮应采用常开按钮，按下时接通控制回路，切断主回路。（ ） 【答案】错误 【解析】急停按钮需常闭，正常时接通控制回路，按下时断开回路；常开按钮无法维持正常控制，错误。 二、单项选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 11. 三相同步电动机的转速 n 与电源频率 f、磁极对数 p 的关系是（ ） A. n=60ps/f B. n=60p/f C. n=60f/（ps） D. n=60f/p 【答案】D 【解析】同步电机转速与旋转磁场转速同步，无转差率（s=0），故 n=p；C、D 含转差率 s，适用于异步电机，B 公式颠倒，错误。 12. 三相同步电动机启动时，阻尼绕组产生的转矩是（ ） A. 同步转矩 B. 异步转矩 C. 制动转矩 D. 发电转矩 【答案】B 【解析】启动时同步电机无同步转矩，阻尼绕组类似异步电机转子绕组，切割定子旋转磁场产生感应电流，产生异步转矩，辅助电机加速至接近同步转速；A 需励磁电流通入后产生，C、D 非启动时作用，错误。 13. 三相同步电动机调节励磁电流使功率因数从滞后 0.8 变为超前 0.8，电机的励磁状态变化是（ ） A. 始终欠励 B. 从过励变为欠励 C. 从欠励变为过励 D. 始终过励 【答案】C 【解析】欠励时功率因数滞后（吸收感性无功），过励时功率因数超前（发出感性无功）；调节励磁电流增大，从欠励过渡到过励，功率因数从滞后变为超前，B、A、D 错误。 14. 三相同步电动机不能自行启动的原因是（ ） A. 启动转矩为零 B. 励磁电流过大 C. 定子电压过高 D. 转子转速过快 【答案】A 【解析】同步电机启动瞬间，转子静止，旋转磁场高速旋转，转子励磁磁场与定子旋转磁场无相对运动，无法产生电磁转矩（启动转矩为零），需借助启动绕组（异步启动法）启动，B、C、D 错误。 15. 三相同步电动机的 “旋转整流器励磁系统” 属于______类型。（ ） A. 他励式 B. 自励式 C. 永磁式 D. 无刷励磁式 【答案】D 【解析】旋转整流器与转子同轴旋转，无需滑环和电刷，属于无刷励磁；A 需外部直流电源，B 依赖定子感应，C 无励磁绕组，错误。 16. 低压开关电器和主令电器在电力系统中起到的作用有何不同（ ） A. 低压开关电器用于控制电路，主令电器用于发出主令信号控制操作 B. 低压开关电器用于发出主令信号控制操作，主令电器用于控制电路 C. 低压开关电器和主令电器在电力系统中作用相同 D. 低压开关电器和主令电器在电力系统中没有明显的区别 【答案】A 【解析】低压开关电器主要用于低压电路中接通、断开、转换电路或进行控制与保护；主令电器本身通常不直接控制大电流主电路，而是通过按钮、行程开关、主令控制器等发出控制指令或主令信号，再由接触器、继电器等执行元件完成相应动作。因此二者作用不同，A项表述最符合。 17. 电气控制线路中，按钮开关的文字符号通常是（ ） A. SQ B. SB C. KM D. FR 【答案】B 【解析】按钮开关属于主令电器，电气图中通常用SB表示。SQ通常表示行程开关，KM表示接触器，FR表示热继电器。 18. 三相同步电动机 “失步” 后，若要重新拉入同步，应采取的措施是（ ） A. 增大负载转矩 B. 降低电源频率 C. 减小励磁电流 D. 降低负载转矩，待转速接近同步转速时增大励磁电流 【答案】D 【解析】失步后需先降低负载使转速回升，接近同步转速时增大励磁电流，利用同步转矩拉入同步；A 会加剧失步，B、C 无法恢复同步，错误。 19. 同步电动机稳定运行时，转子转速与定子旋转磁场转速的关系是（ ） A. 略低于定子旋转磁场转速 B. 等于定子旋转磁场转速 C. 略高于定子旋转磁场转速 D. 随负载变化连续改变转速 【答案】B 【解析】同步电动机稳定运行时，转子磁极与定子旋转磁场保持相对静止，所以转子转速等于定子旋转磁场转速。若不能保持同步，电动机将失步而不能正常运行。 20. 触点是用于控制电路的开关部件，其作用是（ ） A. 保护电路 B. 产生磁场 C. 控制电路的导通和断开 D. 传输信号 【答案】C 【解析】选项C。