第20卷 三相正弦交流电路（B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（B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. 我国高压输电线路的电压等级为500 kV时，它指的是（ ） A. 线电压的有效值 B. 相电压的有效值 C. 线电压的最大值 D. 相电压的最大值 2. 三相四线制中，中性线断线后，三相纯电阻负载不平衡时，负载电压最高的相是（ ） A. 阻抗最大的相​ B. 阻抗最小的相​ C. 中间阻抗的相​ D. 与阻抗无关​ 3. 三相不平衡负载是指（ ） （三相不平衡电路向量图） A. 三相阻抗值不相等 B. 三相功率不相等 C. 三相电流不相等 D. 以上都对 4. 三相电源的星形联结指的是（ ） A. 三个相线直接相连 B. 三个相线通过三个电阻相连 C. 三个相线与一个中性线相连 D. 三个相线与三个电容器相连 5. 三相异步电动机要保持稳定运行，其转差率应（ ） A. 小于临界转差率 B. 等于临界转差率 C. 大于临界转差率 D. 可大可小 6. 三相异步电动机采用Y-△降压启动时，启动电流为直接启动的（ ） A. 1/3 B. 1/ C. 1/2 D. 1/4 7. 三相交流发电机的三相绕组的接线如图所示，各相的电动势相等且为220V，则电压表V的读数是（ ） A. 0 B. 220V C. 380V D. 660V 8. 热继电器的热元件串联在三角形接法的三相异步电动机相电路中，其整定电流应为电动机额定电流的（ ） A. 0.95～1.05倍 B. 1.5～2.5倍 C. 1.5～2倍 D. 0.58倍 9. 对称三相正弦电压的相位彼此相差（ ） A. B. C. D. 10. 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 11. 三相对称负载采用星形连接时，线电压与相电压的关系是（ ） A. 线电压等于相电压 B. 线电压是相电压的√3倍 C. 相电压是线电压的√3倍 D. 线电压是相电压的3倍 12. 在对称三相正弦交流电路中，三相有功功率的计算式是（ ） A. P等于U相I相 B. P等于3U线I线 C. P等于√3U线I线cosφ D. P等于U线I线sinφ 13. 三相对称负载采用三角形连接时，各相负载承受的电压是（ ） A. 线电压的三分之一 B. 线电压的二分之一 C. 线电压的√3倍 D. 线电压的有效值 14. 电压互感器的作用是（ ） A. 将大电流转换为小电流 B. 将高电压转换为低电压 C. 保护电路过压 D. 稳定电路电压 15. 某对称三相负载接在线电压为380 V的三相电源上，线电流为5 A，功率因数为0.8，则负载有功功率约为（ ） A. 1.52 kW B. 2.63 kW C. 3.04 kW D. 4.56 kW 16. 三相感性负载并联电容器进行无功补偿后，在有功功率不变的条件下，电源侧线电流通常会（ ） A. 增大并且功率因数降低 B. 减小并且功率因数提高 C. 保持不变并且功率因数不变 D. 先减小后增大并且功率因数不变 17. 如图所示，已知理想变压器3：1，则原、副边电流分别为（ ） A. 2A；6A B. C. 1A；3A D. 3A；9A 18. 三相四线制供电系统中，若中性线断开，最容易出现的现象是（ ） A. 对称负载相电压全部升高 B. 不对称负载相电压发生偏移 C. 三相电源线电压全部消失 D. 各相负载电流始终保持相等 19. 国家规定，三相变压器原绕组采用三角形接法，用______表示。（ ） A. Y B. D C. 2 D. 任意符号 20. 用相序表检查三相电源时，主要确定的是三相电压的（ ） A. 有效值大小顺序 B. 频率变化范围 C. 相位先后顺序 D. 负载功率因数 二、简答题（本大题共8小题，每题3分，共24分） 21. 在三相照明电路中，各相的电阻分别为Ru=15Ω，Rv=15Ω，Rw=5Ω，将它们连成星形联结接入线电压为380V的三相四线制电路中，各照明灯的额定电压为220V。试求: （1）各相电流、线电流和中性线电流； （2）若中性线因故断开，U相灯全部关闭，V、W两相灯全部工作，V相和W相电流多大？会出现什么现象？ 22. 某三相异步电动机的铭牌标有：接法，电压。说明它的意义，并回答： （1）此电动机定子绕组的额定电压是多少？ （2）此电动机若要采用降压起动，则起动电压是多少？ 23. 在图所示电路中，发电机每相电压为220V，每盏白炽灯的额定电压都是220V。指出本图连接中的错误，并说明错误的原因。 