内容正文:
山东省(春季高考)机电技术类
《电气控制线路安装与检修》(高教版·第4版)
常用低压电器(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. 熔断器和低压断路器的外观有何不同( )
A. 熔断器体积较大
B. 低压断路器体积较大
C. 外观差异不大
D. 以上都不对
2. 下列低压电器中,主要承担短路保护作用的是( )
A. 熔断器,承担短路保护
B. 热继电器,承担过载保护
C. 接触器,承担电路控制
D. 按钮开关,承担指令输入
3. 接触器线圈两端并联二极管的作用是( )
A. 限流
B. 分压
C. 续流灭弧
D. 整流
4. 用于频繁接通和断开主电路,并能实现远距离控制的电器是( )
A. 刀开关
B. 负荷开关
C. 低压断路器
D. 交流接触器
5. 交流接触器的辅助触头只能接在( )
A. 主电路
B. 控制电路
C. 主、控制电路
D. 其他电路
6. 过载继电器在PLC系统中的作用是( )
A. 监测系统运行状态
B. 提高系统运行速度
C. 检测系统过载并保护设备
D. 控制系统输入输出
7. 时间继电器的延时触点分为延时闭合和_____两类( )
A. 延时断开
B. 瞬时闭合
C. 瞬时断开
D. 永久闭合
8. 时间继电器图形符号中,延时断开的常闭触点的图形符号是在常闭触点符号基础上( )
A. 加一个半圆
B. 加一个斜线
C. 加一个箭头
D. 加一个圆圈
9. 在一个控制电路中,需要实现设备运行一段时间后自动停止,应选用( )
A. 通电延时型时间继电器
B. 断电延时型时间继电器
C. 两种都可以
D. 两种都不行
10. 在电气控制线路中,用于隔离电源,保证检修安全的设备是( )
A. 负荷开关
B. 隔离开关
C. 空气断路器
D. 交流接触器
11. 在三相异步电动机控制线路中,热继电器主要用于防止电动机发生( )
A. 长期过载运行
B. 瞬时短路运行
C. 电源漏电运行
D. 电压升高运行
12. 熔断器和低压断路器在保护电路方面的原理有何不同( )
A. 熔断器:熔化熔丝切断电路;低压断路器:断开触点切断电路
B. 熔断器:切断触点切断电路;低压断路器:熔化熔丝切断电路
C. 熔断器、低压断路器:保护电路原理相同
D. 上述说法均不正确
13. 在电路的保护设置中,何谓过流保护( )
A. 防止电流过大
B. 控制电压
C. 提高电路的电阻
D. 防止短路
14. 在电路中设置热继电器的主要目的是什么?( )
A. 提高电路效率
B. 防止电机过载
C. 降低电路成本
D. 增加电机转速
15. 在自动控制电路中,如果想要改变电机的转向,应该对哪个元件进行操作( )
A. 电容器
B. 二极管
C. 控制器
D. 继电器
16. 低压断路器在控制线路中的主要作用是( )
A. 接通分断电路并提供保护
B. 检测调节线路工作温度
C. 变换稳定电源输出电压
D. 发出控制设备运行指令
17. 下列低压电器中,能够在电路发生过载时自动切断电路的是( )
A. 熔断器
B. 按钮
C. 中间继电器
D. 热继电器
18. 以下哪种情况最可能导致熔断器熔断( )
A. 电路过载
B. 电路电压降低
C. 电路频率变化
D. 电路功率因数提高
19. 时间继电器的主要作用是什么?( )
A. 延时接通电路
B. 瞬时切断电路
C. 过载保护
D. 短路保护
20. 下列属于控制电器的是( )
A. 熔断器
B. 接触器
C. 刀开关
D. 断路器
二、简答题(本大题共4小题,每题3分,共12分)
21. 请画出通电延时型时间继电器延时闭合的常开触点和延时断开的常闭触点的图形符号,并写出相应的文字符号。
22. 接触器是什么电器?
