第19卷 三相正弦交流电路（A卷） 山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 单元过关卷

山东省（春季高考）机电技术类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 三相正弦交流电路（A卷） 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20小题，每题3分，共60分） 1. 将三相交流发电机（每相绕组电压有效值为）的三个定子绕组同向串联，端口电压有效值为（ ） A. B. C. D. 【答案】A（0 V） 【解析】三相发电机三个定子绕组产生的电压大小相等、相位彼此相差。端口电压应按相量相加，而不是将有效值直接相加。因此，U=UP∠+UP∠()+UP∠=0，端口电压有效值为0 V，故选A。 2. .三相动力供电线路的电压是380V,则任意两根相线之间的电压称为（ ） A. 相电压,有效值是380V B. 相电压,有效值是220V C. 线电压,有效值是380V D. 线电压,有效值是220 V 【答案】C 【解析】三相动力供电线路的电压是380V,则任意两根相线之间的电压称为线电压,有效值是380V 。故选C。 3. 在如图所示的三相四线制供电线路中，用电压表测量两线之间的电压以确定零线，测得，，则（ ） A. 1为零线 B. 2为零线 C. 3为零线 D. 4为零线 【答案】D 【解析】、电压是电源呈星形联结时的线电压和相电压，又因相线和相线之间的电压称为线电压，则1和3为相线，又相线和零线之间的电压称为相电压，则4为零线，故D正确。 4. 对于三相四线制正弦交流电路，下列说法不正确的是（ ） A. 对称三相电动势有效值相等，频率相同，各相之间的相位差为 B. 三相四线制的相电压和线电压都是对称的 C. 线电压是相电压的倍，线电压的相位超前相应的相电压 D. 三相四线制低压配电线路，接到动力开关上的是三根相线，它们之间的相电压，接到照明开关上的是相线和中线，它们之间的线电压 【答案】D 【解析】对称三相电动势的有效值相等、频率相同，各相相差，A正确。三相四线制中相电压和线电压均为对称三相量，B正确。线电压有效值为相电压的倍，且超前相应相电压，C正确。低压配电中动力线路的线电压为380V，照明线路的相电压为220V，D将相电压和线电压数值颠倒，故D不正确。 5. 已知三相电源：， ，uW=220√2(Ω t +120°)V，则当时，三相电源电压之和为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】三相对称正弦电压的瞬时值之和恒为零，即，与时间无关。因此当时，电压之和仍为，故选D。 6. 在星形联结的对称三相负载电路中，相电流与线电流的相位关系是（ ） A. 相电流超前线电流 B. 相电流滞后线电流 C. 相电流与线电流同相 D. 相电流滞后线电流 【答案】C 【解析】在星形联结的对称三相负载电路中，，则相电流与线电流同相，故C正确。 7. 如图所示对称三相负载作三角形联结，由对称三相交流电源供电，若V相负载断开，则电流表和电压表的示数变化分别是（ ） A. 电流表示数变小，电压表示数不变 B. 电流表示数不变，电压表示数变大 C. 电流表和电压表的示数都变小 D. 电流表和电压表的示数都不变 【答案】A 【解析】A 选项当 V 相负载断开时，由于三相负载是对称的，对于三角形联结的负载，线电压等于相电压，所以电压表测量的是线电压，其示数不变。对于电流表，三相负载对称时，线电流IL=IP，V 相负载断开后，总负载的等效阻抗增大，根据I=（U为线电压不变，Z增大），所以线电流减小，即电流表示数变小。A 选项正确。 B 选项由上述分析可知，电压表示数不变，电流表示数变小，而不是电流表示数不变，电压表示数变大。B 选项错误。 C 选项电压表示数不变，所以 C 选项错误。 D 选项电流表示数变小，所以 D 选项错误。 8. 三相负载电路中，电源的线电压等于负载两端的电压，这说明（ ） A. 三相负载是接法 B. 三相负载对称 C. 三相电源对称 D. 负载相电压对称 【答案】A 【解析】三相负载采用三角形（）接法时，每相负载直接接在线电压之间，因此负载相电压等于电源线电压。故选A。 9. 关于功率表的接线规则，下列叙述不正确的是（ ） A. 标有“*”号的电流端钮必须接到负载端 B. 标有“*”号的电流端钮必须接到电源端 C. 标有“*”号的电流端钮可以接到电源端 D. 电流线圈必须串联接入电路 【答案】A 【解析】功率表的电流线圈必须串联接入被测电路，标有“*”号的电流端钮通常接电源侧，以保证功率表正向偏转。因此A项将接线位置说反了，是不正确的，故选A。 10. 如图所示，变压器的输入电压u一定，两个二次绕组的匝数是N2和N3。