24. 在三相电路中，什么是功率因数，它为什么重要？请解释。 25. 简述三相对称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。 26. 如图所示为某三相异步电动机的控制电路，请分析电路并回答下列各题 （1）写出低压电器QS、KM、FU对应的中文名称。 （2）SB1、SB2、SB3在电路中起什么作用？ （3）图中自动控制电器有哪些？ （4）该电路实现什么控制？ （5）要实现该电路上述控制，按钮的按下顺序是怎样的？ 27. 一台三相对称负载采用星形连接，接入线电压为380 V的三相对称电源，每相电阻为19 Ω。求负载的相电压、相电流和线电流，并说明三相总有功功率。 28. 简述三相对称正弦交流电路中，负载采用星形连接时线电压、相电压、线电流和相电流之间的关系，并说明负载采用三角形连接时线电压与相电压的关系。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某三相对称负载采用星形连接，接在三相四线制电源上，线电压为 380 V。每相负载阻抗为 ，相电压按 220 V 计算。求：（1）每相阻抗的大小及功率因数；（2）负载的相电流和线电流；（3）负载消耗的三相有功功率；（4）中性线电流。 30. 某三相对称感性负载采用星形连接，电源线电压为380 V，负载每相阻抗的有效值为20 Ω，功率因数为0.8。求：（1）负载的相电压；（2）负载的相电流和线电流；（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. 某机电设备车间采用三相四线制低压供电，配电变压器额定容量为 15 kVA，二次侧线电压为 380 V。一台三相异步电动机的额定输出功率为 7.5 kW，效率为 0.90，功率因数为 0.80。运行中测得电动机金属外壳对地存在漏电现象。（1）计算电动机的输入有功功率、视在功率和线电流。（2）计算变压器二次侧额定电流，并判断该变压器能否满足电动机正常运行的供电要求。（3）针对电动机外壳漏电现象，说明应采取的安全处理措施。 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 $ 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（B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. 我国高压输电线路的电压等级为500 kV时，它指的是（ ） A. 线电压的有效值 B. 相电压的有效值 C. 线电压的最大值 D. 相电压的最大值 【答案】A：线电压的有效值 【解析】输电线路的电压等级通常指三相系统的线电压有效值，因此500 kV表示线电压的有效值。 2. 三相四线制中，中性线断线后，三相纯电阻负载不平衡时，负载电压最高的相是（ ） A. 阻抗最大的相​ B. 阻抗最小的相​ C. 中间阻抗的相​ D. 与阻抗无关​ 【答案】A：阻抗最大的相 【解析】中性线断线后，中性点发生位移，三相负载电压重新分配。对于纯电阻不平衡负载，阻抗越大的相通常分得的电压越高，因此负载电压最高的是阻抗最大的相。 3. 三相不平衡负载是指（ ） （三相不平衡电路向量图） A. 三相阻抗值不相等 B. 三相功率不相等 C. 三相电流不相等 D. 以上都对 【答案】D 4. 三相电源的星形联结指的是（ ） A. 三个相线直接相连 B. 三个相线通过三个电阻相连 C. 三个相线与一个中性线相连 D. 三个相线与三个电容器相连 【答案】C 【解析】三相电源的星形联结是将三个相线的一端连接到公共点，该公共点可引出中性线，因此选C。 5. 三相异步电动机要保持稳定运行，其转差率应（ ） A. 小于临界转差率 B. 等于临界转差率 C. 大于临界转差率 D. 可大可小 【答案】A 【解析】三相异步电动机在临界转差率以内运行时，机械特性具有稳定性，负载变化后能够恢复稳定运行，因此转差率应小于临界转差率。 6. 三相异步电动机采用Y-△降压启动时，启动电流为直接启动的（ ） A. 1/3 B. 1/ C. 1/2 D. 1/4 【答案】A 【解析】Y-△降压启动时，定子每相绕组承受的电压降为直接三角形接法时的1/√3，线路电流又与相电流有关，因此启动线电流为直接启动时的1/3。 7. 三相交流发电机的三相绕组的接线如图所示，各相的电动势相等且为220V，则电压表V的读数是（ ） A. 0 B. 220V C. 380V D. 660V 【答案】C 8. 