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2025年高职电气工程及其自动化（电气设计）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共40分）
答题要求：本卷共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 以下哪种电气设备不属于一次设备？
A. 发电机 B. 变压器 C. 电压表 D. 断路器
2. 电路中电流的方向规定为
A. 正电荷定向移动的方向
B. 负电荷定向移动的方向
C. 电子定向移动的方向
D. 以上都不对
3. 基尔霍夫电流定律适用于
A. 节点 B. 回路 C. 支路 D. 电路
4. 正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是
A. 有效值 = 最大值
B. 有效值 = 最大值/√2
C. 有效值 = √2×最大值
D. 有效值 = 最大值/2
5. 变压器的变比是指
A. 一次侧电压与二次侧电压之比
B. 一次侧电流与二次侧电流之比
C. 一次侧匝数与二次侧匝数之比
D. 以上都是
6. 异步电动机的旋转磁场转速与电源频率和磁极对数的关系是
A. 转速 = 电源频率/磁极对数
B. 转速 = 磁极对数/电源频率
C. 转速 = 电源频率×磁极对数
D. 转速 = 2×电源频率/磁极对数
7. 下列哪种调速方法适用于直流电动机？
A. 变极调速 B. 变频调速 C. 改变电枢电压调速 D. 以上都可以
8. 电力系统的中性点运行方式不包括
A. 中性点直接接地
B. 中性点不接地
C. 中性点经消弧线圈接地
D. 中性点经电阻接地
9. 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
10. 以下哪种保护属于主保护？
A. 过电流保护 B. 过电压保护 C. 差动保护 D. 零序保护
11. 二次回路中，控制电缆的额定电压一般为
A. 220V B. 380V C. 450/750V D. 10kV
12. 电气设计中，短路电流计算的目的不包括
A. 选择电气设备
B. 校验保护装置的灵敏度
C. 计算功率损耗
D. 确定继电保护装置的动作电流
13.. 下列哪种电气图形符号表示电容器？
A. -| |- B. M C. C D. L
14. 电力系统无功功率不足会导致
A. 电压升高 B. 电压降低 C. 频率升高 D. 频率降低
15. 以下哪种接地方式属于工作接地？
A. 变压器中性点接地
B. 电气设备外壳接地
C. 防雷接地
D. 防静电接地
16. 当电路发生短路时，短路电流会
A. 迅速增大
B. 迅速减小
C. 不变
D. 先增大后减小
17. 高压隔离开关的主要作用是
A. 隔离电源
B. 切断负荷电流
C. 切断短路电流
D. 接通空载电流
18. 异步电动机的转差率是指
A. （同步转速 - 转子转速）/同步转速
B. （转子转速 - 同步转速）/同步转速
C. 转子转速/同步转速
D. 同步转速/转子转速
19. 以下哪种电气设备属于控制电器？
A. 接触器 B. 熔断器 C. 电阻器 D. 电容器
20. 电力系统的运行特点不包括
A. 发电、输电、配电和用电同时完成
B. 电能质量要求高
C. 电力系统故障影响范围小
D. 电力系统的过渡过程非常迅速

第II卷（非选择题，共60分）

（一）填空题（共10分）
答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将正确答案填写在横线上。

1. 电路由电源、负载、导线和______组成。
2. 三相异步电动机的调速方法有______、变频调速和改变转差率调速。
3. 电力系统的中性点接地方式分为______和非直接接地两大类。
4. 继电保护装置的基本要求是选择性、速动性、______和可靠性。
5. 二次回路中，信号回路分为______信号回路和事故信号回路。

（二）简答题（共20分）
答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。

1. 简述基尔霍夫电压定律的内容。
2. 说明变压器的工作原理。
3. 电力系统中无功功率补偿的方法有哪些？
4. 简述高压断路器的灭弧原理。

（三）计算题（共15分）
答题要求：本大题共2小题，第1小题7分，第2小题8分。解答应写出必要的文字说明、公式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

1. 已知某正弦交流电压u = 311sin(314t + 30°)V，求该电压的有效值、频率和初相位。
2. 一台三相异步电动机，额定功率P = 10kW，额定电压U = 380V，额定功率因数cosφ = 0.85，效率η = 0.9，求该电动机的额定电流。

（四）案例分析题（共10分）
答题要求：本大题共2小题，每小题5分。阅读以下案例，回答问题。

某工厂的电力系统中，一台三相异步电动机在运行过程中突然出现转速下降、电流增大的现象。经检查发现，电动机的一相绕组短路。

1. 分析电动机一相绕组短路会对电动机和电力系统造成哪些影响？ 请简要说明。

2. 针对这种故障，应采取哪些措施进行修复和预防？请简要阐述。

（五）设计题（共5分）
答题要求：本大题共1小题。请根据以下要求进行电气设计。

设计一个简单的电动机控制电路，要求能够实现电动机的启动、停止和正反转控制。请画出控制电路图，并标注主要电器元件的名称。

答案：
第I卷选择题答案：1.C 2.A 3.A 4.B 5.D 6.A 7.C 8.D 9.D 10.C 11.C 12.C 13.C 14.B
15.A 16.A 17.A 18.A 19.A 20.C
第II卷填空题答案：1.开关 2.变极调速 3.直接接地 4.灵敏性 5.预告
第II卷简答题答案：1.基尔霍夫电压定律：在任何一个闭合回路中，各段电阻上的电压降的代数和等于各电源电动势的代数和。2.变压器利用电磁感应原理工作。一次绕组通入交流电流，产生交变磁通，该磁通穿过二次绕组，在二次绕组中感应出电动势。3.无功功率补偿方法有：利用同步调相机、静止无功补偿器、并联电容器等。4.高压断路器灭弧原理：利用灭弧介质（如油、空气、SF6等）在电弧作用下分解、电离等，降低电弧温度，增强去游离作用，使电弧熄灭。
第II卷计算题答案：1.有效值U = 311/√2 = 220V，ω = 314，f = ω/2π = 50Hz，初相位30°。2.由P = √3UIcosφη可得I = P/(√3Ucosφη)=10000/(√3×380×0.85×0.9)≈19.9A。
第II卷案例分析题答案：1.一相绕组短路会使电动机电流增大，导致绕组发热甚至烧毁。同时，会引起三相电流不平衡，影响电动机正常运行，还可能导致电力系统电压波动，影响其他设备。2.修复措施：更换短路绕组。预防措施：定期检查电动机绝缘；避免电动机长期过载运行；安装过流保护装置。
第II卷设计题答案：控制电路图：电源经熔断器、接触器主触头、热继电器热元件到电动机。停止按钮串联在控制回路中，启动按钮与接触器常开辅助触头并联后再与接触器线圈串联。正反转控制通过两个接触器实现，两个接触器常闭辅助触头互锁。主要电器元件有熔断器、接触器、热继电器、按钮等。