第5卷 单相异步电动机 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5卷 单相异步电动机 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. 单相电容运行异步电动机的功率范围通常为（ ） A. 40W~750W B. 8W~180W C. 120W~370W D. 250W~550W 2. 含油轴承中，具有自定位作用、装配要求低的是（ ） A. 球形轴承 B. 圆柱形轴承 C. 滚珠轴承 D. 锥形轴承 3. 定子绕组采用高强度聚酯漆包线的目的是（ ） A. 减少谐波 B. 增加匝数 C. 降低电阻 D. 提高绝缘性能 4. 单相电容运行电动机的优点不包括（ ） A. 功率因数高 B. 效率高 C. 启动转矩大 D. 体积小 5. 罩极式电动机的启动原理基于什么（ ） A. 两相旋转磁场 B. 脉振磁场移动 C. 直流励磁 D. 永磁体转子 6. 下列设备中，不宜使用罩极式电动机的是（ ） A. 小型电风扇 B. 电动模型 C. 空气压缩机 D. 电唱机 7. 离心开关安装在（ ） A. 定子铁心上 B. 轴伸端盖内侧 C. 机座外部 D. 转子绕组中 8. 下列设备中，适合采用单相电容启动异步电动机的是（ ） A. 电吹风机 B. 电冰箱压缩机 C. 台扇 D. 收音机电机 9. 下列属于罩极式单相异步电动机的是（ ） A. 电阻启动电动机 B. 双值电容电动机 C. 电容运行电动机 D. 凸极式电动机 10. 与单相电阻启动异步电动机相比，单相电容启动异步电动机的启动转矩（ ） A. 更小 B. 相同 C. 更大 D. 无法比较 11. 可逆转凸极式罩极电动机通过______改变转向（ ） A. 对调工作绕组首尾端 B. 调整电容容量 C. 改变电源频率 D. 切换不同罩极绕组的通断 12. 单相异步电动机的转向改变方法为（ ） A. 调换电源相序 B. 调整离心开关位置 C. 改变电容连接方式 D. 调换工作绕组或启动绕组首尾端 13. 单相异步电动机改变转向的方法是什么（ ） A. 调换电源极性 B. 调换起动绕组或主绕组的两端 C. 改变电源频率 D. 增加电容容量 14. 普通罩极式电动机无法通过外部接线反转的原因是（ ） A. 罩极部分固定，磁场方向不可变 B. 绕组匝数过多，电阻过大 C. 电源电压不稳定 D. 启动转矩过小 15. 下列关于PTC元件特性的描述正确的是（ ） A. 温度越高，电阻越小 B. 温度低于居里温度时，电阻极大 C. 温度高于居里温度时，电阻骤增 D. 电阻与温度无关 16. 单相电容启动异步电动机启动时，串联在辅助绕组中的启动电容主要作用是（ ） A. 使辅助绕组电流与主绕组电流产生相位差 B. 使主绕组电流与辅助绕组电流保持同相位 C. 使定子绕组电流频率随负载变化 D. 使转子绕组电流频率始终等于电源频率 17. 采用自耦变压器调节单相异步电动机端电压，与串联电抗器调速相比，主要优点是（ ） A. 调节时转差率能够保持恒定不变 B. 调节时电动机极数能够自动增加 C. 调节时电源频率能够连续改变 D. 调节时电压波形畸变相对较小 18. 单相异步电动机的转子绕组通常采用哪种连接方式（ ） A. 星形连接 B. 三角形连接 C. 串联连接 D. 鼠笼式连接 19. 单层交叉式绕组的节距示例为（ ） A. 3 B. 5 C. 6 D. 7 20. 单相异步电动机的转子绕组通常采用什么形式（ ） A. 分布式绕组 B. 集中式绕组 C. 笼型绕组 D. 双层叠绕组 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 单相异步电动机的效率在满载时最高，轻载时效率显著降低。（ ） 22. 单相异步电动机的转子都是笼型结构。（ ） 23. 椭圆形旋转磁场每极磁通大小随时间变化，包含脉振磁场分量。（ ） 24. 单相异步电动机的启动绕组与工作绕组在空间上相差90°电角度。（ ） 25. 单相异步电动机通入单相交流电后可直接自行启动。（ ） 26. 可逆转隐极式罩极电动机需配备一套工作绕组和两套罩极绕组。