2025年电气工程及自动化应用常见练试题及答案.doc

2025年电气工程及自动化应用常见练试题及答案

一、选择题（每题 3 分，共 30 分）
1. 以下哪种设备不属于电气工程中的一次设备？（ ）
A. 发电机
B. 变压器
C. 继电器
D. 断路器
答案：C
解析：一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备，而继电器是二次设备，用于控制和保护一次设备。

2. 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：定子电流相序决定了三相异步电动机旋转磁场的方向。

3. 下列哪种电力系统运行方式能提高供电可靠性？（ ）
A. 放射式
B. 树干式
C. 链式
D. 环网式
答案：D
解析：环网式供电方式在正常运行时，各线路可以互为备用，提高了供电可靠性。

4. 自动控制系统中，反馈环节的作用是（ ）。
A. 消除干扰
B. 提高系统精度
C. 增加系统稳定性
D. 改变系统输入
答案：B
解析：反馈环节能将输出信号反馈到输入端，与输入信号比较后调整输出，从而提高系统精度。

5. 变压器的变比是指（ ）之比。
A. 一、二次绕组匝数
B. 一、二次绕组电流
C. 一、二次绕组电压
D. 一、二次绕组功率
答案：A
解析：变压器变比等于一、二次绕组匝数之比。

6. 电力系统短路时，短路电流的大小与（ ）有关。
A. 电源电压
B. 短路点位置及系统阻抗
C. 负载大小
D. 功率因数
答案：B
解析：短路电流大小主要取决于短路点位置及系统阻抗。

7. 下列哪种电机调速方法属于无级调速？（ ）
A. 改变磁极对数调速
B. 改变转差率调速
C. 变频调速
D. 变极调速
答案：C
解析：变频调速可以实现连续平滑的调速，属于无级调速。

8. 高压断路器的主要作用是（ ）。
A. 切断和接通负荷电流
B. 切断短路电流
C. 切断和接通空载电流
D. 以上都是
答案：D
解析：高压断路器能切断和接通负荷电流、短路电流以及空载电流。

9. 自动重合闸装置的作用是（ ）。
A. 提高供电可靠性
B. 提高电力系统稳定性
C. 减少停电时间
D. 以上都是
答案：D
解析：自动重合闸装置可在故障跳闸后自动重合，提高供电可靠性、电力系统稳定性并减少停电时间。

10. 电力系统中性点接地方式中，（ ）接地方式的供电可靠性最高。
A. 中性点直接接地
B. 中性点经消弧线圈接地
C. 中性点不接地
D. 以上都不对
答案：C
解析：中性点不接地系统在发生单相接地时，仍能维持一定时间的运行，供电可靠性相对较高。

二、填空题（每题 2 分，共 20 分）
1. 电力系统由发电、输电、（ ）、用电四个环节组成。
答案：变电
解析：电力系统的四个基本环节为发电、输电、变电、用电。

2. 电动机的工作制分为连续工作制、短时工作制和（ ）工作制。
答案：断续周期
解析：电动机工作制分为这三种类型。

3. 变压器的损耗包括铁损和（ ）。
答案：铜损
解析：变压器损耗有铁损和铜损。

4. 电力系统的无功电源主要有发电机、调相机、（ ）和静止无功补偿器等。
答案：电容器
解析：这些都是电力系统常见的无功电源。

5. 自动控制系统主要由控制器、（ ）、执行机构和被控对象组成。
答案：检测装置
解析：自动控制系统的基本组成部分。

6. 高压隔离开关的主要作用是隔离电源，保证检修安全，不能用来（ ）。
答案：切断负荷电流或短路电流
解析：高压隔离开关不能切断负荷电流和短路电流。

7. 异步电动机的调速方法有改变磁极对数调速、改变转差率调速和（ ）调速。
答案：变频
解析：这是异步电动机常见的三种调速方法。

8. 电力系统短路故障中，（ ）短路是最常见的故障形式。
答案：三相短路
解析：三相短路是电力系统中较为常见的短路故障形式。

9. 同步发电机的并列方法有准同期并列和（ ）并列。
答案：自同期
解析：同步发电机并列的两种方法。

10. 继电保护装置的基本要求是选择性、速动性、灵敏性和（ ）。
答案：可靠性
解析：继电保护装置的四个基本要求。

三、简答题（每题 10 分，共 30 分）
1. 简述电力系统中性点接地方式的分类及特点。
答案：
电力系统中性点接地方式主要分为中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地。
中性点直接接地系统发生单相接地时，接地短路电流很大，能快速切除故障，但供电可靠性相对较低。
中性点经消弧线圈接地系统在发生单相接地时，能减少接地点电流，避免电弧长时间燃烧，有利于提高供电可靠性。
中性点不接地系统在发生单相接地时，三相线电压仍能维持对称，能维持一定时间运行，供电可靠性较高，但对绝缘要求较高。
解析：分别阐述三种接地方式的特点及对系统的影响。

