第5卷 三相异步电动机控制（A卷） 山东省（春季高考）《电气控制线路安装与检修》（高教版·第4版） 单元过关卷

山东省（春季高考）电气技术类 《电气控制线路安装与检修》（高教版·第4版） 三相异步电动机控制（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. 三相异步电动机的定子绕组由几个在空间上互差电角度的绕组组成？（ ） A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个 【答案】C 【解析】三相异步电动机的定子绕组由三个在空间上互差电角度的绕组组成，以产生旋转磁场。 2. 在三相异步电动机点动与连续运行控制线路中，接触器的常开辅助触点通常与启动按钮并联，其主要作用是（ ） A. 实现电动机的短路保护功能 B. 使接触器线圈保持持续得电 C. 限制电动机的启动电流大小 D. 实现电动机的过载保护功能 【答案】B 【解析】接触器常开辅助触点与启动按钮并联后，接触器吸合时该触点闭合，使线圈在松开启动按钮后仍能保持得电，从而实现连续运行。短路保护由熔断器或断路器承担，过载保护通常由热继电器承担。 3. 三相异步电动机的外形通常与其_____相关。（ ） A. A：转速 B. B：电流 C. C：功率等级 D. D：频率 【答案】C 【解析】三相异步电动机的外形尺寸通常与其额定功率等级相关。一般来说，额定功率越大，电动机的机座号和外形尺寸也越大，因此选C。 4. 三相异步电动机的转差率s的计算公式为（ ） A. A： B. B： C. C： D. D： 【答案】A： 【解析】转差率表示同步转速与转子转速之差占同步转速的百分比，其计算公式为。其中，为同步转速，n为转子转速。因此选A。 5. 三相异步电动机的转子绕组通常采用（ ） A. 单层绕组 B. 双层绕组 C. 鼠笼式绕组 D. 波绕组 【答案】C 【解析】三相异步电动机转子绕组分为鼠笼式和绕线式两类，其中鼠笼式绕组结构简单、制造方便、成本低廉，是工业生产中应用最广泛的转子绕组形式。单层绕组、双层绕组、波绕组多应用于定子绕组或其他类型电机，故本题选C。 6. 三相异步电动机运行过程中发生过载，热继电器达到整定动作值后，其串接在控制回路中的常闭触点将（ ） A. 闭合并接通接触器线圈回路 B. 断开并切断接触器线圈回路 C. 闭合并接通电动机主回路 D. 断开并切断电动机主回路 【答案】B 【解析】电动机过载时，热继电器动作，其常闭触点断开，切断接触器线圈的控制回路，使接触器释放并断开电动机主回路。热继电器主要用于过载保护，不能直接代替主回路中的短路保护电器。 7. 点动控制电路中，使接触器线圈得电的操作条件是（ ） A. 按下启动按钮 B. 松开启动按钮 C. 热继电器触点闭合 D. 停止按钮常开触点闭合 【答案】A 【解析】在控制电路及热继电器等保护触点均正常闭合的条件下，按下启动按钮，接触器线圈得电，主触点闭合，电动机启动；松开启动按钮后，线圈失电，主触点断开，电动机停止。因此，题目所问的操作条件是按下启动按钮，选A。 8. 三相电源相序调整需改变_____的接线顺序（ ） A. 任意一相 B. 任意两相 C. 全部三相 D. 零线与地线 【答案】B 【解析】对调任意两相即可改变相序。 9. Y-△降压启动适用于哪种接法的电动机（ ） A. Y形接法 B. △形接法 C. 任意接法 D. 双星形接法 【答案】B 【解析】Y-△降压启动适用于定子绕组△接法的电机。 10. 三相交流发电机的三相绕组接线如图所示，各相电动势相等且为E，则电压表的读数为（ ） A. 0 B. E C. D. 2E 【答案】B 【解析】三相交流发电机三相绕组作星形连接时，电压表接在相线上测量的是相电压，因此读数为E。 11. 顺序控制电路中，控制电路相对于主电路通常具有的特点是（ ） A. A：控制电路电压低 B. B：控制电路电流大 C. C：控制电路直接驱动电动机 D. D：主电路包含熔断器 【答案】A 【解析】控制电路主要用于发出控制指令和控制接触器、继电器等元件，通常采用较低电压、较小电流；主电路则承担电动机运行电流，电流较大。因此在修正后的选项中，选A。 