23. 请绘制速度继电器的图形符号,并写出其文字符号。
24. 简述时间继电器的原理
三、计算题(本大题共3小题,每题6分,共18分)
25. 某三相异步电动机额定功率为 7.5 kW,额定电压为 380 V,效率为 90%,功率因数为 0.85。电动机采用熔断器作短路保护,规定熔断器额定电流不小于电动机额定电流的 1.8 倍。现有 25 A、32 A、40 A 三种规格可供选择。(1)计算电动机的额定电流。(2)计算熔断器的最小额定电流,并选择合适的熔断器规格。
26. 某三相异步电动机额定功率为 11 kW,额定电压为 380 V,效率为 88%,功率因数为 0.82。电动机由交流接触器和热继电器控制,热继电器整定电流按电动机额定电流的 0.95~1.05 倍确定,现有 20~25 A 规格的热继电器。(1)计算电动机的额定电流。(2)计算热继电器允许的整定电流范围,并确定整定值。(3)若运行电流达到 24.8 A,计算其相对于整定值的超出百分数。
27. 某三相低压配电箱同时向一台 12 kW 电热设备和一台 5.5 kW 三相异步电动机供电,电源电压为 380 V。电热设备功率因数取 1,电动机效率为 85%,功率因数为 0.80。设计规定,低压断路器额定电流不小于总工作电流的 1.1 倍,现有 32 A、40 A、50 A 三种规格。断路器安装点的等效相电阻为 0.12 Ω,要求断路器额定短路分断能力大于计算短路电流,现有 4.5 kA 和 6 kA 两种规格。(1)分别计算电热设备和电动机的工作电流。(2)计算配电箱总工作电流及断路器的最小额定电流,选择断路器额定电流。(3)计算安装点的单相短路电流,并选择合适的额定短路分断能力。
四、综合应用题(本大题共2小题,共10分)
28.(3分)某车间使用一台三相异步电动机驱动冷却泵,电动机额定输出功率为 7.5 kW,额定电压为 380 V,效率为 85%,功率因数为 0.80。控制柜中拟选用交流接触器和低压断路器对电动机进行控制与保护。已知选型要求为:交流接触器额定工作电流不小于电动机额定电流的 1.10 倍,低压断路器额定电流不小于电动机额定电流的 1.25 倍。现有交流接触器额定工作电流为 18 A 和 25 A,低压断路器额定电流为 20 A 和 25 A。(1)计算电动机的额定电流,并写出计算过程,结果保留两位小数。(2)根据给定选型要求,分别选择合适的交流接触器和低压断路器。(3)若电动机运行时低压断路器频繁跳闸,但用钳形电流表测得三相运行电流均约为 16.8 A,分析可能原因,并提出两项检查或改进措施。
29.(7分)某自动送料装置采用 24 V 直流控制回路。控制柜内有 3 只交流接触器线圈,每只线圈额定功率为 6 W;1 只中间继电器线圈额定功率为 1.2 W;1 只指示灯功率为 0.5 W。设计规定,控制回路熔断器的额定电流应不小于所有同时工作的控制元件总电流的 1.25 倍。现有 1 A 和 2 A 两种熔断器可供选择。设备运行一段时间后,接触器出现吸合不牢、反复释放现象,测得控制变压器二次侧电压由空载 24 V 降至带载 18 V。(1)计算控制回路的总工作电流及熔断器的最小额定电流,并选择合适的熔断器。(2)根据接触器的工作现象和测量结果,判断控制回路是否存在异常,并说明主要原因。(3)说明检修时对熔断器、中间继电器和交流接触器应分别重点检查的内容。
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山东省(春季高考)机电技术类
《电气控制线路安装与检修》(高教版·第4版)
常用低压电器(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. 熔断器和低压断路器的外观有何不同( )