当电热器接a、b,而c、d空载时,电流表读数是I1；当同一电热器接c、d,而a、b空载时,电流表读数I1′，则I1：I1′=（ ） A. N2:N3 B. N3:N2 C. N22:N32 D. N32:N22 【答案】C 11. 三相对称交流负载电路中，负载所获得的平均功率错误的为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】三相对称负载的有功功率为。若每相负载为电阻，亦可写为。A项缺少功率因数且系数不正确，故错误，选A。 12. 对称三相正弦电压的三个相量在相位上依次相差（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】对称三相正弦电压的三个相量大小相等、频率相同，并且彼此相差。 13. 三相对称电源的线电压为380 V，采用星形连接时，每相电压的有效值约为（ ） A. 127 V B. 220 V C. 380 V D. 660 V 【答案】B 【解析】星形连接时相电压等于线电压除以√3，因此相电压为380÷√3≈220 V。 14. 如图所示，1、2、和3、4分别为变压器原、副边绕组的接线端，合上开关瞬间，若毫安表向负方向偏转，则（ ） A. 1和3为同名端 B. 1和4为同名端 C. 不能依此确定同名端 D. 2和3为同名端 【答案】BD 15. 对称三相负载采用三角形连接时，线电流与相电流的有效值关系是（ ） A. 线电流等于相电流 B. 线电流等于相电流的√3倍 C. 相电流等于线电流的√3倍 D. 线电流等于相电流的3倍 【答案】B 【解析】对称三相负载采用三角形连接时，线电流由两个相电流的相量差决定，其有效值为相电流的√3倍。 16. 对称三相正弦交流电路的有功功率可表示为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】对称三相电路的有功功率等于√3乘以线电压、线电流和功率因数，即。 17. 如图所示多绕组变压器电路中，下列关系式错误的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 18. 对称三相纯电阻负载接入正弦交流电源时，电路的功率因数为（ ） A. 0 B. 0.5 C. 0.707 D. 1 【答案】D 【解析】纯电阻负载中电压与电流同相，功率因数为。 19. 在对称三相电源中，改变任意两根相线的接线位置，将使（ ） A. 相电压有效值改变 B. 线电压有效值改变 C. 相序发生改变 D. 电源频率发生改变 【答案】C 【解析】交换任意两根相线会改变三相电压的先后顺序，即改变相序，但不会改变电压有效值和频率。 20. 三相四线制供电系统中，若三相负载完全对称，且负载采用星形连接，则中性线电流（ ） A. 等于一相电流 B. 等于两相电流之和 C. 等于三相电流之和 D. 等于零 【答案】D 【解析】对称三相负载的三相电流相量和为零，因此中性线中没有电流通过。 二、简答题（本大题共8小题，每题3分，共24分） 21. 在实际三相供电系统中，考虑电源内阻、线路阻抗或中性点位移等因素，为什么负载不平衡会导致负载端线电压不平衡？请详细解释。 【答案】在理想三相电源中，电源线电压由电源本身决定，负载不平衡通常只会使三相负载电流不相等，并不必然改变线电压。实际供电系统存在电源内阻和线路阻抗，负载不平衡会造成三相电流不同，从而在各相线路阻抗上产生不同的电压降，使负载端各相电压不相等，进而导致负载端线电压不平衡。对于三相三线制，负载不平衡还可能引起中性点位移，进一步造成各相端电压不对称；对于三相四线制，若中性线阻抗足够小，中性点被固定，负载不平衡主要表现为相电流不平衡，线电压仍可能基本保持对称。因此，负载不平衡导致线电压不平衡需要以实际电源和线路存在阻抗等条件为前提。 【解析】负载不平衡首先会使三相负载阻抗不同，从而导致三相电流的大小和相位不相等。实际电源和线路均存在内阻或线路阻抗，各相电流流过相应阻抗后会产生不同的电压降。由于三相电流不同，三相电压降也不同，负载端各相电压因此不再相等，负载端线电压的相量差也会发生变化，表现为线电压不平衡。对于三相三线制，不平衡负载还可能造成中性点位移，加剧相电压不平衡；对于三相四线制，若中性线阻抗很小，中性点基本固定，负载不平衡主要造成相电流不平衡，线电压仍可基本保持对称。因此，负载不平衡并非在理想电源条件下必然导致线电压不平衡，必须结合电源内阻、线路阻抗和接线方式分析。 22. 比较对称三相负载采用星形连接和三角形连接时，线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。 【答案】（1）星形连接时，线电压为相电压的√3倍，线电流等于相电流。 （2）三角形连接时，线电压等于相电压，线电流为相电流的√3倍。 