维修电工高级技师考试题库附答案

维修电工高级技师考试题库附答案一、选择题1.同步电动机采用能耗制动时，将运行中的同步电动机定子绕组（）。A.电源断开B.电源短接C.接直流电源D.接制动电阻答案：A。当同步电动机采用能耗制动时，首先要将运行中的同步电动机定子绕组的电源断开，然后在定子绕组中通入直流电，使电动机产生制动转矩，将电动机的动能转化为电能消耗在电阻上。B选项电源短接不符合能耗制动的原理；C选项接直流电源是在断开交流电源之后的操作；D选项接制动电阻不是定子绕组最初的操作。2.直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变（）。A.电枢电压B.励磁磁通C.串入电枢回路的电阻D.电源电压答案：B。直流电动机的功率公式为\(P=UI=C_T\varPhiI_a\omega\)。恒功率调速是指在调速过程中电动机的输出功率基本保持不变。改变电枢电压调速属于恒转矩调速；串入电枢回路的电阻调速也是改变转矩特性；而改变励磁磁通时，根据公式可知，转速升高，转矩减小，可实现恒功率调速。所以答案选B。3.三相异步电动机的旋转磁场转速与（）有关。A.电源频率B.磁极对数C.电源电压D.A和B答案：D。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\(f\)是电源频率，\(p\)是磁极对数。由此可见，旋转磁场转速与电源频率和磁极对数有关，电源电压主要影响电动机的转矩等性能，与旋转磁场转速无关。所以答案是D。4.可编程控制器的基本结构主要由（）、存储器、输入/输出接口、电源、编程器等组成。A.CPUB.运算器C.控制器D.微处理器答案：A。可编程控制器（PLC）的基本结构中，CPU（中央处理器）是核心部分，它负责整个PLC的运算、控制和协调等工作。运算器和控制器是CPU的组成部分；微处理器表述不准确，PLC中的核心是专门设计的CPU。所以选A。5.在直流电路中，基尔霍夫第二定律的正确表达式是（）。A.\(\sumI=0\)B.\(\sumU=0\)C.\(\sumIR=0\)D.\(\sumE=0\)答案：B。基尔霍夫第二定律也称为回路电压定律，其内容是在任一闭合回路中，各段电压的代数和等于零，即\(\sumU=0\)。选项A\(\sumI=0\)是基尔霍夫第一定律（节点电流定律）的表达式；选项C\(\sumIR\)没有考虑电源电动势等情况；选项D\(\sumE=0\)不符合基尔霍夫第二定律的准确表述。所以选B。二、判断题1.变压器的变比等于一、二次侧感应电动势之比。（）答案：正确。根据变压器的工作原理，变压器的变比\(k=\frac{N_1}{N_2}\)，同时\(E_1=4.44fN_1\varPhi_m\)，\(E_2=4.44fN_2\varPhi_m\)，所以\(\frac{E_1}{E_2}=\frac{N_1}{N_2}=k\)，即变压器的变比等于一、二次侧感应电动势之比。2.交流接触器的触头系统由主触头和辅助触头组成，主触头用于通断主电路，辅助触头用于控制电路。（）答案：正确。交流接触器的主触头一般为常开触头，用于接通和分断主电路，承载较大的电流；辅助触头有常开和常闭两种，主要用于控制电路，实现自锁、互锁等控制功能。3.晶闸管只要阳极和阴极之间加正向电压就会导通。（）答案：错误。晶闸管导通需要满足两个条件：一是阳极和阴极之间加正向电压；二是门极和阴极之间加适当的正向触发脉冲。仅仅阳极和阴极之间加正向电压，而门极没有触发信号，晶闸管是不会导通的。4.变频调速是通过改变电源频率来调节电动机转速的，它是一种无级调速方式。（）答案：正确。三相异步电动机的转速公式\(n=(1-s)n_0=(1-s)\frac{60f}{p}\)，通过改变电源频率\(f\)可以连续地改变电动机的同步转速\(n_0\)，从而实现电动机转速的连续调节，是一种无级调速方式。5.