2026年《工业电气自动化实训》电气专业期末试卷

2026年《工业电气自动化实训》电气专业期末试卷一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在三相异步电动机控制电路中，起欠压和失压保护作用的主要电器是（）。A.熔断器B.热继电器C.接触器D.组合开关2.PLC的英文全称是（）。A.ProgrammableLogicControllerB.PersonalLogicComputerC.PowerLineCommunicationD.ProgrammableLimitController3.三相异步电动机采用Y—△降压启动时，启动电流降为直接启动电流的（）。A.1B.1C.1D.34.热继电器热元件的整定电流一般取电动机额定电流的（）。A.0.95～1.05倍B.1.1～1.25倍C.1.5～2倍D.2～3倍5.变频器输出侧不允许接（）。A.三相异步电动机B.接触器C.改善功率因数的电容器D.热继电器6.步进电动机的角位移取决于（）。A.脉冲频率的高低B.脉冲个数C.脉冲电压幅值D.脉冲电流大小7.按我国标准，工频安全电压有效值的上限为（）。A.36VB.42VC.24VD.12V8.接近开关属于（）。A.有触点开关B.无触点开关C.保护电器D.主令电器9.要使三相异步电动机反转，正确的方法是（）。A.任意对调两相电源线B.同时调换三相电源线C.改变电源频率D.降低电源电压10.在TN-S低压供电系统中，电气设备金属外壳应接（）。A.工作零线NB.保护零线PEC.大地D.防雷引下线二、判断题（每题1分，共10分）1.接触器线圈额定电压必须与所在控制电路的电源电压相符。2.热继电器不仅可以作电动机的过载保护，还可以作短路保护。3.电动机星形连接时，每相绕组承受的电压为额定电压的134.在PLC梯形图中，同一元件的线圈可以出现多次。5.三菱FX系列PLC中，X表示输出继电器，Y表示输入继电器。6.变频器驱动异步电动机可以实现无级调速。7.电气设备着火时，应优先使用泡沫灭火器进行灭火。8.传感器的灵敏度越高，测量结果越准确。9.电气原理图中，同一电器的各部件（如线圈与触头）可以分散画在不同的电路中，但必须标注相同的文字符号。10.三相异步电动机的降压启动适用于轻载或空载启动场合。三、填空题（每空1分，共10分）1.我国低压三相交流电网的相电压为220V，线电压为380V。2.三相异步电动机的启动方式分为直接启动和降压启动两大类。3.接触器的电磁机构由铁心、线圈和衔铁组成。4.PLC的一个扫描周期由输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段组成。5.变频器调速时为保持恒转矩特性，应保持U/f比值为恒定值。6.三相异步电动机常用的电气调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速。7.电气控制线路中，"自锁"环节通常由接触器的常开辅助触头并联在启动按钮两端来实现。8.传感器的静态特性指标包括线性度、灵敏度、迟滞和重复性。9.电气图纸中，文字符号"PE"表示保护接地（保护导体）。10.在三相异步电动机正反转控制线路中，为避免电源相间短路，必须设置互锁环节。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述接触器与继电器的主要区别。2.简述三相异步电动机Y—△降压启动的适用条件及优缺点。3.简述PLC控制系统设计的基本步骤。4.简述变频器的基本组成及各部分作用。五、综合应用题（每题20分，共40分）1.某三相异步电动机要求实现正反转控制，控制要求如下：(1)按下正转按钮SB1，电动机正转；按下反转按钮SB2，电动机反转。(2)按下停止按钮SB3，电动机停止。(3)正反转切换时必须先停后转，电路应具有双重互锁保护。请画出主电路与控制电路原理图，并说明双重互锁的实现方式及作用。2.用三菱FX系列PLC设计一个可实现两地控制一台三相异步电动机启停的电路。控制要求：(1)在甲地和乙地均能启动和停止电动机。(2)按任一地点启动按钮，电动机启动并自锁；按任一地点停止按钮，电动机停止。(3)具有过载保护功能。请完成：(1)I/O分配表。(2)梯形图。(3)指令表。|--[X0]--+

