第10卷 三相异步电动机的保护方法与单相异步电动机 江苏省（单独招生）《电工技术基础与技能》（高教版·第三版） 单元过关卷

江苏省（单独招生）机电类 《电工技术基础与技能》（高教版·第三版） 三相异步电动机的保护方法与单相异步电动机 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. 热继电器主要用于三相异步电动机的短路保护。（ ） 2. 低压开关主要用作接通和分断电路。（ ） 3. 接触器按线圈流过的电流种类，分为交流接触器和直流接触器。（ ） 4. 电动机控制电路中的熔断器用于短路保护。（ ） 5. 热继电器动作不准确时，可轻轻弯折热元件以调节动作值。（ ） 6. 具有过载保护的接触器自锁控制电路中，实现短路保护的电气元件是热继电器。（ ） 7. 电动机铭牌上的额定功率是指轴上输出的机械功率。（ ） 8. 单相异步电动机是只有一相绕组由单相电源供电的异步电动机。（ ） 9. 改变单相异步电动机转向的方法是将任意一个绕组的两个接线端互换。（ ） 10. 异步电动机的转差率不可能等于1。（ ） 二、单项选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 11. 用于保护三相电路中电动机的常见装置是什么（ ） A. 电流互感器 B. 熔断器 C. 电能表 D. 电容器 12. 排查三相电机缺相故障时，可使用（ ） A. 万用表测量绕组电阻 B. 钳形电流表测量电流 C. 电压表测量线电压 D. 以上都可以 13. 绘制三相异步电动机控制电路图时，通常使用哪种符号表示热继电器（ ） A. FR B. KM C. SB D. QS 14. 热继电器在电动机控制线路中的正确接法是（ ） A. 热元件串联在主电路中，常闭触头串联在控制电路中 B. 热元件串联在主电路中，常闭触头并联在控制电路中 C. 热元件并联在主电路中，常闭触头串联在控制电路中 D. 热元件并联在主电路中，常闭触头并联在控制电路中 15. 电动机铭牌上标有“220/380V”.“/Y”，采用Y-降压起动时，绕组两端电压为（ ） A. 127V B. 220V C. 311V D. 380V 16. 某三相电器的铭牌上写有220/380 -△/Y，这表明该电器（ ） A. 可在电源线电压220V时接成△形，或者在线电压380V时接成Y形，两者功率相等 B. 可在电源相电压220V时接成△形，或者在相电压380V时接成Y形，两者功率相等 C. 既可接成△形，也可接成Y形，但两者功率不相等 D. 以上都不对 17. 电动机正常运行、大修更换绕组后的相间绝缘电阻分别不应低于______MΩ。（ ） A. 5，0.5 B. 0.5，0.5 C. 0.5，5 D. 5，5 18. 根据如图所示三相异步电动机的铭牌,可以判断该电动机的磁极数为（ ） A. 2极 B. 4极 C. 6极 D. 8极 19. 关于单相异步电动机的说法，正确的有（ ） A. 单相电机定子绕组所产生的磁场是一个交变的旋转磁场 B. 交变的脉动磁场可以认为是由两个大小相等、转速相同、转向相同的旋转磁场所合成的磁场 C. 单相异步电动机通电后能自行起动 D. 单相异步电机中副绕组串接电容是为了产生脉动磁场和起动转矩 20. 单相单绕组异步电动机不能自动起动的原因是因为（ ） A. 电源为单相 B. 磁极数太少 C. 电功率太小 D. 磁场是脉动磁场 三、填空题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 21. 三相异步电动机单向运转电路的保护装置有______、______、______等。 22. 交流接触器在电气控制线路中不仅可以控制三相异步电动机线路的通断，还可以起欠压和______保护作用。 23. 闸刀开关若控制电阻性负载时，开关额定电流应______各负载额定电流之和。 24. 单相异步电动机主要由______、______和附件组成。 25. 单相异步电动机主要由______、______、端盖、轴承、外罩等组成。单相交流异步电动机的类型有______、______、______、______。 四、简答题（本大题共3小题，每题7分，共21分） 26. 在三相异步电动机的控制电路中，常用的低压电器有哪些？并简述其作用。 27. 三相异步电动机在下述情况下会发生什么后果？ （1）起动时断开—相电源 （2）运行中断开—相电源 28. 某异步电动机的铭牌数据是：功率3kW，接法△，电压 220V，电流 11.5 A，频率 50 Hz，功率因数0.86，转速1430 r/min。求： （1）电动机的额定效率； （2）额定转差率； （3）电动机的极数 五、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 29. 某三相异步电动机铭牌标注为 50 Hz、4 极，额定转速为 1440 r/min。计算该电动机的同步转速和额定转差率。 30. 如图所示，（a）为直流法判断三相异步电动机首尾端示意图，直流电源电压1.5V，U1.U2.V1.V2.W1.W2是电动机的首尾端的端子标识。完成下列问题： （1）开关S闭合瞬间电流表的指针右偏，写出电源的极性。 （2）在（b）图中正确连接电动机接线盒内的端子，实现定子绕组三角形联结，并正确连接电源线。 31. 某三相异步电动机铭牌标注额定输出功率为 7.5 kW，额定电压为 380 V，效率为 0.86，功率因数为 0.82。计算该电动机的额定电流，并从 10～16 A、13～18 A、18～25 A 三种热继电器规格中选择合适规格。 六、综合应用题（本大题共2小题，每题7分，共14分） 32. 某一三相异步电动机的铭牌是：电压，转速，功率，电流，频率，功率因数0.9。试求： （1）磁极对数。 （2）额定转差率。 （3）效率。 33. 某实训车间的自动上料机由一台三相异步电动机拖动，电源线电压为 380 V，电动机铭牌标注输出功率为 5.5 kW，效率为 0.86，功率因数为 0.82。检修时发现主电路只装有熔断器，热继电器整定电流为 15 A，生产中曾因接触器一相主触头烧蚀造成缺相运行。设备控制箱内另有一台 220 V 单相电容运行异步电动机用于排风，通电后只发出嗡声，转轴用手轻拨后能按拨动方向低速转动。（1）计算三相异步电动机的额定电流，并判断热继电器整定为 15 A 是否合理。（2）比较“只用熔断器保护”和“熔断器、热继电器及缺相保护器配合保护”两种方案，判断哪种更适合该上料机电动机，并说明理由。（3）分析排风用单相异步电动机不能自行起动的可能原因，并提出两项断电后的检修措施。 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 《电工技术基础与技能》（高教版·第三版） 三相异步电动机的保护方法与单相异步电动机 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. 热继电器主要用于三相异步电动机的短路保护。（ ） 【答案】错误 【解析】热继电器主要用于三相异步电动机的过载保护，熔断器主要用于短路保护，故表述错误 2. 低压开关主要用作接通和分断电路。（ ） 【答案】正确 【解析】低压开关确实主要用作接通和分断电路，这一功能使其在电力系统中扮演着重要角色 低压开关（也称为低压断路器）不仅能够接通和分断正常运行电路中的电流，还能在非正常运行情况下（如过载、短路）按规定的条件接通、承载一定时间和分断电流。 低压开关还具备隔离和转换功能，这使得它们在电路维护和检修过程中尤为重要。 3. 接触器按线圈流过的电流种类，分为交流接触器和直流接触器。（ ） 【答案】正确 【解析】接触器是一种常用的电气开关设备，用于自动控制电路的接通和分断。根据线圈流过的电流种类，接触器主要分为交流接触器和直流接触器两种 交流接触器（是用于控制交流电路的接触器。它们设计用于处理交流电源，通常用于家庭和工业环境中的电机启动、停止和其他设备的控制。 直流接触器则是用于控制直流电路的接触器。它们主要用于处理直流电源，常见于电动汽车、程控电源、不间断电源系统以及一些工业自动化设备中。直流接触器的特点是没有涡流和磁滞损耗，因此效率较高，适用于频繁启停的场合。 4. 电动机控制电路中的熔断器用于短路保护。（ ） 【答案】正确 【解析】熔断器是一种过电流保护电器。当电路发生短路故障时，电流会瞬间急剧增大，超过熔断器的额定电流，熔断器中的熔体迅速熔断，切断电路，从而防止故障扩大，保护电动机和其他电气设备免受过电流的损坏。故表述正确。 5. 热继电器动作不准确时，可轻轻弯折热元件以调节动作值。（ ） 【答案】错误 【解析】热继电器动作不准确时，不应通过弯折热元件来调节动作值。 