热继电器的热元件串联在三角形接法的三相异步电动机相电路中，其整定电流应为电动机额定电流的（ ） A. 0.95～1.05倍 B. 1.5～2.5倍 C. 1.5～2倍 D. 0.58倍 【答案】D 【解析】三角形接法时，电动机的线电流是相电流的√3倍。热继电器热元件串联在相电路中，应按电动机额定相电流整定，即约为额定线电流的0.58倍。 9. 对称三相正弦电压的相位彼此相差（ ） 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，相邻相量之间的相位差为，因此选C。 10. 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 11. 三相对称负载采用星形连接时，线电压与相电压的关系是（ ） A. 线电压等于相电压 B. 线电压是相电压的√3倍 C. 相电压是线电压的√3倍 D. 线电压是相电压的3倍 【答案】B 【解析】星形连接的对称三相负载中，线电压的有效值是相电压有效值的√3倍，因此选B。 12. 在对称三相正弦交流电路中，三相有功功率的计算式是（ ） A. P等于U相I相 B. P等于3U线I线 C. P等于√3U线I线cosφ D. P等于U线I线sinφ 【答案】C 【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，因此选C。其他选项分别漏掉了功率因数、三相系数或使用了无功功率中的正弦项。 13. 三相对称负载采用三角形连接时，各相负载承受的电压是（ ） A. 线电压的三分之一 B. 线电压的二分之一 C. 线电压的√3倍 D. 线电压的有效值 【答案】D 【解析】三角形连接时，每一相负载直接接在线电压之间，因此相电压的有效值等于线电压的有效值，选D。 14. 电压互感器的作用是（ ） A. 将大电流转换为小电流 B. 将高电压转换为低电压 C. 保护电路过压 D. 稳定电路电压 【答案】B 15. 某对称三相负载接在线电压为380 V的三相电源上，线电流为5 A，功率因数为0.8，则负载有功功率约为（ ） A. 1.52 kW B. 2.63 kW C. 3.04 kW D. 4.56 kW 【答案】C 【解析】对称三相负载的有功功率为P等于√3U线I线cosφ，代入得到P约为1.732×380×5乘以0.8，结果约为2.63 kW，因此应选B。题目选项中2.63 kW对应计算结果，故答案应为B。 16. 三相感性负载并联电容器进行无功补偿后，在有功功率不变的条件下，电源侧线电流通常会（ ） A. 增大并且功率因数降低 B. 减小并且功率因数提高 C. 保持不变并且功率因数不变 D. 先减小后增大并且功率因数不变 【答案】B 【解析】电容器补偿感性负载所需的部分无功功率，使电源侧无功电流减小。在有功功率不变时，视在功率和线电流减小，功率因数提高，因此选B。 17. 如图所示，已知理想变压器3：1，则原、副边电流分别为（ ） A. 2A；6A B. C. 1A；3A D. 3A；9A 【答案】A 18. 三相四线制供电系统中，若中性线断开，最容易出现的现象是（ ） A. 对称负载相电压全部升高 B. 不对称负载相电压发生偏移 C. 三相电源线电压全部消失 D. 各相负载电流始终保持相等 【答案】B 【解析】中性线断开后，不对称负载的中性点电位会发生偏移，各相负载实际承受的电压可能不再相等，因此选B。 19. 国家规定，三相变压器原绕组采用三角形接法，用______表示。（ ） A. Y B. D C. 2 D. 任意符号 【答案】B 【解析】国家规定三相变压器绕组接法采用大写字母表示，三角形接法用D表示，星形接法用Y表示，因此选B。 20. 用相序表检查三相电源时，主要确定的是三相电压的（ ） A. 有效值大小顺序 B. 频率变化范围 C. 相位先后顺序 D. 负载功率因数 【答案】C 【解析】相序表示三相正弦电压相位依次达到相应状态的先后顺序，常用于判断电动机旋转方向，因此选C。 二、简答题（本大题共8小题，每题3分，共24分） 21. 在三相照明电路中，各相的电阻分别为Ru=15Ω，Rv=15Ω，Rw=5Ω，将它们连成星形联结接入线电压为380V的三相四线制电路中，各照明灯的额定电压为220V。试求: （1）各相电流、线电流和中性线电流； （2）若中性线因故断开，U相灯全部关闭，V、W两相灯全部工作，V相和W相电流多大？会出现什么现象？ 【答案】（1）每相负载所承受的相电压为线电压的，即 220V U相和V相电阻相等，相电流也相等，即 14.67A W相的相电流为： 44A 因为星形接法中或星形联结中相电流等于线电流则： 14.67A 44A 因为照明电路是纯电阻负载,所以相电流与相电压同相，中性线电流为： 作相量图求中性线电流：2Iucos（44-2×14.67×）A=29.33A 与同相位。