A. 熔断器体积较大
B. 低压断路器体积较大
C. 外观差异不大
D. 以上都不对
【答案】C
【解析】C.熔断器和低压断路器的外观差异不大,
2. 下列低压电器中,主要承担短路保护作用的是( )
A. 熔断器,承担短路保护
B. 热继电器,承担过载保护
C. 接触器,承担电路控制
D. 按钮开关,承担指令输入
【答案】A
【解析】熔断器在电路发生短路或严重过电流时熔体迅速熔断,从而切断故障电路,主要用于短路保护。热继电器主要用于过载保护,接触器用于频繁接通和分断主电路,按钮开关用于发出控制指令。
3. 接触器线圈两端并联二极管的作用是( )
A. 限流
B. 分压
C. 续流灭弧
D. 整流
【答案】C
【解析】接触器线圈为感性负载,断电瞬间会产生高感应电动势,可能击穿控制电路元件。并联二极管可提供续流回路,消耗感应电动势,起到灭弧、保护元件的作用,该二极管称为续流二极管,故本题选C。
4. 用于频繁接通和断开主电路,并能实现远距离控制的电器是( )
A. 刀开关
B. 负荷开关
C. 低压断路器
D. 交流接触器
【答案】D
【解析】交流接触器利用电磁力驱动主触头通断,主触头具有较大的额定电流,并配有灭弧装置,适用于频繁操作。其线圈可由按钮、继电器等小电流控制电路控制,从而实现用低压小电流信号远距离控制低压大电流主电路,故本题选D。
5. 交流接触器的辅助触头只能接在( )
A. 主电路
B. 控制电路
C. 主、控制电路
D. 其他电路
【答案】B
【解析】交流接触器的辅助触头额定电流较小,主要用于控制电路,可实现自锁、联锁、信号指示等功能,不能用来接通或分断主电路。因此本题选B。
6. 过载继电器在PLC系统中的作用是( )
A. 监测系统运行状态
B. 提高系统运行速度
C. 检测系统过载并保护设备
D. 控制系统输入输出
【答案】C
【解析】过载继电器用于检测电动机或设备是否发生过载。当检测到过载时,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主电路,从而保护设备。因此本题选C。
7. 时间继电器的延时触点分为延时闭合和_____两类( )
A. 延时断开
B. 瞬时闭合
C. 瞬时断开
D. 永久闭合
【答案】A
【解析】时间继电器的延时触点按动作特性可分为延时闭合触点和延时断开触点两类。题干中“延时闭合和_____两类”的空格应填“延时断开”,对应选项A;瞬时触点没有延时特性,永久闭合触点也不属于延时触点。因此本题选A。
8. 时间继电器图形符号中,延时断开的常闭触点的图形符号是在常闭触点符号基础上( )
A. 加一个半圆
B. 加一个斜线
C. 加一个箭头
D. 加一个圆圈
【答案】C
【解析】延时断开的常闭触点图形符号是在常闭触点符号的基础上增加一个表示延时动作方向的箭头,因此对应选项C,本题选C。
9. 在一个控制电路中,需要实现设备运行一段时间后自动停止,应选用( )
A. 通电延时型时间继电器
B. 断电延时型时间继电器
C. 两种都可以
D. 两种都不行
【答案】A
【解析】通电延时型时间继电器,线圈通电后延时触点动作,可实现设备运行一段时间后自动停止,A选项正确;断电延时型是线圈断电后延时触点动作,不符合要求。
10. 在电气控制线路中,用于隔离电源,保证检修安全的设备是( )
A. 负荷开关
B. 隔离开关
C. 空气断路器
D. 交流接触器
【答案】B
【解析】隔离开关的主要功能是隔离电源。它在分闸状态下具有明显的、可见的断开点,可以将需要检修的电气设备与带电电网可靠隔离,确保检修人员的安全。它没有灭弧装置,通常不能带负荷操作。
