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2025年日常电气设计知识巩固试题及答案

一、选择题（每题3分，共30分）
1. 以下哪种电器设备不属于低压电器？（ ）
A. 接触器 B. 变压器 C. 熔断器 D. 热继电器
答案：B
解析：变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，一般属于高压电器设备，不属于低压电器。接触器、熔断器、热继电器都工作在低压电路中，属于低压电器。

2. 电气控制系统中，用于实现过载保护的电器是（ ）。
A. 时间继电器 B. 速度继电器 C. 热继电器 D. 中间继电器
答案：C
解析：热继电器是利用电流的热效应原理工作的，当电路中电流超过额定值，经过一定时间，热继电器的双金属片受热弯曲，推动触点动作，从而切断电路，实现过载保护。时间继电器用于控制时间；速度继电器用于速度控制；中间继电器用于增加控制电路中的信号数量或信号强度。

3. 三相异步电动机的旋转磁场方向由（ ）决定。
A. 电源电压大小 B. 电源频率 C. 定子电流相序 D. 转子电流大小
答案：C
解析：三相异步电动机定子绕组通入三相交流电后，会产生旋转磁场，其旋转方向由定子电流相序决定。改变相序，旋转磁场方向改变，电动机的旋转方向也会改变。电源电压大小影响电动机的转矩等；电源频率影响电动机转速；转子电流大小影响电动机电磁转矩，但不决定旋转磁场方向。

4. 下列哪种电线适合用于室内照明线路？（ ）
A. 橡皮绝缘线 B. 聚氯乙烯绝缘线 C. 裸导线 D. 交联聚乙烯绝缘线
答案：B
解析：聚氯乙烯绝缘线具有绝缘性能好、机械强度较高、价格便宜等优点，适合用于室内照明线路。橡皮绝缘线一般用于移动电器等；裸导线没有绝缘层，主要用于户外架空线路等；交联聚乙烯绝缘线常用于高压输电线路等。

5. 照明灯具的光通量单位是（ ）。
A. 坎德拉 B. 流明 C. 勒克斯 D. 瓦特
答案：B
解析：光通量是表示单位时间内通过的光量，单位是流明。坎德拉是发光强度的单位；勒克斯是照度的单位；瓦特是功率的单位。

6. 在电气图中，符号“KM”表示（ ）。
A. 接触器 B. 继电器 C. 熔断器 D. 按钮
答案：A
解析：在电气图中，KM是接触器的文字符号。继电器常用“KA”等表示；熔断器常用“FU”表示；按钮常用“SB”表示。

7. 接地电阻的单位是（ ）。
A. 欧姆 B. 伏特 C. 安培 D. 瓦特
答案：A
解析：接地电阻反映接地装置的接地性能，单位是欧姆。伏特是电压单位；安培是电流单位；瓦特是功率单位。

8. 下列哪种电器元件具有记忆功能？（ ）
A. 接触器 B. 时间继电器 C. 中间继电器 D. 按钮
答案：B
解析：时间继电器可以在得到信号后，按照预先设定的时间动作，具有记忆功能。接触器用于控制电路的通断；中间继电器用于增加信号数量等；按钮是手动控制电器，不具有记忆功能。

9. 电动机的额定功率是指（ ）。
A. 电动机输入的电功率 B. 电动机输出的机械功率 C. 电动机的视在功率 D. 电动机的无功功率
答案：B
解析：电动机的额定功率是指电动机在额定运行情况下输出的机械功率。输入的电功率会有一部分损耗；视在功率包含有功功率和无功功率；无功功率不对外做功。

10. 电气安全距离是指（ ）。
A. 带电体与地之间的距离 B. 带电体与不带电体之间的最小距离 C. 带电体与建筑物之间的距离 D. 带电体与设备之间的距离
答案：B
解析：电气安全距离是为了防止人体触及或接近带电体造成触电事故，以及防止车辆或其他物体碰撞或过分接近带电体而发生事故，规定的带电体与不带电体之间的最小距离。