（ ） 27. 单相异步电动机的反转控制可以通过改变电动机绕组的接线来实现。（ ） 28. 单相异步电动机的反转控制和调速方法只能通过电气方式实现。（ ） 29. 单相异步电动机的绕组不需要考虑散热问题。（ ） 30. 单层绕组的绕组利用率高于双层绕组。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 单相异步电动机的效率和功率因数通常如何？ 32. 为什么单相异步电动机在启动时需要额外的启动绕组？ 33. 单相异步电动机的转子通常采用什么类型？ 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 为什么单相异步电动机的功率因数通常较低？如何提高其功率因数？ 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5卷 单相异步电动机 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. 单相电容运行异步电动机的功率范围通常为（ ） A. 40W~750W B. 8W~180W C. 120W~370W D. 250W~550W 【答案】B 【解析】低功率设计侧重轻载运行，电容优化提升效率与功率因数。 2. 含油轴承中，具有自定位作用、装配要求低的是（ ） A. 球形轴承 B. 圆柱形轴承 C. 滚珠轴承 D. 锥形轴承 【答案】A 【解析】球形含油轴承可自定位，降低装配对同心度的要求；圆柱形轴承对同心度要求高，噪声小。 3. 定子绕组采用高强度聚酯漆包线的目的是（ ） A. 减少谐波 B. 增加匝数 C. 降低电阻 D. 提高绝缘性能 【答案】D 【解析】高强度聚酯漆包线具有良好的绝缘性能和机械强度，适应电机运行时的高温和振动环境。 4. 单相电容运行电动机的优点不包括（ ） A. 功率因数高 B. 效率高 C. 启动转矩大 D. 体积小 【答案】C 【解析】该电动机启动转矩小（0.35～1.0倍额定转矩），启动性能并非其优点。 5. 罩极式电动机的启动原理基于什么（ ） A. 两相旋转磁场 B. 脉振磁场移动 C. 直流励磁 D. 永磁体转子 【答案】B 【解析】罩极式电机通过短路环感应电流产生滞后磁场，使脉振磁场移动形成启动转矩，但效率较低。 6. 下列设备中，不宜使用罩极式电动机的是（ ） A. 小型电风扇 B. 电动模型 C. 空气压缩机 D. 电唱机 【答案】C 【解析】空气压缩机需较高启动转矩，罩极式启动转矩小，不适合；其他为轻载设备。 7. 离心开关安装在（ ） A. 定子铁心上 B. 轴伸端盖内侧 C. 机座外部 D. 转子绕组中 【答案】B 【解析】离心开关通常安装在轴伸端盖内侧，随转子转速变化动作，在特定转速下切除启动绕组。 8. 下列设备中，适合采用单相电容启动异步电动机的是（ ） A. 电吹风机 B. 电冰箱压缩机 C. 台扇 D. 收音机电机 【答案】B 【解析】电冰箱压缩机启动时负载较大，需要较大启动转矩，电容启动电动机可满足此需求。 9. 下列属于罩极式单相异步电动机的是（ ） A. 电阻启动电动机 B. 双值电容电动机 C. 电容运行电动机 D. 凸极式电动机 【答案】D 【解析】罩极式包括凸极式和隐极式，其他选项均为分相式。 10. 与单相电阻启动异步电动机相比，单相电容启动异步电动机的启动转矩（ ） A. 更小 B. 相同 C. 更大 D. 无法比较 【答案】C 【解析】电容启动时，电容使启动绕组与主绕组的电流相位差接近90°，产生的旋转磁场更强，故启动转矩更大。 11. 可逆转凸极式罩极电动机通过______改变转向（ ） A. 对调工作绕组首尾端 B. 调整电容容量 C. 改变电源频率 D. 切换不同罩极绕组的通断 【答案】D 【解析】其定子极掌有两套罩极绕组，开关控制其中一套闭合，电机朝对应方向旋转。 12. 单相异步电动机的转向改变方法为（ ） A. 调换电源相序 B. 调整离心开关位置 C. 改变电容连接方式 D. 调换工作绕组或启动绕组首尾端 【答案】D 【解析】调换绕组接线改变磁场旋转方向，从而反转转子。 13. 单相异步电动机改变转向的方法是什么（ ） A. 