|--[X1]--+--[X2]/--[X3]/--[X4]/--(Y0)--|

|--[Y0]--+

|--[Y0]--+--(Y1)--|(3)指令表LDX0

ORX1

ORY0

ANIX2

ANIX3

ANIX4

OUTY0

LDY0

OUTY1解析：两地启动采用启动按钮并联方式，任一启动信号均可接通自锁回路；两地停止采用停止按钮串联方式，任一停止按钮断开即可切断输出回路。热继电器FR的常闭触点串入PLC输入回路或输出回路，实现过载保护。梯形图中采用常闭指令（ANI），对应外部停止按钮为常闭触点接入，符合实际接线习惯。运行指示灯与接触器输出并联，以Y0为条件驱动。参考答案与解析一、单项选择题1.答案：C解析：熔断器用于短路保护，热继电器用于过载保护。接触器线圈断电时，其主触头和自锁触头同时断开，使电动机脱离电源，从而避免电源恢复后电动机自行启动，实现欠压和失压保护。2.答案：A3.答案：B解析：Y接法时每相绕组电压为额定电压的13，相电流为直接启动时的13，而Y接法线电流等于相电流，△接法线电流为相电流的3倍，故Y接法启动电流为△接法的4.答案：A解析：整定电流过小电动机会误停机，过小起不到过载保护作用；过大则过载时不能及时动作。通常按电动机额定电流的0.95～1.05倍整定。5.答案：C解析：变频器输出为PWM波，含有大量高次谐波，若在输出侧并联电容补偿，会使谐波电流过大，损坏变频器功率开关器件，同时可能引起振荡。6.答案：B解析：步进电动机每接收一个脉冲转过一个固定的步距角，故角位移与脉冲个数成正比；脉冲频率决定其转速。7.答案：B解析：GB/T3805规定安全电压额定值等级为42V、36V、24V、12V、6V，其中工频安全电压上限为42V。8.答案：B解析：接近开关通过非接触式检测金属物体或物体接近程度来输出开关信号，内部无可动触点，属于无触点开关。9.答案：A解析：对调任意两相电源线即可改变三相电源的相序，使旋转磁场反向，从而实现电动机反转。同时调换三根线相序不变，电动机转向不变。10.答案：B解析：TN-S系统为三相五线制，N线与PE线分开敷设，设备外壳接PE保护零线。二、判断题1.答案：正确2.答案：错误解析：热继电器具有反时限特性，动作迟缓，不能切断短路电流，只能作过载保护。3.答案：正确4.答案：错误解析：同一输出线圈在梯形图中只能出现一次，否则程序执行结果不确定，导致双线圈输出故障。5.答案：错误解析：X为输入继电器，Y为输出继电器。6.答案：正确7.答案：错误解析：泡沫灭火器导电，易造成触电事故。电气火灾应使用干粉灭火器、二氧化碳灭火器或沙子。8.答案：错误解析：灵敏度高会同时放大外界干扰噪声，过高的灵敏度反而可能降低测量精度，应综合考虑量程、分辨率和信噪比。9.答案：正确10.答案：正确三、填空题1.答案：220；3802.答案：降压3.答案：衔铁4.答案：输出刷新5.答案：恒定6.答案：变转差率7.答案：常开辅助触头8.答案：重复性9.答案：保护接地（保护导体）10.答案：互锁四、简答题1.答案：(1)用途不同：接触器用于频繁接通和分断主电路，控制电动机等大电流负载；继电器用于控制电路中的信号转换、放大和保护，触头容量小。(2)触头系统不同：接触器有主触头和辅助触头，主触头容量大，有的带灭弧装置；继电器触头数量多但容量小，无专门灭弧装置。(3)动作参数不同：接触器一般只有吸合和释放两种状态；继电器有过流、过压、欠压、时间、中间等多种类型，动作参数可按需要整定。2.答案：适用条件：电动机正常运行时为三角形（△）接法，且空载或轻载启动的场合。优点：启动电流降为直接启动的13，启动设备简单、成本低、操作方便。缺点：启动转矩也降为直接启动的13.答案：(1)分析控制要求，明确控制对象、控制方式及输入输出信号类型和数量。(2)确定I/O总数，选择PLC机型并分配I/O点编号。(3)设计控制程序，绘制梯形图或编写指令表。(4)进行模拟调试，修改程序直至符合控制要求。(5)连接现场设备进行联机调试，检验系统可靠性，完善程序。(6)整理技术文件，包括I/O分配表、程序清单、接线图及使用说明。4.答案：(1)整流电路：将三相工频交流电整流为直流电。(2)滤波电路：利用电容或电感滤除整流后的脉动成分，得到平滑的直流电。(3)逆变电路：将直流电逆变为频率和电压可调的交流电，是变频器的核心部分。(4)控制回路：对逆变电路进行PWM控制，实现U/f控制、矢量控制等调速策略，并完成过流、过压、过热等保护功能。五、综合应用题1.答案：主电路：三相电源L1、L2、L3经断路器QF接至接触器KM1、KM2的上端，KM1、KM2的下端对应并接到电动机定子绕组端。KM1与KM2主触头所接电源相序相反，确保二者不同时吸合。控制电路（文字描述）：•电源从控制变压器次级引出L、N两端。•停止按钮SB3（常闭）串联在控制回路总干线上。•正转支路：SB1启动按钮与KM1自锁常开触头并联，再串联KM2常闭辅助触头、KM2互锁常闭按钮触头后接KM1线圈；反转支路对称布置：SB2与KM2自锁触头并联，串联KM1常闭辅助触头、KM1互锁常闭按钮触头后接KM2线圈。双重互锁的实现：电气互锁：KM1线圈支路串入KM2的常闭辅助触头，KM2线圈支路串入KM1的常闭辅助触头。当KM1吸合时，其常闭触头断开KM2线圈回路，反之亦然。机械互锁：正转按钮SB1、反转按钮SB2采用复合按钮，KM1支路串联SB2的常闭触头，KM2支路串联SB1的常闭触头。按下SB2时其常闭触头先断开KM1回路，常开触头后闭合KM2回路，实现"先断后合"。解析：双重互锁的作用是防止两个接触器同时吸合。若KM1、KM2同时吸合，主电路中将发生两相间短路。电气互锁利用接触器辅助触头保证一个吸合时另一个被禁止；机械互锁利用复合按钮优先断开对方回路，进一步保证在误操作时也能安全切换。操作时正转直接按SB2无效，必须先按SB3停车即可实现"先停后转"要