【解析】本题考查对称三相电路中两种基本连接方式的线量与相量关系。作答时应分别从电压关系和电流关系进行比较，并注意星形与三角形连接的结论不能混淆。 23. 如图所示， 两组对称三相负载分别接在对称的三相电源中，电源的线电压为380V，请回答： （1）熔断器的作用。 （2）中性线可否省略 【答案】（1）熔断器FU的作用是短路保护。 （2）因为两组负载皆是对称负载，所以中性线可以省略。 24. 简述对称三相正弦电压的主要特征。 【答案】（1）三相电压的有效值相等，频率相同。 （2）三相电压的相位彼此相差。 （3）任一时刻三相瞬时电压的代数和为零。 【解析】对称三相电压是由三个有效值相等、频率相同且相位依次相差的正弦电压组成的，因此三相瞬时电压之和始终为零。 25. 某对称三相电阻负载采用星形连接，接入线电压为380 V的三相正弦交流电源，每相电阻为19 Ω。求：（1）负载相电压；（2）相电流和线电流；（3）三相负载消耗的有功功率。 【答案】（1）星形连接时，相电压为。 （2）相电流为；星形连接时线电流等于相电流，因此。 （3）电阻负载的功率因数为1，三相有功功率为 。 【解析】（1）星形连接的相电压等于线电压除以√3。 （2）根据欧姆定律计算相电流，星形连接时线电流与相电流相等。 （3）纯电阻负载功率因数为1，利用三相有功功率公式计算可得负载总功率约为7.60 kW。 26. 如图所示是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为220 V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5cm，已知空气在常温常压下的击穿电压为6220 V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？ 【答案】10：1 【解析】电网两极间电场可看做匀强电场＝d 由题意，空气被击穿时＝6220 V/cm 由理想变压器电压关系 由峰值与有效值关系＝ 由以上各式：得＝。 所以次、初级线圈匝数比不得超过10∶1 27. 简述对称三相正弦交流电源的主要特征，并说明对称负载采用星形连接时线电压、相电压和中性线电流之间的关系。 【答案】（1）三相电压的频率相同、幅值相等，相位彼此相差，并按固定的相序依次变化。（2）对称负载星形连接时，线电压是相电压的根号三倍，线电流等于相电流。（3）三相负载对称时，中性线电流为零，因此中性线中没有三相基波电流通过。 【解析】对称三相正弦交流电源的三相电压具有相同频率和相等幅值，彼此相差。星形连接时，线电压与相电压的关系为根号三倍关系；对称负载的三相电流相量和为零，所以中性线电流为零。 28. 某对称三相负载采用星形连接，接在线电压为380 V的三相正弦交流电源上，每相负载阻抗的大小为22 Ω。求负载的相电压和线电流。 【答案】星形连接时，相电压为 U相＝U线／√3＝380／√3≈219.4 V。相电流为 I相＝U相／Z相＝219.4／22≈9.97 A。由于星形连接的线电流等于相电流，因此线电流约为9.97 A。 【解析】星形负载的每相绕组接在线电压与中性点之间，因此相电压等于线电压除以根号三。星形连接时线电流等于相电流，将相电压除以每相阻抗即可求得线电流。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某三相四线制供电系统的线电压为 380 V，相电压按 220 V 计算。三相负载采用星形连接，每相负载的电阻为 8 Ω，感抗为 6 Ω，且三相负载完全对称。求：（1）每相负载的阻抗模、功率因数和相电流；（2）负载消耗的三相有功功率和无功功率；（3）中性线中的电流。 【答案】（1）每相阻抗模为 ，功率因数为 ，相电流为 。（2）三相有功功率为 ；无功功率为 。（3）中性线电流为 0 A。 【解析】每相阻抗模|Z|=√(82+62)=10 Ω，功率因数cosφ=8/10=0.8；星形连接时相电压为220 V，故相电流I=220/10=22 A。三相有功功率P=3×220×22×0.8=11.616 kW，无功功率Q=3×220×22×0.6=8.712 kvar。负载对称，三相电流相量和为零，中性线电流为0 A。 30. 一组三相对称负载采用三角形连接，接入线电压为400 V、频率为50 Hz的三相正弦交流电源。每相负载阻抗为25 Ω，功率因数为0.8。求：（1）负载的相电压；（2）相电流和线电流；（3）三相负载消耗的有功功率。 【答案】（1）三角形连接时，相电压等于线电压，因此 U相＝400 V。（2）相电流 I相＝U相／Z相＝400／25＝16 A；三角形连接时线电流为相电流的根号三倍，因此 I线＝√3×16≈27.71 A。（3）三相有功功率 P＝3U相I相cosφ＝3×400×16×0.8＝15360 W，即15.36 kW。 