调换电源极性 B. 调换起动绕组或主绕组的两端 C. 改变电源频率 D. 增加电容容量 【答案】B 【解析】调换起动绕组或主绕组的两端，可改变旋转磁场的方向，从而实现电动机转向的改变。 14. 普通罩极式电动机无法通过外部接线反转的原因是（ ） A. 罩极部分固定，磁场方向不可变 B. 绕组匝数过多，电阻过大 C. 电源电压不稳定 D. 启动转矩过小 【答案】A 【解析】普通罩极式电动机的罩极部分固定，旋转方向由被罩磁极决定，外部接线无法改变磁场方向。 15. 下列关于PTC元件特性的描述正确的是（ ） A. 温度越高，电阻越小 B. 温度低于居里温度时，电阻极大 C. 温度高于居里温度时，电阻骤增 D. 电阻与温度无关 【答案】C 【解析】PTC元件具有正温度系数，超过居里温度后电阻迅速增大，符合微风挡调速需求。 16. 单相电容启动异步电动机启动时，串联在辅助绕组中的启动电容主要作用是（ ） A. 使辅助绕组电流与主绕组电流产生相位差 B. 使主绕组电流与辅助绕组电流保持同相位 C. 使定子绕组电流频率随负载变化 D. 使转子绕组电流频率始终等于电源频率 【答案】A 【解析】启动电容使辅助绕组电流与主绕组电流产生较大的相位差，从而形成椭圆形或近似旋转的磁场，产生启动转矩。电容不能改变电源频率，转子电流频率也不可能始终等于电源频率。 17. 采用自耦变压器调节单相异步电动机端电压，与串联电抗器调速相比，主要优点是（ ） A. 调节时转差率能够保持恒定不变 B. 调节时电动机极数能够自动增加 C. 调节时电源频率能够连续改变 D. 调节时电压波形畸变相对较小 【答案】D 【解析】自耦变压器通过改变抽头调节单相异步电动机的端电压，调节过程中串入的感抗较小，因而电压波形畸变相对较小。该方法不能改变电动机极数和电源频率，负载变化时转差率也不会保持恒定不变。 18. 单相异步电动机的转子绕组通常采用哪种连接方式（ ） A. 星形连接 B. 三角形连接 C. 串联连接 D. 鼠笼式连接 【答案】D 【解析】鼠笼式转子绕组是单相异步电动机中最常用的连接方式。 19. 单层交叉式绕组的节距示例为（ ） A. 3 B. 5 C. 6 D. 7 【答案】C 【解析】单层交叉式绕组节距必为偶数，选项中只有6为偶数，符合其节距特点。 20. 单相异步电动机的转子绕组通常采用什么形式（ ） A. 分布式绕组 B. 集中式绕组 C. 笼型绕组 D. 双层叠绕组 【答案】C 【解析】笼型转子结构简单，通过铝压铸成型，适用于单相电动机启动。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 单相异步电动机的效率在满载时最高，轻载时效率显著降低。（ ） 【答案】正确 【解析】满载时铜损和铁损占比合理，效率较高；轻载时铁损占比增大，效率下降。 22. 单相异步电动机的转子都是笼型结构。（ ） 【答案】正确 【解析】笼型转子因结构简单、可靠，是单相异步电动机转子的主要形式。 23. 椭圆形旋转磁场每极磁通大小随时间变化，包含脉振磁场分量。（ ） 【答案】正确 【解析】椭圆形旋转磁场由脉振磁场和圆形旋转磁场合成，每极磁通大小随时间变化，启动转矩较小。 24. 单相异步电动机的启动绕组与工作绕组在空间上相差90°电角度。（ ） 【答案】正确 【解析】为产生旋转磁场，启动绕组与工作绕组需在空间上错开90°电角度（或通过电容移相实现相位差90°），这是分相式电动机的核心设计。 25. 单相异步电动机通入单相交流电后可直接自行启动。（ ） 【答案】错误 【解析】单相交流电产生脉动磁场，无法产生启动转矩，需借助启动结构才能启动。 26. 可逆转隐极式罩极电动机需配备一套工作绕组和两套罩极绕组。（ ） 【答案】正确 【解析】隐极式可逆电动机通过切换两套罩极绕组的通断改变转向，运行时仅一套罩极绕组工作。 27. 单相异步电动机的反转控制可以通过改变电动机绕组的接线来实现。（ ） 【答案】错误 【解析】单相异步电动机的反转控制通常是通过改变电源相序来实现的，而不是通过改变电动机绕组的接线。 28. 单相异步电动机的反转控制和调速方法只能通过电气方式实现。