11. 在三相异步电动机控制线路中,热继电器主要用于防止电动机发生( )
A. 长期过载运行
B. 瞬时短路运行
C. 电源漏电运行
D. 电压升高运行
【答案】A
【解析】热继电器利用电流热效应工作,当电动机长期过载时,其双金属片受热弯曲并使触点动作,切断控制回路,保护电动机。短路保护通常由熔断器或低压断路器承担。
12. 熔断器和低压断路器在保护电路方面的原理有何不同( )
A. 熔断器:熔化熔丝切断电路;低压断路器:断开触点切断电路
B. 熔断器:切断触点切断电路;低压断路器:熔化熔丝切断电路
C. 熔断器、低压断路器:保护电路原理相同
D. 上述说法均不正确
【答案】A
【解析】熔断器是利用熔丝在过载或短路电流作用下发热熔断,从而切断电路;低压断路器则是在保护装置动作后使触头断开,从而切断电路。两者的保护原理不同,因此本题选A。
13. 在电路的保护设置中,何谓过流保护( )
A. 防止电流过大
B. 控制电压
C. 提高电路的电阻
D. 防止短路
【答案】A
【解析】过流保护是为了防止电流过大。
14. 在电路中设置热继电器的主要目的是什么?( )
A. 提高电路效率
B. 防止电机过载
C. 降低电路成本
D. 增加电机转速
【答案】B
【解析】热继电器是电路中常用的保护元件,其主要目的是防止电机因过载而损坏。
15. 在自动控制电路中,如果想要改变电机的转向,应该对哪个元件进行操作( )
A. 电容器
B. 二极管
C. 控制器
D. 继电器
【答案】D
【解析】继电器在自动控制电路中用于改变电机的转向,通过控制继电器的通断来实现电机正反转。
16. 低压断路器在控制线路中的主要作用是( )
A. 接通分断电路并提供保护
B. 检测调节线路工作温度
C. 变换稳定电源输出电压
D. 发出控制设备运行指令
【答案】A
【解析】低压断路器既能接通和分断正常工作电路,又能在过载或短路等故障时自动切断电路,具有配电和保护功能。调节温度、变换电压和发出控制指令分别属于其他设备的主要功能。
17. 下列低压电器中,能够在电路发生过载时自动切断电路的是( )
A. 熔断器
B. 按钮
C. 中间继电器
D. 热继电器
【答案】D
【解析】热继电器利用电流的热效应工作,其双金属片在通过过载电流时会发生弯曲,经过一定延时后推动机构动作,断开串联在控制电路中的常闭触点,从而切断电路,实现过载保护。熔断器主要用于短路保护,动作特性不同。
18. 以下哪种情况最可能导致熔断器熔断( )
A. 电路过载
B. 电路电压降低
C. 电路频率变化
D. 电路功率因数提高
【答案】A
【解析】熔断器主要用于过电流保护,当电路过载时,电流超过熔断器的额定值,导致熔断器熔断。
19. 时间继电器的主要作用是什么?( )
A. 延时接通电路
B. 瞬时切断电路
C. 过载保护
D. 短路保护
【答案】A
【解析】时间继电器主要用于实现电路的延时接通或延时断开功能。
20. 下列属于控制电器的是( )
A. 熔断器
B. 接触器
C. 刀开关
D. 断路器
【答案】B
【解析】低压电器按用途可分为控制电器和保护电器。接触器用于控制电动机的启停、正反转等,属于控制电器;熔断器、断路器用于短路和过载保护,刀开关主要用于隔离电源,均不属于控制电器,故本题选B。
二、简答题(本大题共4小题,每题3分,共12分)
21. 请画出通电延时型时间继电器延时闭合的常开触点和延时断开的常闭触点的图形符号,并写出相应的文字符号。
【答案】图形符号: 延时闭合的常开触点: 延时断开的常闭触点: 文字符号: 延时闭合的常开触点文字符号为“KT(延时闭合常开)”。 延时断开的常闭触点文字符号为“KT(延时断开常闭)”。
22. 接触器是什么电器?