在PLC编程中，定时器的定时时间等于定时器的设定值与定时器的时间基准的乘积。（）答案：正确。PLC中的定时器通常有不同的时间基准，如0.01s、0.1s、1s等，定时器的定时时间\(T=K\timesS\)，其中\(K\)是定时器的设定值，\(S\)是时间基准。三、简答题1.简述直流电动机的调速方法及其优缺点。答：直流电动机的调速方法主要有以下三种：-改变电枢电压调速-原理：根据直流电动机的转速公式\(n=\frac{U-I_aR_a}{C_e\varPhi}\)，在保持励磁磁通\(\varPhi\)和电枢回路电阻\(R_a\)不变的情况下，改变电枢电压\(U\)就可以调节电动机的转速。-优点：调速范围宽，可以实现无级调速，调速平滑性好；调速过程中电能损耗小，效率高；能在较宽的范围内实现恒转矩调速，适用于对转矩要求恒定的负载。-缺点：需要一套专门的可调直流电源，设备投资较大；电源的输出功率要与电动机的功率相匹配，对于大容量电动机，电源设备的成本较高。-改变励磁磁通调速-原理：由转速公式可知，当保持电枢电压\(U\)和电枢回路电阻\(R_a\)不变时，改变励磁磁通\(\varPhi\)可以调节电动机的转速。一般是通过在励磁回路中串入调节电阻来改变励磁电流，从而改变磁通。-优点：调速方法简单，只需调节励磁回路的电阻即可；调速时电能损耗小，效率较高；可以实现恒功率调速，适用于对功率要求恒定的负载。-缺点：调速范围有限，因为磁通不能无限减小，否则会使电动机的电枢电流过大，影响电动机的正常运行；调速过程中电动机的机械特性变软，负载变化时转速变化较大。-改变电枢回路电阻调速-原理：在电枢回路中串入可调电阻，改变电枢回路的总电阻\(R=R_a+R_{串}\)，从而改变电动机的转速。-优点：调速方法简单，设备成本低，只需在电枢回路中串入电阻即可。-缺点：调速范围有限，调速的平滑性差，只能实现有级调速；在调速过程中，串入的电阻会消耗大量的电能，效率低；随着串入电阻的增大，电动机的机械特性变软，负载变化时转速变化较大。2.说明PLC编程中常用的编程语言及其特点。答：PLC编程中常用的编程语言有以下几种：-梯形图（LD）-特点：梯形图是一种图形化的编程语言，它模仿了继电器控制系统的电路图，具有直观、易懂的特点，对于熟悉继电器控制电路的电气技术人员来说，很容易上手。梯形图由触点、线圈和连接导线等组成，其逻辑关系与继电器控制电路相似，通过触点的闭合和断开控制线圈的通断。梯形图的编程方式符合电气工程师的思维习惯，便于程序的设计、调试和修改。-指令表（IL）-特点：指令表是一种类似于计算机汇编语言的文本编程语言，它用指令的形式来表达逻辑关系。指令表的优点是编程简洁，占用存储空间小，执行速度快。对于一些复杂的逻辑控制，使用指令表可以更方便地实现。但是指令表的可读性较差，对于初学者来说，理解和掌握起来有一定的难度。-功能块图（FBD）-特点：功能块图采用类似于数字逻辑电路的图形符号来表示各种功能块，如逻辑门、定时器、计数器等。功能块图的优点是直观、形象，易于理解和设计复杂的逻辑控制程序。它将功能块之间的连接关系清晰地表示出来，便于分析和调试程序。功能块图在处理复杂的逻辑运算和数据处理时具有一定的优势。-顺序功能图（SFC）-特点：顺序功能图主要用于描述控制系统的顺序控制过程，它将一个复杂的控制过程分解为若干个步，每个步对应一个控制任务，通过步与步之间的转换条件来实现控制过程的顺序执行。顺序功能图的优点是能够清晰地描述控制系统的工作流程，便于程序的设计和调试。它适用于具有顺序控制要求的系统，如自动化生产线、电梯控制系统等。-结构化文本（ST）-特点：结构化文本是一种高级编程语言，类似于Pascal、C等语言。它采用文本形式编写程序，具有很强的表达能力和灵活性。结构化文本可以实现复杂的算法和数据处理，适用于对运算速度和数据处理能力要求较高的场合。但是结构化文本的编程难度较大，需要编程人员具备一定的编程基础。