2025年电气中级工程师考试岗位专业知识题库及答案

2025年电气中级工程师考试岗位专业知识题库及答案一、电力系统相关知识（一）选择题1.电力系统的额定电压等级中，以下属于中压等级的是（）A.35kVB.110kVC.220kVD.500kV答案：A。电力系统中，通常把1kV以下称为低压，1-10kV称为中压，35kV及以上称为高压。35kV属于中压向高压过渡的电压等级，在一些分类中归为中压范畴，而110kV、220kV、500kV属于高压等级。2.衡量电能质量的指标主要有（）A.电压、频率和波形B.电流、频率和波形C.电压、电流和频率D.电压、电流和波形答案：A。电能质量的主要衡量指标是电压、频率和波形。电压的大小和稳定性会影响用电设备的正常运行；频率的稳定对于交流电机等设备至关重要；波形的失真会影响设备的效率和寿命。（二）简答题1.简述电力系统的组成部分及其作用。答：电力系统由发电、输电、变电、配电和用电五个部分组成。-发电：是将各种一次能源（如煤炭、水能、风能、太阳能等）转换为电能的过程。发电厂通过发电机将其他形式的能量转化为电能，为整个电力系统提供电能来源。-输电：是将发电厂发出的电能通过高压输电线路输送到远方的负荷中心。其作用是减少电能在传输过程中的损耗，提高输电效率，实现电能的远距离传输。-变电：是改变电压等级的过程。通过变压器将电压升高或降低，以满足不同用户和输电的需求。在输电环节，将电压升高可以降低电流，减少线路损耗；在配电环节，将电压降低以适应各种用电设备的电压要求。-配电：是将电能分配到各个用户的过程。配电系统通过各级配电线路和配电设备，将电能安全、可靠地分配到各类用户。-用电：是指各类用电设备消耗电能的过程。用电设备包括工业设备、商业设备、居民家电等，它们将电能转换为其他形式的能量，以满足生产和生活的需求。2.分析电力系统中无功功率的作用和影响。答：无功功率在电力系统中具有重要的作用，但也会产生一些影响。-作用：-维持电压稳定：无功功率对于维持电力系统中电压的稳定至关重要。在电力系统中，许多设备（如变压器、电动机等）需要无功功率来建立和维持磁场。当无功功率不足时，电压会下降，影响设备的正常运行；适当的无功功率补偿可以提高电压水平，保证用电设备的正常工作。-提高功率因数：功率因数是衡量用电设备对电能利用效率的指标。无功功率的存在会使功率因数降低，通过合理的无功补偿，可以提高功率因数，减少线路损耗，提高电力系统的运行效率。-影响：-增加线路损耗：无功功率在电力系统中流动会占用线路和设备的容量，增加线路的电流，从而导致线路损耗增加。这不仅浪费了电能，还会使设备发热，降低设备的使用寿命。-降低设备利用率：由于无功功率的存在，使得电力系统中的设备需要承担更多的电流，降低了设备的实际利用率。例如，变压器在输送相同的有功功率时，无功功率越大，变压器的视在功率就越大，其所能输送的有功功率就相对减少。二、电机学相关知识（一）选择题1.三相异步电动机的旋转磁场转速与（）有关。A.电源频率和磁极对数B.电源电压和磁极对数C.电源频率和负载大小D.电源电压和负载大小答案：A。三相异步电动机旋转磁场的转速（同步转速）公式为\(n_0=\frac{60f}{p}\)，其中\(f\)为电源频率，\(p\)为磁极对数。所以旋转磁场转速与电源频率和磁极对数有关。2.直流电动机的调速方法不包括（）A.改变电枢电压调速B.改变励磁电流调速C.改变负载大小调速D.改变电枢回路电阻调速答案：C。直流电动机的调速方法主要有改变电枢电压调速、改变励磁电流调速和改变电枢回路电阻调速。改变负载大小不能直接作为一种调速方法，负载大小的变化会影响电动机的转速，但这不是主动的调速手段。（二）简答题1.简述三相异步电动机的工作原理。答：三相异步电动机的工作原理基于电磁感应定律和电磁力定律。-旋转磁场的产生：当三相异步电动机的定子绕组通入三相交流电时，会在定子铁芯中产生一个旋转磁场。这个旋转磁场的转速（同步转速）由电源频率和磁极对数决定。