当热继电器的动作出现不准确时，正确的做法是调整其可调部件，而不是弯折热元件。这是因为热元件是热继电器中负责感测过热的关键组件，随意弯折可能会导致其损坏或进一步影响热继电器的正常功能。 6. 具有过载保护的接触器自锁控制电路中，实现短路保护的电气元件是热继电器。（ ） 【答案】错误 【解析】在具有过载保护的接触器自锁控制电路中，实现短路保护的电气元件是熔断器，而非热继电器。以下是具体分析： 短路保护：需在电路发生短路（瞬间极大电流）时快速切断电源，要求响应速度极快（毫秒级），通常由熔断器或断路器实现。 过载保护：针对电动机等设备长时间超负荷运行（电流超过额定值但未达短路水平），由热继电器通过双金属片受热形变来延时断开电路。 7. 电动机铭牌上的额定功率是指轴上输出的机械功率。（ ） 【答案】错误 【解析】电动机铭牌上的额定功率是指在额定运行情况下（定子加额定电压，轴上带额定机械负载）电动机轴上输出机械功率，其他情况下产生功率不能称为额定功率。故表述错误。 8. 单相异步电动机是只有一相绕组由单相电源供电的异步电动机。（ ） 【答案】错误 【解析】单相异步电动机指由单相交流电源供电，通常有主、副绕组，并非只有一相绕组，故说法错误。 9. 改变单相异步电动机转向的方法是将任意一个绕组的两个接线端互换。（ ） 【答案】正确 【解析】单相异步电动机转向取决于主、副绕组电流相位关系，互换任一绕组两端会改变旋转磁场方向，故可反转。 10. 异步电动机的转差率不可能等于1。（ ） 【答案】错误 【解析】转差率 ，电动机启动瞬间转子转速 ，故 ，所以题干说法错误。 二、单项选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 11. 用于保护三相电路中电动机的常见装置是什么（ ） A. 电流互感器 B. 熔断器 C. 电能表 D. 电容器 【答案】B 【解析】用于保护三相电路中电动机的常见装置是熔断器。 12. 排查三相电机缺相故障时，可使用（ ） A. 万用表测量绕组电阻 B. 钳形电流表测量电流 C. 电压表测量线电压 D. 以上都可以 【答案】D 13. 绘制三相异步电动机控制电路图时，通常使用哪种符号表示热继电器（ ） A. FR B. KM C. SB D. QS 【答案】A 【解析】热继电器在电气控制电路中通常用文字符号“FR”表示，因此选A。 14. 热继电器在电动机控制线路中的正确接法是（ ） A. 热元件串联在主电路中，常闭触头串联在控制电路中 B. 热元件串联在主电路中，常闭触头并联在控制电路中 C. 热元件并联在主电路中，常闭触头串联在控制电路中 D. 热元件并联在主电路中，常闭触头并联在控制电路中 【答案】A 【解析】热继电器检测电动机主电流，热元件应串联主电路；过载时常闭触头断开控制电路，故应串联在控制电路中，选A。 15. 电动机铭牌上标有“220/380V”.“/Y”，采用Y-降压起动时，绕组两端电压为（ ） A. 127V B. 220V C. 311V D. 380V 【答案】A 16. 某三相电器的铭牌上写有220/380 -△/Y，这表明该电器（ ） A. 可在电源线电压220V时接成△形，或者在线电压380V时接成Y形，两者功率相等 B. 可在电源相电压220V时接成△形，或者在相电压380V时接成Y形，两者功率相等 C. 既可接成△形，也可接成Y形，但两者功率不相等 D. 以上都不对 【答案】A 【解析】铭牌上的标识表示该电器在不同的电源电压下可以采用不同的连接方式，并且在两种连接方式下功率相等，△形连接时对应的线电压是220V，Y形连接时对应的线电压是380V。 17. 电动机正常运行、大修更换绕组后的相间绝缘电阻分别不应低于______MΩ。（ ） A. 5，0.5 B. 0.5，0.5 C. 0.5，5 D. 5，5 【答案】C 【解析】电动机运行中相间绝缘电阻不低于0.5MΩ；大修更换绕组后要求更高，不低于5MΩ，故选C。 18. 根据如图所示三相异步电动机的铭牌,可以判断该电动机的磁极数为（ ） A. 2极 B. 4极 C. 6极 D. 8极 【答案】B 19. 关于单相异步电动机的说法，正确的有（ ） A. 单相电机定子绕组所产生的磁场是一个交变的旋转磁场 B. 交变的脉动磁场可以认为是由两个大小相等、转速相同、转向相同的旋转磁场所合成的磁场 C. 单相异步电动机通电后能自行起动 D. 