【答案】一种用于远距离、频繁地接通和分断交直流主电路和大容量控制电路的电器。
【解析】接触器依靠电磁机构工作,主要作用是控制电路通断,适用于频繁操作场景。
【详解】 属于控制电器,通过电磁机构驱动触头通断电路,专为频繁操作设计,不具过载或短路保护功能,灭弧系统适合开断负载电流,常用于远程控制电动机等设备。
【点睛】 记住其电磁控制、频繁操作适用性及与自动开关等在功能上的区别。
23. 请绘制速度继电器的图形符号,并写出其文字符号。
【答案】图形符号: 文字符号:KS
24. 简述时间继电器的原理
【答案】一种利用电磁或机械原理实现延时控制的电器,通过设定时间参数控制电路通断。
【解析】时间继电器接收到控制信号后,经过预先设定的延时时间,利用电磁、机械、电子等延时机构使触点按规定时刻动作,从而实现电路的延时接通或延时断开。延时时间可以通过时间继电器的设定装置进行调整。
三、计算题(本大题共3小题,每题6分,共18分)
25. 某三相异步电动机额定功率为 7.5 kW,额定电压为 380 V,效率为 90%,功率因数为 0.85。电动机采用熔断器作短路保护,规定熔断器额定电流不小于电动机额定电流的 1.8 倍。现有 25 A、32 A、40 A 三种规格可供选择。(1)计算电动机的额定电流。(2)计算熔断器的最小额定电流,并选择合适的熔断器规格。
【答案】(1)电动机额定电流约为14.90 A。(2)熔断器最小额定电流约为26.81 A,应选用32 A熔断器。
【解析】电动机额定电流IN=7500/(√3×380×0.90×0.85)≈14.90 A。熔断器额定电流应不小于1.8IN=26.81 A,在25 A、32 A、40 A中选择满足要求的最小规格,故选32 A。
26. 某三相异步电动机额定功率为 11 kW,额定电压为 380 V,效率为 88%,功率因数为 0.82。电动机由交流接触器和热继电器控制,热继电器整定电流按电动机额定电流的 0.95~1.05 倍确定,现有 20~25 A 规格的热继电器。(1)计算电动机的额定电流。(2)计算热继电器允许的整定电流范围,并确定整定值。(3)若运行电流达到 24.8 A,计算其相对于整定值的超出百分数。
【答案】(1)电动机额定电流约为23.16 A。(2)热继电器整定电流范围为0.95×23.16~1.05×23.16=22.00~24.32 A,整定值可取23.16 A。(3)运行电流相对于整定值的超出百分数为(24.8-23.16)/23.16×100%≈7.08%。
【解析】额定电流IN=11000/(√3×380×0.88×0.82)≈23.16 A。整定范围为0.95IN~1.05IN=22.00~24.32 A,取23.16 A。运行电流超出百分数为(24.8-23.16)/23.16×100%≈7.08%。
27. 某三相低压配电箱同时向一台 12 kW 电热设备和一台 5.5 kW 三相异步电动机供电,电源电压为 380 V。电热设备功率因数取 1,电动机效率为 85%,功率因数为 0.80。设计规定,低压断路器额定电流不小于总工作电流的 1.1 倍,现有 32 A、40 A、50 A 三种规格。断路器安装点的等效相电阻为 0.12 Ω,要求断路器额定短路分断能力大于计算短路电流,现有 4.5 kA 和 6 kA 两种规格。(1)分别计算电热设备和电动机的工作电流。(2)计算配电箱总工作电流及断路器的最小额定电流,选择断路器额定电流。(3)计算安装点的单相短路电流,并选择合适的额定短路分断能力。
【答案】(1)电热设备工作电流为I1=12000/(√3×380)≈18.23 A;电动机工作电流为I2=5500/(√3×380×0.85×0.80)≈12.29 A。(2)配电箱总工作电流约为IΣ=18.23+12.29=30.52 A;断路器最小额定电流为1.1IΣ=1.1×30.52≈33.57 A,因此应选用40 A断路器。(3)相电压为380/√3≈219.4 V,安装点单相短路电流约为Ik=219.4/0.12≈1828 A≈1.83 kA。4.5 kA和6 kA的额定短路分断能力均大于计算短路电流;若按满足要求的最小规格选择,应选4.5 kA,选用6 kA也符合要求。
【解析】电热设备电流I1=12000/(√3×380)≈18.23 A,电动机电流I2=5500/(√3×380×0.85×0.80)≈12.29 A。总电流30.52 A,断路器最小额定电流为1.1×30.52≈33.57 A,选40 A。单相短路电流=(380/√3)/0.12≈1.83 kA,故选4.5 kA。