-转子导体切割磁力线：旋转磁场以同步转速旋转，而转子在启动前是静止的，因此旋转磁场会相对转子运动，使转子导体切割磁力线。根据电磁感应定律，在转子导体中会产生感应电动势。-转子电流的产生：由于转子导体是闭合的，在感应电动势的作用下，转子导体中会产生感应电流。-电磁力的产生：根据电磁力定律，载流的转子导体在旋转磁场中会受到电磁力的作用。这些电磁力形成一个转矩，使转子沿着旋转磁场的方向旋转。-异步运行：由于转子的转速\(n\)总是低于旋转磁场的转速\(n_0\)（同步转速），即\(n<n_0\)，所以称为异步电动机。如果转子的转速等于同步转速，那么转子导体与旋转磁场之间就没有相对运动，不会切割磁力线，也就不会产生感应电动势和电流，电磁转矩也将消失。2.分析直流电动机的启动问题及解决方法。答：-启动问题：-启动电流过大：直流电动机启动时，由于电枢转速为零，反电动势\(E=C_e\varPhin=0\)（\(C_e\)为电动势常数，\(\varPhi\)为每极磁通，\(n\)为转速），此时电枢电流\(I_a=\frac{U-E}{R_a}=\frac{U}{R_a}\)（\(U\)为电源电压，\(R_a\)为电枢电阻）。由于电枢电阻\(R_a\)很小，所以启动电流会很大，一般可达额定电流的10-20倍。过大的启动电流会引起电网电压下降，影响其他用电设备的正常运行，同时也会使电动机的换向困难，产生严重的火花，甚至烧坏电机。-解决方法：-电枢回路串电阻启动：在启动时，在电枢回路中串联一个启动电阻\(R_{st}\)，此时启动电流\(I_{st}=\frac{U}{R_a+R_{st}}\)，从而限制了启动电流。随着电动机转速的升高，反电动势逐渐增大，启动电流逐渐减小。当转速达到一定值后，逐步切除启动电阻，直至全部切除，使电动机在额定状态下运行。-降压启动：通过降低电源电压来降低启动电流。可以采用可控硅整流装置等设备来实现电源电压的平滑调节。在启动时，将电源电压降低，使启动电流在允许范围内。随着电动机转速的升高，逐渐升高电源电压，直至达到额定电压。三、电气控制与自动化相关知识（一）选择题1.可编程逻辑控制器（PLC）的编程语言不包括（）A.梯形图语言B.指令表语言C.C语言D.功能块图语言答案：C。PLC的编程语言主要有梯形图语言、指令表语言、功能块图语言等。C语言一般不是PLC的标准编程语言，虽然有些高端PLC可能支持与C语言相关的编程方式，但这不是普遍的编程语言。2.以下哪种传感器常用于检测物体的接近或存在（）A.温度传感器B.压力传感器C.接近传感器D.流量传感器答案：C。接近传感器是一种用于检测物体接近或存在的传感器，它可以检测金属、塑料等物体的靠近。温度传感器用于测量温度，压力传感器用于测量压力，流量传感器用于测量流体的流量。（二）简答题1.简述PLC的基本组成和工作原理。答：-基本组成：-中央处理器（CPU）：是PLC的核心部件，负责执行用户程序、进行逻辑运算和数据处理等操作。它控制着PLC的整个运行过程，对输入信号进行读取和处理，根据程序的逻辑要求输出控制信号。-存储器：用于存储系统程序、用户程序和数据。系统程序由PLC厂家编写，用于管理和控制PLC的运行；用户程序是用户根据控制要求编写的程序；数据存储器用于存储输入输出状态、中间结果等数据。-输入输出（I/O）接口：是PLC与外部设备之间进行信号传递的桥梁。输入接口用于接收来自外部设备（如按钮、传感器等）的信号，并将其转换为PLC能够处理的数字信号；输出接口用于将PLC的控制信号转换为适合外部设备（如接触器、电磁阀等）的信号，驱动外部设备动作。-电源：为PLC提供工作所需的电源，一般包括直流电源和交流电源。电源模块要保证稳定的电压输出，以确保PLC的正常运行。-工作原理：-输入采样阶段：PLC在每个扫描周期的开始，首先对输入接口的状态进行采样，将外部输入设备的状态读入到输入映像寄存器中。在这个阶段，即使输入信号发生变化，输入映像寄存器的内容也不会立即改变，而是要等到下一个扫描周期的输入采样阶段才会更新。-程序执行阶段：PLC按照用户程序的顺序，从第一条指令开始依次执行。