【解析】三角形连接时每相负载直接承受线电压，且线电流为相电流的根号三倍。先由相电压和相阻抗求相电流，再利用三相有功功率公式计算负载总功率。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题6分，共6分） 31. 某机电设备配电柜向一组三相对称阻感负载供电。电源线电压为380 V，每相负载阻抗大小为24 Ω，功率因数为0.75。设备设计要求负载采用星形连接。现场检修时需要核算运行电流，并分析误接为三角形连接可能造成的影响。（1）按规定的星形连接计算负载相电压、相电流、线电流以及三相有功功率。（2）若误接为三角形连接，计算其线电流，并比较误接前后线电流和有功功率的变化。（3）针对该配电柜的接线与试运行，写出两项必要的检查或保护措施。 【答案】（1）星形连接时，相电压 U相＝U线／√3＝380／√3≈219.4 V。相电流 I相＝U相／Z相＝219.4／24≈9.14 A。星形连接的线电流等于相电流，因此 I线≈9.14 A。三相有功功率 P＝√3U线I线cosφ＝√3×380×9.14×0.75≈4.51 kW。（2）三角形连接时，相电压等于线电压，故 I相＝380／24≈15.83 A，线电流 I线＝√3×15.83≈27.42 A。与星形连接相比，误接三角形后线电流约增大为原来的3倍；在负载阻抗和功率因数不变时，三相有功功率也约增大为原来的3倍，约为13.53 kW，可能引起过流和设备过热。（3）接线前应根据负载额定参数核对相序、接法和端子连接，确认接线正确后再送电。配电柜应设置短路和过载保护，金属外壳应可靠接保护线，试运行前还应检查绝缘状况和各接线端子的紧固情况。 【解析】（1）星形连接的相电压为线电压除以根号三，线电流等于相电流；求得电流后代入三相有功功率公式即可得到总功率。（2）误接三角形时每相负载电压由约219.4 V升至380 V，在阻抗不变的条件下相电流和线电流均会增大，三相有功功率也随相电压平方变化，约为星形连接的3倍。（3）实际配电中应重点核对接线方式和保护接地，并通过短路、过载保护及绝缘检查降低误接和过流造成的风险。 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）机电技术类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 三相正弦交流电路（A卷） 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20小题，每题3分，共60分） 1. 将三相交流发电机（每相绕组电压有效值为）的三个定子绕组同向串联，端口电压有效值为（ ） A. B. C. D. 2. .三相动力供电线路的电压是380V,则任意两根相线之间的电压称为（ ） A. 相电压,有效值是380V B. 相电压,有效值是220V C. 线电压,有效值是380V D. 线电压,有效值是220 V 3. 在如图所示的三相四线制供电线路中，用电压表测量两线之间的电压以确定零线，测得，，则（ ） A. 1为零线 B. 2为零线 C. 3为零线 D. 4为零线 4. 对于三相四线制正弦交流电路，下列说法不正确的是（ ） A. 对称三相电动势有效值相等，频率相同，各相之间的相位差为 B. 三相四线制的相电压和线电压都是对称的 C. 线电压是相电压的倍，线电压的相位超前相应的相电压 D. 三相四线制低压配电线路，接到动力开关上的是三根相线，它们之间的相电压，接到照明开关上的是相线和中线，它们之间的线电压 5. 已知三相电源：， ，uW=220√2(Ω t +120°)V，则当时，三相电源电压之和为（ ） A. B. C. D. 6. 在星形联结的对称三相负载电路中，相电流与线电流的相位关系是（ ） A. 相电流超前线电流 B. 相电流滞后线电流 C. 相电流与线电流同相 D. 相电流滞后线电流 7. 如图所示对称三相负载作三角形联结，由对称三相交流电源供电，若V相负载断开，则电流表和电压表的示数变化分别是（ ） A. 电流表示数变小，电压表示数不变 B. 电流表示数不变，电压表示数变大 C. 电流表和电压表的示数都变小 D. 电流表和电压表的示数都不变 8. 三相负载电路中，电源的线电压等于负载两端的电压，这说明（ ） A. 三相负载是接法 B. 三相负载对称 C. 三相电源对称 D. 负载相电压对称 9. 关于功率表的接线规则，下列叙述不正确的是（ ） A. 标有“*”号的电流端钮必须接到负载端 B. 标有“*”号的电流端钮必须接到电源端 C. 标有“*”号的电流端钮可以接到电源端 D. 电流线圈必须串联接入电路 10. 如图所示，变压器的输入电压u一定，两个二次绕组的匝数是N2和N3。