12. 两地控制电路中，通常采用什么方法实现两地均可控制？（ ） A. A：使用相同的控制电缆 B. B：定期检查控制电缆状态 C. C：将两地启动按钮并联、停止按钮串联 D. D：无需特别措施 【答案】C 【解析】两地控制电路要求任一地点均能启动或停止电动机。通常将两地的启动按钮常开触点并联，使任一启动按钮按下时接触器线圈均可得电；将两地的停止按钮常闭触点串联，使任一停止按钮按下时控制回路均能断开。因此选C。 13. 欲使接触器KM1动作后接触器KM2才能动作，需要（ ） A. 在KM1的线圈回路中串入KM2的常开触点 B. 在KM1的线圈回路中串入KM2的常闭触点 C. 在KM2的线圈回路中串入KM1的常开触点 D. 在KM2的线圈回路中串入 KM1的常闭触点 【答案】C 【解析】欲使接触器KMI动作后接触器KM2才能动作，需要在KM2的线圈回路中串入KM1的常开触点 14. 电动机调速控制中，电流异常增大可能会导致哪些问题？（ ） A. 电机过载 B. 电机缺相 C. 电机过热 D. 所有上述问题 【答案】C 【解析】电流异常增大说明电动机可能处于过载等异常运行状态。电流过大将使绕组铜耗增加，导致电动机温升过高，严重时会损坏绝缘。因此，最直接、最典型的问题是电机过热。缺相通常是造成电流异常和三相电流不平衡的故障原因，而不是电流异常增大必然导致的结果，所以选C。 15. 以下属于制动作用的是（ ） A. 改变电动机转向 B. 使电动机迅速停止转动 C. 提高电动机效率 D. 增大电动机转矩 【答案】B 【解析】制动主要作用是使电动机快速停止转动，改变转向一般通过改变电源相序实现，制动与提高效率、增大转矩无关。 16. 双速电机属于异步电机的______调速方法。（ ） A. 转差率 B. 变频 C. 变极 D. 其他 【答案】C 【解析】双速电机通过改变电机绕组的极对数实现调速，属于变极调速方法。变极调速通过改变定子绕组的连接方式，调整同步转速，从而实现调速。 17. 在能耗制动中，制动电阻的作用是？（ ） A. 增大电动机的转矩 B. 减小电动机的电流 C. 消耗电动机的动能 D. 改变电动机的转向 【答案】C 【解析】在能耗制动中，制动电阻用于消耗电动机的动能，将电动机的动能转化为热能。 18. 变频器多转速控制电路中，反馈传感器的作用是（ ） A. 监测电机的温度 B. 检测电机的输出功率 C. 检测转速偏差 D. 测量电机的转速 【答案】D 【解析】反馈传感器通常用于测量电机的转速，以实现闭环控制。 19. 变频器控制电路中，采用的最常见的电机控制算法是什么（ ） A. PID控制 B. 矢量控制 C. 直接转矩控制 D. 反馈控制 【答案】B 【解析】矢量控制是一种高级的电机控制算法，可以精确控制电机的转速和转矩。 20. 在变频器多转速控制电路中，若调节输入电压，通常会对电机的何种性能产生影响（ ） A. 转速 B. 功率 C. 温度 D. 电流 【答案】B 【解析】调节输入电压通常会影响电机的功率输出。 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 21. 一台三相异步电动机，额定转速为1440r/min，它的旋转磁场转速为多少？定子绕组有几个磁极？转差率为多少？ 【答案】1500 四极 4% 【解析】按三相异步电动机通常使用的50 Hz电源计算。旋转磁场同步转速为 n0=60f/p，其中f为电源频率，p为磁极对数。额定转速1440 r/min接近1500 r/min，因此同步转速应为1500 r/min。由1500=60×50/p，得p=2，即磁极数为2p=4极。转差率为s=(n0-nN)/n0×100%=(1500-1440)/1500×100%=4%。所以，旋转磁场转速为1500 r/min，定子绕组有4极，转差率为4%。若电源频率不是50 Hz，则应根据实际频率重新计算。 22. 简述什么是联锁控制？ 【答案】通过接触器辅助常闭触点串联对方线圈回路，防止两个接触器同时得电的保护措施。 【解析】联锁控制是利用一个接触器的辅助常闭触点串联在另一个接触器的线圈回路中，使两个接触器不能同时得电。