（ ） 【答案】错误 【解析】除了电气方式，还可以通过机械方式（如使用皮带轮或齿轮箱）来实现单相异步电动机的调速。 29. 单相异步电动机的绕组不需要考虑散热问题。（ ） 【答案】错误 【解析】单相异步电动机的绕组在运行过程中会产生热量，因此需要考虑散热问题。电动机设计时会考虑散热结构，如散热片、风扇等，以确保电动机在安全的温度下运行。 30. 单层绕组的绕组利用率高于双层绕组。（ ） 【答案】错误 【解析】双层绕组每个槽内放置2个线圈边，充分利用槽内空间，绕组利用率高于仅放1个线圈边的单层绕组。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 单相异步电动机的效率和功率因数通常如何？ 【答案】单相异步电动机的效率和功率因数通常低于三相异步电动机。这是因为单相电源导致功率因子较低，且单相异步电动机的启动和运行需要额外的辅助组件，这些都会影响其整体效率。 【解析】单相异步电动机通常采用单相电源供电，定子产生的脉动磁场使其磁化电流和无功电流相对较大，因此功率因数通常低于三相异步电动机。与此同时，单相电动机存在较大的铜耗、铁耗和附加损耗，部分电动机还需要启动绕组、电容器或离心开关等辅助装置，导致结构和运行损耗增加，所以其效率通常也低于同功率等级的三相异步电动机。具体数值还会受到电动机容量、结构、负载率和运行方式等因素影响。 32. 为什么单相异步电动机在启动时需要额外的启动绕组？ 【答案】单相异步电动机在启动时需要额外的启动绕组，是因为单独的主绕组通入单相交流电时只能产生脉动磁场，在转子静止时正、反向旋转磁场产生的转矩相互抵消，电动机没有足够的启动转矩。启动绕组与主绕组在空间上错开一定角度，并通过电阻、电容等方式使两绕组中的电流产生相位差，从而形成近似旋转磁场，产生启动转矩。电动机达到一定转速后，启动绕组可由离心开关或继电器断开；对于电容运转式电动机，辅助绕组则可继续接入电路运行。 【解析】单相交流电流通过主绕组时，定子产生的是脉动磁场。根据双旋转磁场理论，该脉动磁场可分解为大小相等、转向相反的两个旋转磁场。转子静止时，两个旋转磁场产生的转矩大小相等、方向相反，合成转矩为零，所以单相异步电动机本身不能自行启动。设置启动绕组后，利用主绕组和启动绕组的空间位置差，并通过启动电阻、电容或其他移相措施使两绕组电流产生相位差，可形成近似旋转磁场，从而产生足够的启动转矩。启动完成后，启动绕组可根据电动机类型断开，也可能通过运行电容继续工作。 33. 单相异步电动机的转子通常采用什么类型？ 【答案】单相异步电动机的转子通常采用笼型绕组，这种结构简单、成本低廉、运行可靠，适合大多数小型电动机。 【解析】单相异步电动机的转子通常采用笼型转子，转子导条一般由铝或铜制成，并在两端用端环短接，形成闭合的笼形导电回路。笼型转子不需要电刷和滑环，具有结构简单、制造成本低、运行可靠、维护方便等优点，适用于大多数单相异步电动机。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 为什么单相异步电动机的功率因数通常较低？如何提高其功率因数？ 【答案】原因：单相电机为感性负载，定子绕组电感导致电流滞后电压，且启动绕组仅短时工作，运行绕组需持续通电产生磁场，无功功率占比高。提高方法：并联电容器补偿无功功率（常见于大功率电机）优化绕组设计（如缩短绕组端部长度，减少漏抗）选用高导磁率硅钢片降低铁损。 【解析】单相异步电动机的定子绕组具有电感，运行时需要较大的励磁电流，电流通常滞后于电压，因此感性无功功率较大，功率因数较低。单相电动机的磁场为脉动磁场，磁路和绕组的漏抗、谐波以及辅助绕组和电容器等结构也会影响功率因数。提高功率因数的主要方法是在电动机端并联适当容量的电容器进行无功补偿，或采用合理的主绕组、辅助绕组和电容器参数，减少漏抗，改善磁场分布，并使电动机在接近额定负载的状态下运行。优化绕组、缩短端部长度和采用性能较好的铁芯材料有助于降低损耗、改善运行性能；其中，高导磁率硅钢片主要用于降低铁损，对功率因数的改善通常属于间接作用。电容补偿容量应合理选择，避免出现过补偿和过电压。 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 $