单相异步电机中副绕组串接电容是为了产生脉动磁场和起动转矩 【答案】C 【解析】单相异步电动机通常设有起动绕组或电容移相装置，通电后可产生起动转矩，实现自行起动，故选C。 20. 单相单绕组异步电动机不能自动起动的原因是因为（ ） A. 电源为单相 B. 磁极数太少 C. 电功率太小 D. 磁场是脉动磁场 【答案】D 【解析】单相单绕组通电产生的是脉动磁场，不能形成起动转矩，故电动机不能自动起动，选D。 三、填空题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 21. 三相异步电动机单向运转电路的保护装置有______、______、______等。 【答案】① 漏电保护 ② 短路保护 ③ 过载保护 【解析】单向运转控制电路需防人身漏电、线路短路和电机长期过载，故保护装置为漏电保护、短路保护、过载保护。 22. 交流接触器在电气控制线路中不仅可以控制三相异步电动机线路的通断，还可以起欠压和______保护作用。 【答案】失压 【解析】交流接触器线圈电压过低或消失时会释放，主触点断开，防止来电自启动，因此有欠压和失压保护作用。 23. 闸刀开关若控制电阻性负载时，开关额定电流应______各负载额定电流之和。 【答案】大于或等于 【解析】闸刀开关若控制电阻性负载时，开关额定电流应等于或大于各负载额定电流之和。具体分析如下： 基础选型原则 闸刀开关的额定电流需满足负载需求。对于电阻性负载（如电炉、照明设备等），其工作电流稳定且无启动冲击电流，因此可直接根据负载额定电流之和选择开关。 技术规范要求 根据HK系列闸刀开关的技术参数，用于电阻性负载时，开关的额定电流应不小于其工作电流。 24. 单相异步电动机主要由______、______和附件组成。 【答案】① 定子 ② 转子 【解析】单相异步电动机主要由定子、转子和附件组成。 定子：由绕组和铁心组成，铁心一般由0.5mm的硅钢片叠压而成，绕组分为主绕组（又称工作绕组）和副绕组（又称起动绕组或辅助绕组） 转子：由铁心和绕组组成，铁心也由0.5mm的硅钢片叠压而成，绕组常为铸铝笼型。它是将铁心叠压后用铝铸入铁心的槽中，并一起铸出端环，使转子导条短路成鼠笼型。 附件：包括轴承、机壳、端盖等。机壳起到保护内部零件的作用；轴承支撑转子，减少摩擦；端盖主要起固定转子，支撑和防护作用。 25. 单相异步电动机主要由______、______、端盖、轴承、外罩等组成。单相交流异步电动机的类型有______、______、______、______。 【答案】① 定子转子 ② 电阻分相起动式电动机 ③ 电容分相起动式电动机 ④ 电容运转式 ⑤ 电动机 ⑥ 电容起动和运转式电动机 【解析】单相异步电动机基本结构含定子、转子；按起动和运行方式可分为电阻分相、电容分相起动、电容运转、电容起动和运转式。 四、简答题（本大题共3小题，每题7分，共21分） 26. 在三相异步电动机的控制电路中，常用的低压电器有哪些？并简述其作用。 【答案】接触器：用于控制电动机的启动、停止和反转，具有失压和欠压保护作用。 继电器：用于扩大控制范围、增加控制点数或实现复杂的控制逻辑。 按钮：用于手动控制电动机的启动和停止。 熔断器：用于短路保护，当电路中出现短路故障时，熔断器中的熔丝会熔断，切断电路 【解析】三相异步电动机控制电路需实现手动启停、自动控制及故障保护，因此常用接触器控制主电路通断，继电器实现控制逻辑，按钮发出启停指令，熔断器用于短路保护，符合电动机控制基本要求。 27. 三相异步电动机在下述情况下会发生什么后果？ （1）起动时断开—相电源 （2）运行中断开—相电源 【答案】（1）三相异步电动机静止状态下一相断开，接通电源后，三相异步电动机就成为单相电动机运行，此时定子绕组中仅能产生交变脉动磁场，即两个大小相等、方向相反的旋转磁场，产生合成转矩为零，不能自行起动，其他两相电流很大，容易将电机烧坏。 （2）在运行过程中一相电源断开，此时电机仍能按原来的方向继续转动。若此时仍带额定负载，则势必超过额定电流，时间一长，会使电机发热而烧坏。 【解析】三相异步电动机缺一相时形成单相运行。起动时单相脉动磁场等效为两个反向旋转磁场，合成起动转矩为零，不能自行起动，且电流大易烧坏；运行中缺相因已有转速可继续转动，但带负载时电流超过额定值，长期发热烧毁。 28. 某异步电动机的铭牌数据是：功率3kW，接法△，电压 220V，电流 11.5 A，频率 50 Hz，功率因数0.86，转速1430 r/min。