触点是电器控制电路的开关部件，用于控制电路的导通和断开。 三、填空题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 21. 三相同步电动机的功角 δ 增大时，电磁转矩 T 先增大后减小，当 δ=______时，T 达到最大值 。 【答案】 【解析】三相同步电动机在常用简化分析中，电磁转矩与功角的关系可表示为 T= sinδ。随着功角 δ 从 增大到 ，sinδ 增大，电磁转矩增大；当 δ= 时，sinδ=1，电磁转矩达到最大值 ；继续增大则转矩下降。因此空格应填 。 22. 在电气控制线路中，按钮和行程开关都属于______电器；其中行程开关常利用生产机械的______来自动发出控制信号。 【答案】主令；位移 【解析】主令电器用于发出控制命令或转换控制信号。行程开关由运动部件碰压或接近触发，常根据机械位移实现限位、换向或顺序控制。 23. 主令电器用于控制电动机的______和______。 【答案】① 启动 ② 停止操作 【解析】主令电器用于控制电动机的启动和停止操作，通过控制电路的导通和断开控制电动机的工作状态。 24. 电气控制线路中，急停保护的常闭按钮应______在控制回路中，确保按下时切断回路。 【答案】串联 【解析】急停按钮用于紧急情况下迅速切断控制回路，使接触器等执行元件失电释放，从而停止设备运行。为保证按下任意急停按钮都能可靠断开控制回路，急停保护通常采用常闭触点并串联接入控制回路。因此应填“串联”。 25. 主令电器主要用于发出主令信号，控制电力系统的______操作。 【答案】主要 【解析】主令电器主要用于发出主令信号，控制电力系统的主要操作。 四、简答题（本大题共3小题，每题7分，共21分） 26. 什么叫同步电机?试问额定频率为50Hz、转速为100 r/min的同步电机，有多少个磁极? 【答案】同步电机是指转子转速与定子旋转磁场的同步转速相等的交流电机。 同步转速公式为： 式中， 为同步转速， 为电源频率， 为磁极数。 已知 ，，则： 所以该同步电机有 60 个磁极。 【解析】同步电机运行时，其转子转速与旋转磁场转速保持同步，即稳定运行转速等于同步转速。同步转速与电源频率成正比，与磁极数成反比，计算公式为 。将额定频率 50Hz、转速 100r/min 代入，可得磁极数 ，因此该同步电机为 60 极电机。 27. 简述按钮开关在电气控制线路中的主要作用和使用要点。 【答案】（1）按钮开关用于人工发出起动、停止、点动、复位等控制指令。 （2）应根据控制功能选用常开触点、常闭触点或复合触点，并使触点容量满足控制回路要求。 （3）停止按钮和急停按钮通常应采用常闭触点串接在控制回路中，以便断开控制电源。 （4）按钮颜色和安装位置应便于识别与操作，急停按钮宜采用醒目的红色蘑菇头形式。 【解析】按钮开关是常用主令电器，核心作用是把人工操作转换为控制回路中的电信号。答题时应从控制功能、触点选择、安全停机和操作识别等方面说明。 28. 低压开关电器和主令电器有什么区别？ 【答案】低压开关电器和主令电器的主要区别如下： 1. 作用不同：低压开关电器主要用于低压电路中接通、分断、转换电路，并可起到一定的控制和保护作用；主令电器主要用于发出控制指令或主令信号。 2. 控制对象不同：低压开关电器可直接或间接控制主电路、动力电路或控制电路；主令电器一般不直接控制大电流主电路，而是控制接触器、继电器等电器线圈。 3. 常见器件不同：低压开关电器常见有刀开关、断路器、负荷开关、接触器等；主令电器常见有按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。 4. 使用特点不同：低压开关电器偏重于电路通断、保护和电能控制；主令电器偏重于人机操作、位置检测和控制命令的发出。 【解析】低压开关电器与主令电器都可用于电气控制系统，但功能重点不同。低压开关电器主要承担电路的接通、断开、转换及保护等任务，可能承载较大的工作电流；主令电器则主要作为控制信号的发出元件，如按钮发出启动或停止指令，行程开关发出位置控制信号。