（如图所示） （2）若中性线断开且U相灯全部关闭,电路则变为与串联到线电压上。 V、W两相流过的电流为： 19A V相和W相的电压分别为: •19x15V=285V •19x5V=95V 由于V相灯泡两端电压超过了它的额定工作电压,所以V相灯泡会烧毁。 W相灯两端电压低于额定电压,不能正常工作,当V相灯烧毁后,V相灯处于开路,则W相灯也处于开路状态。 【解析】(1)小问详解： 见答案 (2)小问详解： 见答案 22. 某三相异步电动机的铭牌标有：接法，电压。说明它的意义，并回答： （1）此电动机定子绕组的额定电压是多少？ （2）此电动机若要采用降压起动，则起动电压是多少？ 【答案】其意义为：当电源线电压为220 V时，电动机定子绕组应接成Δ形；当电源线电压为380 V时，电动机定子绕组应接成Y形。（1）定子绕组每相的额定电压为220 V。（2）若电源线电压为380 V，采用Y形接法起动时，每相定子绕组的起动电压为380/√3=220 V。需要说明的是，该电动机在380 V电源下额定运行应采用Y接法，不能按标准Y-Δ降压起动方式运行；标准Y-Δ起动应选用在电源电压下额定运行接法为Δ的电动机。 【解析】铭牌“Δ/Y、220/380 V”表示：电源线电压为220 V时，定子绕组采用Δ接法；电源线电压为380 V时，定子绕组采用Y接法。两种情况下，每相定子绕组承受的额定电压均为220 V，因此定子绕组每相的额定电压为220 V。若电源线电压为380 V，起动时定子绕组接成Y形，则每相绕组承受的电压为U相=U线/√3=380/√3≈220 V，而不是127 V。由于该电动机在380 V电源下的额定运行接法是Y接法，不能在同一电源电压下采用标准Y-Δ方式起动并切换到Δ运行；标准Y-Δ起动应选用在该电源电压下额定运行接法为Δ的电动机。 23. 在图所示电路中，发电机每相电压为220V，每盏白炽灯的额定电压都是220V。指出本图连接中的错误，并说明错误的原因。 【答案】灯接在两根火线上，电压为380V 开关接在中性线（零线）上 24. 在三相电路中，什么是功率因数，它为什么重要？请解释。 【答案】功率因数是有功功率P与视在功率S之比，即λ=P/S。在正弦交流电路中，功率因数等于功率因数角φ的余弦，即λ=cosφ。功率因数反映了视在功率被有效利用的程度。功率因数较低时，在传输相同有功功率的条件下，线路电流较大，会增大线路损耗和电压降，降低供电设备的利用率，并增加电网负担；功率因数接近1时，线路电流较小，供电系统的效率和设备利用率较高。因此，通常可通过合理选择设备、补偿无功功率等方式提高功率因数。 【解析】功率因数定义为有功功率P与视在功率S之比：λ=P/S。在正弦交流电路中，视在功率S=UI，有功功率P=UIcosφ，因此λ=cosφ。功率因数越低，在传输相同有功功率时所需的电流越大，线路和变压器中的铜耗、线路电压降及设备容量占用也越大，供电设备利用率降低；功率因数接近1时，电流较小，系统损耗较低、供电能力利用率较高。因此，功率因数是评价交流电能利用程度和供电系统运行经济性的重要指标，通常可采用并联电容器等无功补偿装置进行改善。 25. 简述三相对称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，线电压是相电压的√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，线电流是相电流的√3倍。 （3）上述关系适用于三相对称负载，电压和电流均指有效值。 【解析】本题考查三相对称负载两种基本连接方式的相量关系。答题时应分别说明星形连接和三角形连接中的电压、电流关系，并注意这些结论以对称负载和有效值为条件。 26. 如图所示为某三相异步电动机的控制电路，请分析电路并回答下列各题 （1）写出低压电器QS、KM、FU对应的中文名称。 （2）SB1、SB2、SB3在电路中起什么作用？ （3）图中自动控制电器有哪些？ （4）该电路实现什么控制？ （5）要实现该电路上述控制，按钮的按下顺序是怎样的？ 【答案】（1）刀开关、接触器、熔断器 （2）正转启动、反转启动、停止 （3）KM、FR （4）三相异步电机连续运行和正反转联锁 （5）SB1、SB3、SB2 27. 一台三相对称负载采用星形连接，接入线电压为380 V的三相对称电源，每相电阻为19 Ω。求负载的相电压、相电流和线电流，并说明三相总有功功率。 【答案】（1）星形连接时，相电压为线电压除以√3，即380 V除以√3，约为219.4 V。 （2）每相电流为相电压除以每相电阻，即219.4 V除以19 Ω，约为11.55 A；星形连接时线电流等于相电流，所以线电流约为11.55 A。 （3）该负载为纯电阻负载，功率因数为1，三相总有功功率为3乘以相电压乘以相电流，约为7.60 kW。 【解析】本题综合考查星形连接的电压、电流关系以及三相有功功率计算。先由线电压求相电压，再利用欧姆定律求相电流，最后利用星形连接的线电流关系和三相功率公式求总有功功率。 28. 简述三相对称正弦交流电路中，负载采用星形连接时线电压、相电压、线电流和相电流之间的关系，并说明负载采用三角形连接时线电压与相电压的关系。 【答案】（1）星形连接时，线电压的有效值是相电压有效值的√3倍，线电压在相位上超前对应相电压；线电流等于相电流。 （2）三角形连接时，线电压等于相电压；线电流的有效值是相电流有效值的√3倍，线电流在相位上滞后对应相电流。 （3）上述关系适用于三相对称正弦交流电路，并以有效值表示电压和电流。 【解析】本题考查三相对称负载星形连接和三角形连接时线量与相量之间的基本关系。星形连接的关键是线电流等于相电流，三角形连接的关键是线电压等于相电压，同时应注意√3倍关系及相位差所对应的连接方式。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某三相对称负载采用星形连接，接在三相四线制电源上，线电压为 380 V。每相负载阻抗为 ，相电压按 220 V 计算。求：（1）每相阻抗的大小及功率因数；（2）负载的相电流和线电流；（3）负载消耗的三相有功功率；（4）中性线电流。 【答案】（1），功率因数 ，负载呈感性。（2）相电流 ；星形连接时线电流 。（3） ，即 。（4）三相负载对称，中性线电流为 。 【解析】（1）阻抗大小由直角三角形关系计算，功率因数为电阻与阻抗之比。（2）星形连接时线电流等于相电流。（3）三相有功功率按 计算。（4）对称负载的三相电流矢量和为零。 30. 某三相对称感性负载采用星形连接，电源线电压为380 V，负载每相阻抗的有效值为20 Ω，功率因数为0.8。求：（1）负载的相电压；（2）负载的相电流和线电流；（3）三相负载消耗的有功功率。 【答案】（1）星形连接时，相电压为 U相＝U线／√3＝380／√3≈219.4 V。 （2）相电流为 I相＝U相／Z相＝219.4／20≈10.97 A。星形连接时线电流等于相电流，因此线电流约为10.97 A。 （3）三相有功功率为 P＝√3U线I线cosφ＝√3×380×10.97×0.8≈5771 W，即约5.77 kW。 【解析】（1）三相对称负载采用星形连接时，线电压是相电压的√3倍，因此用线电压除以√3可得相电压。 （2）根据相电流等于相电压除以每相阻抗求得相电流，星形连接时线电流与相电流数值相等。 （3）三相对称负载的有功功率采用 P＝√3U线I线cosφ 计算，代入线电压、线电流和功率因数可得约5.77 kW。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题6分，共6分） 31. 某机电设备车间采用三相四线制低压供电，配电变压器额定容量为 15 kVA，二次侧线电压为 380 V。一台三相异步电动机的额定输出功率为 7.5 kW，效率为 0.90，功率因数为 0.80。运行中测得电动机金属外壳对地存在漏电现象。（1）计算电动机的输入有功功率、视在功率和线电流。（2）计算变压器二次侧额定电流，并判断该变压器能否满足电动机正常运行的供电要求。（3）针对电动机外壳漏电现象，说明应采取的安全处理措施。 【答案】（1）输入有功功率：。视在功率：。线电流： 。（2）变压器二次侧额定电流： 。由于电动机线电流约为 15.83 A，小于变压器额定电流 22.80 A，且所需视在功率 10.42 kVA 小于变压器额定容量 15 kVA，因此能够满足正常运行要求。（3）立即切断电动机电源，禁止带电运行；检查电动机绕组、接线端子和电缆绝缘状况，测量绝缘电阻并排除漏电故障；电动机金属外壳应可靠接保护线，并配置符合要求的过载、短路和漏电保护装置。检修和送电前必须确认绝缘及接地保护合格。 【解析】输入有功功率8.33 kW，视在功率S=8.33/0.80=10.42 kVA，线电流I=S×103/(√3×380)=15.83 A。变压器额定电流√3×380)=22.80 A，因电动机所需容量和电流均未超过额定值，能满足运行要求。外壳漏电应立即断电，检查并修复绝缘，可靠接保护线，完善漏电、短路及过载保护，确认合格后方可送电。 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 $