例如，正转接触器的常闭辅助触点串联在反转接触器线圈回路中，反转接触器的常闭辅助触点串联在正转接触器线圈回路中。当一个接触器得电吸合时，其常闭辅助触点断开对方线圈回路，从而防止两个接触器同时得电，避免主电路发生相间短路。 23. 什么叫自锁控制？试分析如图所示的控制电路能否实现自锁控制？若不能，会出现什么现象？ 【答案】1.利用接触器自身常开辅助触头而使线圈保持通电的效果称为自锁控制。图（b）按下按钮S将出现短路现象：图（c）、（d）只能实现点动控制。 24. 设计某机床的液压泵电动机和主电机的运行方案，要求如下： （1）必须先启动，然后才能启动。 （2）可以单独停转。 （3）停转时，也应自动停转。 25. 试设计一三相异步电动机控制电路，控制要求：电动机、顺序启动，逆序停止。并叙述其工作原理。 【答案】合上QS，按下S，K线圈得电，K主触点闭合，常开辅助触点闭合，实现自锁，电动机启动；再按下S，K线圈得电，K主触点闭合，常开辅助触点闭合，实现自锁，电动机启动；按下S，K线圈失电，主触点断开，常开辅助触点断开，电动机停止，再按下S，K线圈失电，主触点断开，常开辅助触点断开，停止。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 26. 一台三相异步电动机的定子每相阻抗为 ，电源线电压为 。电动机采用三角形接法直接起动，采用星形接法降压起动时，定子阻抗不变。忽略电动机起动过程中的暂态影响，计算：（1）三角形接法直接起动时的线电流。（2）星形接法降压起动时的线电流。（3）星形降压起动时线电流相对于三角形直接起动时的降低百分比。 【答案】（1）三角形接法时， 为 ，：，得 ：；线电流 ：，得 。（2）星形接法时，：，得 ；线电流 ：：，得 。（3）降低百分比：。 【解析】三角形接法中绕组承受线电压，线电流为相电流的 倍；星形接法中绕组电压降为原来的 ，线电流为三角形直接起动电流的三分之一，因此降低约 。 27. 一台四极三相异步电动机额定频率为 ，额定转速为 。采用变频器供电，要求变频器按恒压频比控制。假定电动机在相同负载下运行时，转差频率保持为 ，额定线电压为 。当变频器输出频率调节为 时，计算：（1）额定运行时的同步转速，并验证额定转差频率。（2）变频器应输出的线电压。（3）电动机在 下的同步转速和实际转速。 【答案】（1）同步转速 ：，得 ：。转差频率：：，得 ：。（2）恒压频比下，输出电压 ：。（3）同步转速 ：；实际转速 ：。 【解析】四极电动机同步转速按 ： 计算。恒压频比控制使电压随频率成比例变化；实际转速还需扣除转差频率对应的转速，故为 。 28. 一台三相异步电动机额定输出机械功率为 ，额定线电压为 ，效率为 ，功率因数为 。电动机由接触器和热继电器控制，按现场规定将热继电器整定电流设为额定电流的 倍。计算：（1）电动机的额定输入有功功率和额定线电流。（2）热继电器的整定电流。（3）电动机连续运行 时的输入电能。 【答案】（1）输入有功功率 ：，得 ：。额定线电流 ：，得 ：。（2）整定电流 ：，得 ，可整定为约 。（3）输入电能 ：，得 ：。 【解析】先用效率由输出功率求输入功率，再依据三相有功功率公式求额定电流。热继电器按规定倍数整定，运行电能等于输入功率与运行时间的乘积。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题7分，共7分） 29. 某生产线采用一台三相异步电动机驱动输送设备。电动机铭牌参数为：额定功率 PN＝15 kW，额定电压 UN＝380 V，效率 η＝0.90，功率因数 cosφ＝0.84。该电动机采用星—三角降压起动，实测直接起动电流约为额定电流的 6.5 倍。生产工艺要求起动时线路电流不超过额定电流的 2.5 倍，且电动机具有六个出线端子，输送带空载起动。控制系统采用 PLC 控制主接触器、星形接触器和三角形接触器。（1）计算电动机的额定线电流，并计算采用星形接法起动时的线路起动电流。取 ＝1.732，结果保留一位小数。（2）根据计算结果判断该电动机采用星—三角起动是否满足线路电流要求，并说明该起动方式还应具备哪些基本条件。