主令电器通常控制的是控制回路或控制元件线圈，而不是直接分断大功率主电路。 五、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 29. 一台三相同步电动机接在频率为50 Hz的电网上，电机为6极，额定输出功率为75 kW。求该电动机的同步转速和额定输出转矩，转矩结果保留一位小数。 【答案】同步转速为1000 r/min；额定输出转矩约为716.3 N·m。 【解析】6极电机的极对数为3，同步转速按六十乘频率除以极对数计算，结果为60×50÷3，得到1000 r/min。额定输出转矩按9550乘额定功率再除以转速计算，即9550×75÷1000，结果约为716.3 N·m。 30. 一台用于压缩机的三相同步电动机接在 50 Hz 电源上，定子为 8 极，要求稳定运行在同步转速。求该电动机的同步转速。 【答案】该 8 极三相同步电动机的同步转速为 750 r/min。 【解析】同步电动机稳定运行时，其转速等于同步转速。同步转速公式为： 式中，，。代入得： 因此该三相同步电动机的同步转速为 750 r/min。 31. 某车间采用一台三相同步电动机驱动水泵，额定输出功率为 18.5 kW，额定线电压为 380 V，效率为 0.92，功率因数为 0.85。控制回路电流为 0.18 A，低压断路器整定电流按电动机额定电流的 1.25 倍取值，按钮触点额定电流按控制回路电流的 2 倍校核。 【答案】（1）该同步电动机额定线电流约为 35.94 A。 （2）低压断路器整定电流理论值约为 44.93 A。 （3）按钮触点额定电流最小校核值为 0.36 A。 【解析】（1）三相电动机电流按 计算，代入数据得 35.94 A。 （2）断路器整定电流为 35.94 A 的 1.25 倍，约为 44.93 A。 （3）按钮属于主令电器，按控制回路电流校核，0.18 A 的 2 倍为 0.36 A。 六、综合应用题（本大题共2小题，每题7分，共14分） 32. 写出以下主令控制器的型号含义是什么？ 33. 简述万能转换开关的选用原则。 【答案】（1）按额定电压和工作电流选用相应的万能转换开关系列； （2）按操作需要选定手柄形式和定位特征； （3）参照转换开关产品样本，按控制要求确定触点数量和接线图编号； （4）选择面板形式及标志。 【解析】万能转换开关的选用原则：（1）按额定电压和工作电流选用相应的万能转换开关系列； （2）按操作需要选定手柄形式和定位特征； （3）参照转换开关产品样本，按控制要求确定触点数量和接线图编号； （4）选择面板形式及标志。 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 $ 江苏省（单独招生）机电类 《电机与电气控制技术》（高教版·第四版） 同步电动机与主令电器 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 三相同步电动机的功角 δ= 时，电磁转矩最大，电机运行最稳定。（ ） 2. 三相同步电动机永磁励磁方式适用于小功率电机，大功率电机多采用电励磁方式。（ ） 3. 同步电动机正常运行时，转子转速保持同步转速，负载在允许范围内变化时转速基本不变。（ ） 4. 同步电动机具有自行起动能力，接通三相交流电源后不需辅助措施即可直接牵入同步。（ ） 5. 三相同步电动机在额定负载下，功角 δ 增大时，电磁转矩 T 会同步增大，直至 δ= 时达到最大值。（ ） 6. 急停按钮通常采用常开触点接入控制回路，按下后使接触器线圈得电。（ ） 7. 行程开关（限位开关）是利用生产机械运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。（ ） 8. 三相同步电动机的转速随负载转矩增大而降低。（ ） 9. 主令控制器是用以频繁切换复杂的多回路控制电路的主令电器，主要用作起重机、轧钢机的主令控制以及起重机的主提升机构电动机控制。（ ） 10. 电气控制线路中，急停按钮应采用常开按钮，按下时接通控制回路，切断主回路。