当电热器接a、b,而c、d空载时,电流表读数是I1；当同一电热器接c、d,而a、b空载时,电流表读数I1′，则I1：I1′=（ ） A. N2:N3 B. N3:N2 C. N22:N32 D. N32:N22 11. 三相对称交流负载电路中，负载所获得的平均功率错误的为（ ） A. B. C. D. 12. 对称三相正弦电压的三个相量在相位上依次相差（ ） A. B. C. D. 13. 三相对称电源的线电压为380 V，采用星形连接时，每相电压的有效值约为（ ） A. 127 V B. 220 V C. 380 V D. 660 V 14. 如图所示，1、2、和3、4分别为变压器原、副边绕组的接线端，合上开关瞬间，若毫安表向负方向偏转，则（ ） A. 1和3为同名端 B. 1和4为同名端 C. 不能依此确定同名端 D. 2和3为同名端 15. 对称三相负载采用三角形连接时，线电流与相电流的有效值关系是（ ） A. 线电流等于相电流 B. 线电流等于相电流的√3倍 C. 相电流等于线电流的√3倍 D. 线电流等于相电流的3倍 16. 对称三相正弦交流电路的有功功率可表示为（ ） A. B. C. D. 17. 如图所示多绕组变压器电路中，下列关系式错误的是（ ） A. B. C. D. 18. 对称三相纯电阻负载接入正弦交流电源时，电路的功率因数为（ ） A. 0 B. 0.5 C. 0.707 D. 1 19. 在对称三相电源中，改变任意两根相线的接线位置，将使（ ） A. 相电压有效值改变 B. 线电压有效值改变 C. 相序发生改变 D. 电源频率发生改变 20. 三相四线制供电系统中，若三相负载完全对称，且负载采用星形连接，则中性线电流（ ） A. 等于一相电流 B. 等于两相电流之和 C. 等于三相电流之和 D. 等于零 二、简答题（本大题共8小题，每题3分，共24分） 21. 在实际三相供电系统中，考虑电源内阻、线路阻抗或中性点位移等因素，为什么负载不平衡会导致负载端线电压不平衡？请详细解释。 22. 比较对称三相负载采用星形连接和三角形连接时，线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。 23. 如图所示， 两组对称三相负载分别接在对称的三相电源中，电源的线电压为380V，请回答： （1）熔断器的作用。 （2）中性线可否省略 24. 简述对称三相正弦电压的主要特征。 25. 某对称三相电阻负载采用星形连接，接入线电压为380 V的三相正弦交流电源，每相电阻为19 Ω。求：（1）负载相电压；（2）相电流和线电流；（3）三相负载消耗的有功功率。 26. 如图所示是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为220 V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5cm，已知空气在常温常压下的击穿电压为6220 V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？ 27. 简述对称三相正弦交流电源的主要特征，并说明对称负载采用星形连接时线电压、相电压和中性线电流之间的关系。 28. 某对称三相负载采用星形连接，接在线电压为380 V的三相正弦交流电源上，每相负载阻抗的大小为22 Ω。求负载的相电压和线电流。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某三相四线制供电系统的线电压为 380 V，相电压按 220 V 计算。三相负载采用星形连接，每相负载的电阻为 8 Ω，感抗为 6 Ω，且三相负载完全对称。求：（1）每相负载的阻抗模、功率因数和相电流；（2）负载消耗的三相有功功率和无功功率；（3）中性线中的电流。 30. 一组三相对称负载采用三角形连接，接入线电压为400 V、频率为50 Hz的三相正弦交流电源。每相负载阻抗为25 Ω，功率因数为0.8。求：（1）负载的相电压；（2）相电流和线电流；（3）三相负载消耗的有功功率。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题6分，共6分） 31. 某机电设备配电柜向一组三相对称阻感负载供电。电源线电压为380 V，每相负载阻抗大小为24 Ω，功率因数为0.75。设备设计要求负载采用星形连接。现场检修时需要核算运行电流，并分析误接为三角形连接可能造成的影响。（1）按规定的星形连接计算负载相电压、相电流、线电流以及三相有功功率。（2）若误接为三角形连接，计算其线电流，并比较误接前后线电流和有功功率的变化。（3）针对该配电柜的接线与试运行，写出两项必要的检查或保护措施。 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 $