在执行过程中，根据输入映像寄存器和其他内部寄存器的状态进行逻辑运算，并将运算结果存储在输出映像寄存器中。-输出刷新阶段：在程序执行完毕后，PLC将输出映像寄存器中的内容传送到输出接口，驱动外部设备动作。此时，输出接口的状态才会根据程序的运算结果发生变化。2.分析电气控制系统中常用的保护环节及其作用。答：电气控制系统中常用的保护环节主要有以下几种：-短路保护：-作用：当电路发生短路故障时，短路电流会非常大，可能会损坏电气设备和线路。短路保护的作用是在短路发生时，迅速切断电路，防止设备和线路受到损坏。-常用元件：熔断器和断路器。熔断器是一种简单的短路保护装置，当短路电流通过熔断器时，熔体熔断，切断电路。断路器则具有过载、短路等多种保护功能，当检测到短路故障时，会自动跳闸，切断电路。-过载保护：-作用：当电气设备长时间过载运行时，会使设备温度升高，损坏绝缘材料，缩短设备的使用寿命。过载保护的作用是在设备过载时，及时切断电路，保护设备安全。-常用元件：热继电器。热继电器利用电流的热效应原理，当电路中的电流超过额定值时，热元件发热使双金属片变形，推动触点动作，切断电路。-欠压保护：-作用：当电源电压下降到一定值时，电气设备可能无法正常工作，甚至会损坏。欠压保护的作用是在电源电压低于允许值时，切断电路，防止设备因欠压而损坏。-常用元件：欠压继电器。当电源电压下降到欠压继电器的动作值时，继电器触点动作，切断电路。-失压保护：-作用：当电源突然停电时，电气设备会停止运行。如果在电源恢复供电时，设备自动启动，可能会造成安全事故。失压保护的作用是在电源停电时，切断电路，在电源恢复供电后，需要人工重新启动设备。-常用元件：接触器。当电源停电时，接触器线圈失电，触点断开，切断电路；电源恢复供电后，需要重新按下启动按钮，使接触器线圈得电，设备才能启动。四、高电压技术相关知识（一）选择题1.以下哪种绝缘材料的电气性能最好（）A.橡胶B.云母C.塑料D.陶瓷答案：B。云母具有良好的电气绝缘性能、耐热性能和机械性能。与橡胶、塑料和陶瓷相比，云母在高温、高压等恶劣条件下仍能保持较好的绝缘性能，其介电常数较小，介质损耗因数低，所以电气性能最好。2.雷电过电压不包括（）A.直击雷过电压B.感应雷过电压C.操作过电压D.雷电侵入波过电压答案：C。雷电过电压主要包括直击雷过电压、感应雷过电压和雷电侵入波过电压。操作过电压是由于电力系统中的操作（如开关的分合闸等）引起的过电压，不属于雷电过电压。（二）简答题1.简述气体介质的击穿机理。答：气体介质的击穿机理主要有汤逊理论和流注理论。-汤逊理论：适用于低气压、短间隙的情况。-碰撞电离：当气体中存在电场时，自由电子在电场力的作用下加速运动，与气体分子发生碰撞。如果电子的动能足够大，就会使气体分子发生电离，产生新的电子和正离子。-电子崩的形成：新产生的电子和原来的电子在电场中继续加速运动，又会与其他气体分子发生碰撞电离，形成连锁反应，使电子数量迅速增加，形成电子崩。-二次电子发射：正离子在电场作用下向阴极运动，撞击阴极表面，使阴极表面发射出二次电子。这些二次电子又会参与电子崩的形成，进一步促进气体的电离。当电子崩发展到一定程度时，气体就会发生击穿。-流注理论：适用于高气压、长间隙的情况。-初始电子崩：与汤逊理论类似，在电场作用下，自由电子碰撞电离形成电子崩。-空间电荷的影响：随着电子崩的发展，电子和正离子在空间形成空间电荷。空间电荷会使电场发生畸变，增强电子崩头部和尾部的电场强度。-流注的形成：当空间电荷产生的附加电场足够大时，会使电子崩头部的电离强度大大增加，形成新的电离区域，称为流注。流注的发展速度比电子崩快得多，当流注贯穿两极时，气体就发生击穿。2.分析电力系统中过电压的分类和防护措施。答：-过电压分类：-外部过电压（雷电过电压）：-直击雷过电压：是指雷电直接击中电气设备或输电线路时，雷电流通过被击物体产生的过电压。直击雷过电压幅值很高，危害很大。-感应雷过电压：是指雷电放电时，在附近的导体上产生的感应电动