二、填空题（每题3分，共15分）
1. 电气控制系统主要由控制电路、（ ）、保护电路等组成。
答案：主电路
解析：电气控制系统中主电路是提供电能给负载的电路部分，与控制电路、保护电路共同构成完整的系统。

2. 三相异步电动机的调速方法有（ ）调速、变转差率调速和变极调速。
答案：变频
解析：变频调速通过改变电源频率来改变电动机转速，是一种较为常用的调速方法。

3. 照明线路的基本组成包括电源、（ ）、控制开关和照明灯具。
答案：导线
解析：导线用于连接电源、控制开关和照明灯具，传输电能，是照明线路的重要组成部分。

4. 熔断器主要由熔体和（ ）组成。
答案：熔管（或熔座）
解析：熔体是熔断器的核心部分，当电流过大时熔断切断电路；熔管（或熔座）用于安装熔体并起到保护作用。

5. 接地方式分为工作接地、保护接地和（ ）。
答案：重复接地
解析：重复接地是在中性点直接接地的系统中，除了在中性点接地外，还在中性线上的一处或多处再次接地，以提高接地的可靠性。

三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述热继电器的工作原理及在电动机控制中的作用。
答案：热继电器是利用电流的热效应原理工作的。当电动机过载时，通过电动机的电流增大，热继电器的双金属片因电流产生的热量而受热弯曲。双金属片由两种热膨胀系数不同的金属片贴合而成，受热时膨胀系数大的金属片伸长较多，使双金属片向膨胀系数小的金属片一侧弯曲。当弯曲到一定程度时，推动触点动作，切断控制电路，使电动机断电，从而实现过载保护。在电动机控制中，热继电器作为过载保护装置，能有效地防止电动机因长时间过载运行而损坏，保障电动机及整个电气系统的安全稳定运行。
解析：首先阐述热继电器利用电流热效应工作的原理，即双金属片受热弯曲推动触点动作。然后说明在电动机控制中热继电器起到过载保护作用，能避免电动机因过载受损，保障系统安全运行。

2. 说明三相异步电动机的启动方式有哪些，并比较它们的优缺点。
答案：三相异步电动机的启动方式主要有直接启动和降压启动。
直接启动优点：设备简单，启动操作方便，启动时间短。缺点：启动电流大，一般为额定电流的4 - 7倍，会对电网造成较大冲击，可能影响同一电网上其他设备的正常运行。
降压启动优点：启动电流小，能减小对电网的冲击。缺点：启动转矩小，适用于空载或轻载启动的场合；设备相对复杂，成本较高。降压启动又分为星 - 三角启动、自耦变压器启动、软启动等多种方式。星 - 三角启动是在启动时将电动机定子绕组接成星形，降低启动电压，启动电流减小，启动结束后改为三角形运行；自耦变压器启动是利用自耦变压器降低加在电动机定子绕组上的电压来启动；软启动是通过改变晶闸管的导通角来实现电动机的平滑启动，启动电流小且能根据负载情况调整启动参数。
解析：先介绍两种主要启动方式，再分别阐述直接启动的优缺点，包括启动电流大对电网的影响等。接着说明降压启动的优缺点，如启动电流小但启动转矩小等，还提及降压启动的几种具体方式及特点。

3. 简述照明设计的基本原则。
答案：照明设计的基本原则包括：
（1）满足使用要求：根据不同场所的功能需求，提供合适的照度和光色，以满足人们正常工作、学习、生活等活动的需要。例如，办公室需要较高的照度以保证视觉清晰，便于办公；卧室则需要较柔和的光线营造舒适的休息环境。
（2）安全可靠：选择符合安全标准的灯具和电气设备，确保照明系统在正常运行和故障情况下都不会对人员和财产造成危害。如灯具的外壳应具有良好的绝缘性能，防止触电事故；采用可靠的接地措施，避免电气火灾等安全隐患。
（3）节能环保：选用高效节能的光源和灯具，合理设计照明方案，减少能源消耗。例如，采用LED灯，其发光效率高，能耗低；根据自然光照度变化自动调节照明亮度，实现节能控制。
（4）美观协调：照明设计应与建筑环境、室内装饰等相协调，灯具的造型、布置等要符合整体审美要求，营造出舒适美观的空间氛围。如在现代简约风格的建筑中，选择简洁造型的灯具；在古典风格的空间中，采用与之相匹配的具有传统特色的灯具。
（5）经济合理：在满足各项要求的前提下，尽量降低照明系统的建设成本和运行维护费用。选择性价比高的灯具和设备，合理规划照明线路，减少不必要的投资。
解析：从满足使用要求、安全可靠、节能环保、美观协调、经济合理这五个方面阐述照明设计的基本原则，分别说明每个原则的具体内涵及应用场景。