四、综合应用题(本大题共2小题,共10分)
28.(3分)某车间使用一台三相异步电动机驱动冷却泵,电动机额定输出功率为 7.5 kW,额定电压为 380 V,效率为 85%,功率因数为 0.80。控制柜中拟选用交流接触器和低压断路器对电动机进行控制与保护。已知选型要求为:交流接触器额定工作电流不小于电动机额定电流的 1.10 倍,低压断路器额定电流不小于电动机额定电流的 1.25 倍。现有交流接触器额定工作电流为 18 A 和 25 A,低压断路器额定电流为 20 A 和 25 A。(1)计算电动机的额定电流,并写出计算过程,结果保留两位小数。(2)根据给定选型要求,分别选择合适的交流接触器和低压断路器。(3)若电动机运行时低压断路器频繁跳闸,但用钳形电流表测得三相运行电流均约为 16.8 A,分析可能原因,并提出两项检查或改进措施。
【答案】(1)电动机额定电流为IN=P2/(√3Uηcosφ)=7500/(√3×380×0.85×0.80)≈16.76 A。(2)交流接触器所需额定工作电流为1.10IN=1.10×16.76≈18.44 A,在18 A和25 A中应选用25 A交流接触器;低压断路器所需额定电流为1.25IN=1.25×16.76≈20.95 A,在20 A和25 A中应选用25 A低压断路器。(3)三相运行电流均约为16.8 A,与计算额定电流16.76 A基本一致,说明电动机持续运行电流并未明显过载。低压断路器频繁跳闸,可能原因包括断路器额定电流或热脱扣整定值偏小、脱扣器故障或断路器选型不当,也可能存在启动过程中瞬时电流引起保护动作、线路绝缘或接线异常等问题。检查或改进措施:①核对断路器额定电流、脱扣特性和整定值,必要时更换为符合要求且性能正常的25 A断路器;②检查电动机、线路及接线端子的绝缘状况和紧固情况,并测量运行电压及启动电流,排除缺相、接触不良或短路故障。
【解析】额定电流IN=7500/(√3×380×0.85×0.80)≈16.76 A。接触器要求1.10IN≈18.44 A,选25 A;断路器要求1.25IN≈20.95 A,选25 A。运行电流正常而频繁跳闸,应检查脱扣整定、启动电流、线路绝缘、接线及电压,必要时更换合格断路器。
29.(7分)某自动送料装置采用 24 V 直流控制回路。控制柜内有 3 只交流接触器线圈,每只线圈额定功率为 6 W;1 只中间继电器线圈额定功率为 1.2 W;1 只指示灯功率为 0.5 W。设计规定,控制回路熔断器的额定电流应不小于所有同时工作的控制元件总电流的 1.25 倍。现有 1 A 和 2 A 两种熔断器可供选择。设备运行一段时间后,接触器出现吸合不牢、反复释放现象,测得控制变压器二次侧电压由空载 24 V 降至带载 18 V。(1)计算控制回路的总工作电流及熔断器的最小额定电流,并选择合适的熔断器。(2)根据接触器的工作现象和测量结果,判断控制回路是否存在异常,并说明主要原因。(3)说明检修时对熔断器、中间继电器和交流接触器应分别重点检查的内容。
【答案】(1)3 只接触器线圈的总电流为\[I1=\frac{3\times6}{24}=0.75 A\]中间继电器线圈和指示灯的电流分别为\[I2=\frac{1.2}{24}=0.05 A,\qquadI3=\frac{0.5}{24}\approx0.02 A\]控制回路总电流为\[IΣ=0.75+0.05+0.02=0.82 A\]熔断器最小额定电流为\[IF=1.25IΣ=1.25\times0.82=1.03 A\]因此应选用 2 A 熔断器。(2)控制回路存在异常。带载电压由 24 V 降至 18 V,说明电源容量不足、线路接触电阻过大或接线端子松动,导致接触器线圈电压不足,衔铁不能可靠吸合而产生反复释放现象。(3)熔断器重点检查额定电流、熔体状态和插接接触情况;中间继电器重点检查线圈电阻、触点接触情况和触点容量;交流接触器重点检查线圈额定电压、衔铁吸合面、触点烧蚀情况及接线端子松紧。
【解析】(1)分别计算各控制元件电流并求和,再按规定系数确定熔断器额定电流,1 A 小于计算值,故选 2 A。(2)线圈电压明显降低会使电磁吸力不足,产生吸合不牢和释放现象。(3)检修应围绕熔断保护、继电器触点及接触器线圈和主触点展开。
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