（3）分析 PLC 控制星—三角起动线路时，主接触器、星形接触器和三角形接触器之间应采取哪些电气控制措施，以保证转换过程安全可靠。 【答案】（1）额定线电流：IN＝PN／（ηcosφ）＝15000／（1.732×380×0.90×0.84）＝30.1 A。直接起动电流：ID＝6.5IN＝6.5×30.1＝195.7 A。星形起动电流：IY＝ID／3＝195.7／3＝65.2 A。（2）IY／IN＝65.2／30.1≈2.2＜2.5，因此满足线路电流要求。电动机应具有六个出线端子，额定运行接法应为三角形；起动时负载转矩不能过大，且应在转速达到要求后及时转换为三角形运行。（3）主接触器吸合后，星形接触器才能吸合；星形接触器断开并经过必要的转换延时后，三角形接触器才能吸合。星形接触器与三角形接触器必须设置常闭辅助触点电气互锁，并宜加装机械互锁。PLC 程序应设置起动、停止、过载和转换状态联锁，禁止两者同时接通；发生过载或故障时应立即断开主接触器。 【解析】（1）先按三相功率公式求额定电流，再根据直接起动电流倍数和星形起动电流为三角形直接起动电流的三分之一，依次求得 30.1 A 和 65.2 A。（2）星形起动电流约为额定电流的 2.2 倍，低于限制值；但该方式适用于六端子、三角形运行且起动负载较轻的电动机。（3）PLC 控制的核心是接触器互锁、转换延时和故障保护，防止星形与三角形接触器同时接通造成相间短路。 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）电气技术类 《电气控制线路安装与检修》（高教版·第4版） 三相异步电动机控制（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. 三相异步电动机的定子绕组由几个在空间上互差电角度的绕组组成？（ ） A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个 2. 在三相异步电动机点动与连续运行控制线路中，接触器的常开辅助触点通常与启动按钮并联，其主要作用是（ ） A. 实现电动机的短路保护功能 B. 使接触器线圈保持持续得电 C. 限制电动机的启动电流大小 D. 实现电动机的过载保护功能 3. 三相异步电动机的外形通常与其_____相关。（ ） A. A：转速 B. B：电流 C. C：功率等级 D. D：频率 4. 三相异步电动机的转差率s的计算公式为（ ） A. A： B. B： C. C： D. D： 5. 三相异步电动机的转子绕组通常采用（ ） A. 单层绕组 B. 双层绕组 C. 鼠笼式绕组 D. 波绕组 6. 三相异步电动机运行过程中发生过载，热继电器达到整定动作值后，其串接在控制回路中的常闭触点将（ ） A. 闭合并接通接触器线圈回路 B. 断开并切断接触器线圈回路 C. 闭合并接通电动机主回路 D. 断开并切断电动机主回路 7. 点动控制电路中，使接触器线圈得电的操作条件是（ ） A. 按下启动按钮 B. 松开启动按钮 C. 热继电器触点闭合 D. 停止按钮常开触点闭合 8. 三相电源相序调整需改变_____的接线顺序（ ） A. 任意一相 B. 任意两相 C. 全部三相 D. 零线与地线 9. Y-△降压启动适用于哪种接法的电动机（ ） A. Y形接法 B. △形接法 C. 任意接法 D. 双星形接法 10. 三相交流发电机的三相绕组接线如图所示，各相电动势相等且为E，则电压表的读数为（ ） A. 0 B. E C. D. 2E 11. 顺序控制电路中，控制电路相对于主电路通常具有的特点是（ ） A. A：控制电路电压低 B. B：控制电路电流大 C. C：控制电路直接驱动电动机 D. D：主电路包含熔断器 12. 两地控制电路中，通常采用什么方法实现两地均可控制？（ ） A. A：使用相同的控制电缆 B. B：定期检查控制电缆状态 C. C：将两地启动按钮并联、停止按钮串联 D. D：无需特别措施 13. 欲使接触器KM1动作后接触器KM2才能动作，需要（ ） A. 在KM1的线圈回路中串入KM2的常开触点 B. 在KM1的线圈回路中串入KM2的常闭触点 C. 在KM2的线圈回路中串入KM1的常开触点 D. 