求： （1）电动机的额定效率； （2）额定转差率； （3）电动机的极数 【答案】（1）79.6% （2）4.7% （3）4极 【解析】输入功率 ，故 。转速接近 ，；由 得 极。 五、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 29. 某三相异步电动机铭牌标注为 50 Hz、4 极，额定转速为 1440 r/min。计算该电动机的同步转速和额定转差率。 【答案】同步转速为 1500 r/min，额定转差率为 4.0%。 【解析】按 计算，同步转速为 1500 r/min；转差率为 ，结果为 4.0%。 30. 如图所示，（a）为直流法判断三相异步电动机首尾端示意图，直流电源电压1.5V，U1.U2.V1.V2.W1.W2是电动机的首尾端的端子标识。完成下列问题： （1）开关S闭合瞬间电流表的指针右偏，写出电源的极性。 （2）在（b）图中正确连接电动机接线盒内的端子，实现定子绕组三角形联结，并正确连接电源线。 【答案】（1）上负下正 （2）如图所示： 31. 某三相异步电动机铭牌标注额定输出功率为 7.5 kW，额定电压为 380 V，效率为 0.86，功率因数为 0.82。计算该电动机的额定电流，并从 10～16 A、13～18 A、18～25 A 三种热继电器规格中选择合适规格。 【答案】额定电流约为 16.2 A，应选择 13～18 A 规格的热继电器，并将整定电流调在接近 16.2 A 处。 【解析】按 计算，代入数据得额定电流约 16.2 A。热继电器规格应覆盖额定电流并便于整定。 六、综合应用题（本大题共2小题，每题7分，共14分） 32. 某一三相异步电动机的铭牌是：电压，转速，功率，电流，频率，功率因数0.9。试求： （1）磁极对数。 （2）额定转差率。 （3）效率。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】由三相异步电动机的铭牌可知：电压，转子转速，电动机轴上输出功率，电流，频率，功率因数。 （1）由于，则，则，可得。 （2）额定转差率。 （3）电动机的输入功率。 。 33. 某实训车间的自动上料机由一台三相异步电动机拖动，电源线电压为 380 V，电动机铭牌标注输出功率为 5.5 kW，效率为 0.86，功率因数为 0.82。检修时发现主电路只装有熔断器，热继电器整定电流为 15 A，生产中曾因接触器一相主触头烧蚀造成缺相运行。设备控制箱内另有一台 220 V 单相电容运行异步电动机用于排风，通电后只发出嗡声，转轴用手轻拨后能按拨动方向低速转动。（1）计算三相异步电动机的额定电流，并判断热继电器整定为 15 A 是否合理。（2）比较“只用熔断器保护”和“熔断器、热继电器及缺相保护器配合保护”两种方案，判断哪种更适合该上料机电动机，并说明理由。（3）分析排风用单相异步电动机不能自行起动的可能原因，并提出两项断电后的检修措施。 【答案】（1）三相异步电动机额定电流计算公式为 。代入数据得 ，先算分母为 ，再算电流为 。热继电器通常按接近电动机额定电流整定，15 A 比额定电流明显偏大，不合理。（2）“熔断器、热继电器及缺相保护器配合保护”更适合该上料机电动机。熔断器主要承担短路保护，热继电器承担过载保护，缺相保护器能在一相断开或接触不良时及时切断控制电路，可降低电动机缺相发热烧毁的风险。（3）可能原因是运行电容失效、副绕组回路断路或副绕组接线松脱。检修措施包括断电后用万用表检查副绕组回路通断，检查电容容量和外观状态，必要时更换同规格合格电容，并紧固接线端子。 【解析】（1）电动机铭牌输出功率是轴上机械功率，计算输入电流时应同时考虑效率和功率因数。由公式计算得额定电流约为 11.85 A，热继电器整定值应接近额定电流，15 A 会使过载或缺相发热时保护动作滞后。（2）熔断器对短路电流动作迅速，但对长期过载和缺相运行不够可靠。该设备已有缺相故障经历，应采用短路保护、过载保护和缺相保护相配合的方案。（3）单相异步电动机依靠副绕组与电容产生起动转矩，若电容失效或副绕组回路断开，电动机通电后只能发出嗡声而不能自行起动。手拨后能低速转动说明主绕组可能仍能工作，检修重点应放在电容、副绕组和接线可靠性上。 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 $