2. 说明三相异步电动机的工作原理。
答案：
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。转子绕组在旋转磁场中会感应出电动势和电流。根据电磁力定律，转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，驱动转子旋转。由于转子转速始终低于旋转磁场转速，存在转差率，所以称为异步电动机。
解析：从定子磁场产生、转子感应及电磁转矩形成等方面说明工作原理。

3. 简述自动控制系统中开环控制和闭环控制的区别。
答案：
开环控制是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，没有反向联系的控制方式。其优点是结构简单、成本低，但控制精度不高，抗干扰能力差。
闭环控制是指控制器与被控对象之间既有顺向作用又有反向联系的控制方式。通过反馈环节将输出信号反馈到输入端与输入信号比较，能及时纠正偏差，提高控制精度和抗干扰能力，但结构相对复杂、成本较高。
解析：对比两种控制方式在结构、性能等方面的差异。

四、计算题（每题 10 分，共 20 分）
1. 一台三相异步电动机，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\(P = \sqrt{3}UIcos\varphi\eta\)，可得\(I = \frac{P}{\sqrt{3}Ucos\varphi\eta}\)。
已知\(P = 10kW\)，\(U = 380V\)，\(cos\varphi = 0.85\)，\(\eta = 0.9\)。
\(I = \frac{10000}{\sqrt{3}×380×0.85×0.9} \approx 20.9A\)。
解析：利用功率公式变形求解额定电流。

2. 已知某电力变压器的变比\(K = 10\)，一次侧电压\(U_1 = 10kV\)，二次侧负载电阻\(R_2 = 10\Omega\)，求折算到一次侧的等效电阻\(R_2^\prime\)。
答案：
根据变压器变比关系\(R_2^\prime = K^2R_2\)。
已知\(K = 10\)，\(R_2 = 10\Omega\)。
则\(R_2^\prime = 10^2×10 = 1000\Omega\)。
解析：依据变比与电阻折算关系计算等效电阻。

五、综合题（20 分）
某工厂有一台三相异步电动机，其铭牌参数如下：额定功率\(P_N = 15kW\)，额定电压\(U_N = 380V\)，额定电流\(I_N = 30.3A\)，额定转速\(n_N = 1460r/min\)，功率因数\(cos\varphi_N = 0.88\)，效率\(\eta_N = 0.92\)。该电动机采用直接启动方式，启动电流倍数\(K_I = 7\)。工厂的电源变压器容量为\(500kVA\)，额定电压为\(10/0.4kV\)，短路阻抗标幺值\(Z_k^ = 0.05\)。
1. 计算该电动机的启动电流\(I_{st}\)。（5 分）
答案：
已知启动电流倍数\(K_I = 7\)，额定电流\(I_N = 30.3A\)。
则启动电流\(I_{st} = K_I×I_N = 7×30.3 = 212.1A\)。
解析：根据启动电流倍数与额定电流关系计算启动电流。
2. 计算电动机启动时电源变压器的二次侧电压降\(\Delta U_2\)。（8 分）
答案：
先计算变压器二次侧额定电流\(I_{2N} = \frac{S_N}{\sqrt{3}U_{2N}} = \frac{500×10^3}{\sqrt{3}×400} \approx 721.7A\)。
短路阻抗标幺值\(Z_k^ = 0.05\)，短路阻抗\(Z_k = Z_k^×\frac{U_{2N}^2}{S_N} = 0.05×\frac{400^2}{500×10^3} = 0.16\Omega\)。
电动机启动电流\(I_{st} = 212.1A\)，则电压降\(\Delta U_2 = I_{st}Z_k = 212.1×0.16 = 33.94V\)。
解析：先求变压器二次侧额定电流，再计算短路阻抗，最后根据启动电流求电压降。
3. 判断电动机直接启动时是否会对电源变压器造成过大影响。（7 分）
答案：
一般规定，电动机启动时引起的电压降不超过额定电压的 10% - 15%时，不会对电源变压器造成过大影响。
已知变压器二次侧额定电压\(U_{2N} = 400V\)，\(10\%\)额定电压为\(40V\)，\(15\%\)额定电压为\(60V\)。
而计算出的电压降\(\Delta U_2 = 33.94V\)，小于\(40V\)。
所以电动机直接启动时不会对电源变压器造成过大影响。
解析：通过比较计算出的电压降与规定值判断对变压器的影响。