在KM2的线圈回路中串入 KM1的常闭触点 14. 电动机调速控制中，电流异常增大可能会导致哪些问题？（ ） A. 电机过载 B. 电机缺相 C. 电机过热 D. 所有上述问题 15. 以下属于制动作用的是（ ） A. 改变电动机转向 B. 使电动机迅速停止转动 C. 提高电动机效率 D. 增大电动机转矩 16. 双速电机属于异步电机的______调速方法。（ ） A. 转差率 B. 变频 C. 变极 D. 其他 17. 在能耗制动中，制动电阻的作用是？（ ） A. 增大电动机的转矩 B. 减小电动机的电流 C. 消耗电动机的动能 D. 改变电动机的转向 18. 变频器多转速控制电路中，反馈传感器的作用是（ ） A. 监测电机的温度 B. 检测电机的输出功率 C. 检测转速偏差 D. 测量电机的转速 19. 变频器控制电路中，采用的最常见的电机控制算法是什么（ ） A. PID控制 B. 矢量控制 C. 直接转矩控制 D. 反馈控制 20. 在变频器多转速控制电路中，若调节输入电压，通常会对电机的何种性能产生影响（ ） A. 转速 B. 功率 C. 温度 D. 电流 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 21. 一台三相异步电动机，额定转速为1440r/min，它的旋转磁场转速为多少？定子绕组有几个磁极？转差率为多少？ 22. 简述什么是联锁控制？ 23. 什么叫自锁控制？试分析如图所示的控制电路能否实现自锁控制？若不能，会出现什么现象？ 24. 设计某机床的液压泵电动机和主电机的运行方案，要求如下： （1）必须先启动，然后才能启动。 （2）可以单独停转。 （3）停转时，也应自动停转。 25. 试设计一三相异步电动机控制电路，控制要求：电动机、顺序启动，逆序停止。并叙述其工作原理。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 26. 一台三相异步电动机的定子每相阻抗为 ，电源线电压为 。电动机采用三角形接法直接起动，采用星形接法降压起动时，定子阻抗不变。忽略电动机起动过程中的暂态影响，计算：（1）三角形接法直接起动时的线电流。（2）星形接法降压起动时的线电流。（3）星形降压起动时线电流相对于三角形直接起动时的降低百分比。 27. 一台四极三相异步电动机额定频率为 ，额定转速为 。采用变频器供电，要求变频器按恒压频比控制。假定电动机在相同负载下运行时，转差频率保持为 ，额定线电压为 。当变频器输出频率调节为 时，计算：（1）额定运行时的同步转速，并验证额定转差频率。（2）变频器应输出的线电压。（3）电动机在 下的同步转速和实际转速。 28. 一台三相异步电动机额定输出机械功率为 ，额定线电压为 ，效率为 ，功率因数为 。电动机由接触器和热继电器控制，按现场规定将热继电器整定电流设为额定电流的 倍。计算：（1）电动机的额定输入有功功率和额定线电流。（2）热继电器的整定电流。（3）电动机连续运行 时的输入电能。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题7分，共7分） 29. 某生产线采用一台三相异步电动机驱动输送设备。电动机铭牌参数为：额定功率 PN＝15 kW，额定电压 UN＝380 V，效率 η＝0.90，功率因数 cosφ＝0.84。该电动机采用星—三角降压起动，实测直接起动电流约为额定电流的 6.5 倍。生产工艺要求起动时线路电流不超过额定电流的 2.5 倍，且电动机具有六个出线端子，输送带空载起动。控制系统采用 PLC 控制主接触器、星形接触器和三角形接触器。（1）计算电动机的额定线电流，并计算采用星形接法起动时的线路起动电流。取 ＝1.732，结果保留一位小数。（2）根据计算结果判断该电动机采用星—三角起动是否满足线路电流要求，并说明该起动方式还应具备哪些基本条件。（3）分析 PLC 控制星—三角起动线路时，主接触器、星形接触器和三角形接触器之间应采取哪些电气控制措施，以保证转换过程安全可靠。 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 $