（ ） 二、单项选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 11. 三相同步电动机的转速 n 与电源频率 f、磁极对数 p 的关系是（ ） A. n=60ps/f B. n=60p/f C. n=60f/（ps） D. n=60f/p 12. 三相同步电动机启动时，阻尼绕组产生的转矩是（ ） A. 同步转矩 B. 异步转矩 C. 制动转矩 D. 发电转矩 13. 三相同步电动机调节励磁电流使功率因数从滞后 0.8 变为超前 0.8，电机的励磁状态变化是（ ） A. 始终欠励 B. 从过励变为欠励 C. 从欠励变为过励 D. 始终过励 14. 三相同步电动机不能自行启动的原因是（ ） A. 启动转矩为零 B. 励磁电流过大 C. 定子电压过高 D. 转子转速过快 15. 三相同步电动机的 “旋转整流器励磁系统” 属于______类型。（ ） A. 他励式 B. 自励式 C. 永磁式 D. 无刷励磁式 16. 低压开关电器和主令电器在电力系统中起到的作用有何不同（ ） A. 低压开关电器用于控制电路，主令电器用于发出主令信号控制操作 B. 低压开关电器用于发出主令信号控制操作，主令电器用于控制电路 C. 低压开关电器和主令电器在电力系统中作用相同 D. 低压开关电器和主令电器在电力系统中没有明显的区别 17. 电气控制线路中，按钮开关的文字符号通常是（ ） A. SQ B. SB C. KM D. FR 18. 三相同步电动机 “失步” 后，若要重新拉入同步，应采取的措施是（ ） A. 增大负载转矩 B. 降低电源频率 C. 减小励磁电流 D. 降低负载转矩，待转速接近同步转速时增大励磁电流 19. 同步电动机稳定运行时，转子转速与定子旋转磁场转速的关系是（ ） A. 略低于定子旋转磁场转速 B. 等于定子旋转磁场转速 C. 略高于定子旋转磁场转速 D. 随负载变化连续改变转速 20. 触点是用于控制电路的开关部件，其作用是（ ） A. 保护电路 B. 产生磁场 C. 控制电路的导通和断开 D. 传输信号 三、填空题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 21. 三相同步电动机的功角 δ 增大时，电磁转矩 T 先增大后减小，当 δ=______时，T 达到最大值 。 22. 在电气控制线路中，按钮和行程开关都属于______电器；其中行程开关常利用生产机械的______来自动发出控制信号。 23. 主令电器用于控制电动机的______和______。 24. 电气控制线路中，急停保护的常闭按钮应______在控制回路中，确保按下时切断回路。 25. 主令电器主要用于发出主令信号，控制电力系统的______操作。 四、简答题（本大题共3小题，每题7分，共21分） 26. 什么叫同步电机?试问额定频率为50Hz、转速为100 r/min的同步电机，有多少个磁极? 27. 简述按钮开关在电气控制线路中的主要作用和使用要点。 28. 低压开关电器和主令电器有什么区别？ 五、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 29. 一台三相同步电动机接在频率为50 Hz的电网上，电机为6极，额定输出功率为75 kW。求该电动机的同步转速和额定输出转矩，转矩结果保留一位小数。 30. 一台用于压缩机的三相同步电动机接在 50 Hz 电源上，定子为 8 极，要求稳定运行在同步转速。求该电动机的同步转速。 31. 某车间采用一台三相同步电动机驱动水泵，额定输出功率为 18.5 kW，额定线电压为 380 V，效率为 0.92，功率因数为 0.85。控制回路电流为 0.18 A，低压断路器整定电流按电动机额定电流的 1.25 倍取值，按钮触点额定电流按控制回路电流的 2 倍校核。 六、综合应用题（本大题共2小题，每题7分，共14分） 32. 写出以下主令控制器的型号含义是什么？ 33. 简述万能转换开关的选用原则。 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 $