四、计算题（每题10分，共15分）
1. 已知某三相异步电动机的额定功率为10kW，额定电压为380V，额定功率因数为0.85，效率为0.9，求该电动机的额定电流。
答案：根据公式\(P = \sqrt{3}UI\cos\varphi\eta\)（其中\(P\)为额定功率，\(U\)为额定电压，\(I\)为额定电流，\(\cos\varphi\)为额定功率因数，\(\eta\)为效率），可得\(I=\frac{P}{\sqrt{3}U\cos\varphi\eta}\)。将\(P = 10kW = 10000W\)，\(U = 380V\)，\(\cos\varphi = 0.85\)，\(\eta = 0.9\)代入公式，\(I=\frac{10000}{\sqrt{3}\times380\times0.85\times0.9}\approx20A\)。
解析：首先明确计算额定电流的公式，然后将已知的额定功率、额定电压、额定功率因数和效率代入公式进行计算，得出额定电流的值。

2. 有一盏220V、100W的白炽灯，求其正常发光时的电阻及通过的电流。
答案：根据公式\(P = UI\)和\(I=\frac{U}{R}\)，可得\(R=\frac{U^{2}}{P}\)。已知\(U = 220V\)，\(P = 100W\)，则\(R=\frac{220^{2}}{100}=484\Omega\)。又因为\(I=\frac{P}{U}\)，所以\(I=\frac{100}{220}\approx0.45A\)。
解析：先利用功率公式和欧姆定律推导出求电阻的公式，再将已知电压和功率代入求电阻。然后根据功率公式求出电流，通过逐步计算得出电阻和电流的值。

五、综合应用题（20分）
某车间有一台三相异步电动机，其额定功率为7.5kW，额定电压为380V，额定转速为1440r/min，现欲设计一个电气控制电路，要求实现电动机的启动、停止控制，并具有过载保护和短路保护功能。请画出控制电路图，并说明各电器元件的作用。
答案：控制电路图如下：

[此处可简单手绘电路图，用文字描述各元件位置连接关系，如电源开关QS接在主电路前端，熔断器FU串联在主电路中，接触器KM主触点接在电动机主电路，热继电器FR串联在主电路且其常闭触点接在控制电路，按钮SB1、SB2分别为停止和启动按钮，与接触器线圈KM组成控制回路]

各电器元件作用：
电源开关QS：用于接通和断开电源，是整个电路的总控制开关。
熔断器FU：当电路发生短路时，熔体熔断，切断电路，起到短路保护作用。
接触器KM：通过控制其线圈的通断，来控制主触点的闭合和断开，从而实现电动机的启动和停止。
热继电器FR：当电动机过载时，双金属片受热弯曲，其常闭触点断开，切断控制电路，使接触器KM线圈失电，主触点断开，电动机停止运行，实现过载保护。
按钮SB1：停止按钮，按下时切断控制电路，使接触器KM线圈失电，电动机停止。
按钮SB2：启动按钮，按下时接通控制电路，使接触器KM线圈得电，电动机启动。
解析：先画出控制电路图，并简单描述各元件位置连接关系。然后详细说明每个电器元件在电路中的作用，包括电源开关控制电源通断、熔断器短路保护、接触器控制电动机启停、热继电器过载保护、按钮实现启动停止操作等，全面阐述整个控制电路的工作原理和各元件功能。