3.简述三相异步电动机的启动方法及其适用场合。答：三相异步电动机的启动方法主要有以下几种：-直接启动-原理：直接启动就是将电动机的定子绕组直接接入额定电压的电源上，使电动机在全电压下启动。-适用场合：直接启动的优点是启动方法简单、设备投资少、启动迅速。但是直接启动时，电动机的启动电流很大，一般为额定电流的4-7倍，会引起电网电压的波动，影响其他用电设备的正常运行。因此，直接启动一般适用于小容量的电动机，通常规定当电动机的容量在10kW以下，且供电变压器容量足够大时，可以采用直接启动。-星-三角（Y-△）启动-原理：星-三角启动是指在启动时将电动机的定子绕组接成星形，此时每相绕组承受的电压为额定电压的\(\frac{1}{\sqrt{3}}\)，启动电流也相应减小。当电动机转速接近额定转速时，再将定子绕组接成三角形，使电动机在额定电压下正常运行。-适用场合：星-三角启动的优点是启动设备简单、成本低，启动电流较小，一般为直接启动电流的\(\frac{1}{3}\)。但是它只适用于正常运行时定子绕组为三角形连接的电动机。星-三角启动通常用于中、小型容量的电动机，如额定功率在13-30kW之间的电动机。-自耦变压器降压启动-原理：自耦变压器降压启动是利用自耦变压器将电源电压降低后加到电动机的定子绕组上，以减小启动电流。启动时，电动机通过自耦变压器获得较低的电压，随着电动机转速的升高，再将自耦变压器切除，使电动机直接接入额定电压的电源。-适用场合：自耦变压器降压启动的优点是可以根据需要选择不同的降压比，从而灵活地调节启动电流和启动转矩。它适用于容量较大、启动转矩要求较高的电动机。但是自耦变压器体积大、成本高，而且在启动过程中会产生一定的能量损耗。-软启动-原理：软启动是利用晶闸管的调压原理，通过控制晶闸管的导通角来调节电动机的启动电压，使电动机的启动电压逐渐升高，启动电流逐渐增大，从而实现平滑启动。-适用场合：软启动的优点是启动过程平滑，对电网的冲击小，启动电流和启动转矩可以根据需要进行调整。它适用于对启动要求较高的场合，如一些精密设备的驱动电动机、对电网电压波动敏感的场合等。但是软启动器的价格相对较高。四、计算题1.一台三相异步电动机，额定功率\(P_N=30kW\)，额定电压\(U_N=380V\)，额定转速\(n_N=1470r/min\)，功率因数\(\cos\varphi_N=0.85\)，效率\(\eta_N=0.9\)。求：（1）电动机的额定电流\(I_N\)；（2）电动机的额定转矩\(T_N\)。解：（1）根据三相异步电动机的功率公式\(P_N=\sqrt{3}U_NI_N\cos\varphi_N\eta_N\)，可得额定电流\(I_N\)的计算公式为：\(I_N=\frac{P_N}{\sqrt{3}U_N\cos\varphi_N\eta_N}\)将\(P_N=30\times10^3W\)，\(U_N=380V\)，\(\cos\varphi_N=0.85\)，\(\eta_N=0.9\)代入上式得：\[\begin{align}I_N&=\frac{30\times10^3}{\sqrt{3}\times380\times0.85\times0.9}\\&=\frac{30\times10^3}{1.732\times380\times0.85\times0.9}\\&=\frac{30\times10^3}{504.17}\\&\approx59.5A\end{align}\]（2）根据电动机的额定转矩公式\(T_N=9550\frac{P_N}{n_N}\)，将\(P_N=30kW\)，\(n_N=1470r/min\)代入得：\(T_N=9550\times\frac{30}{1470}\)\(T_N=\frac{286500}{1470}\approx194.9N\cdotm\)2.有一个由电阻\(R=10\Omega\)、电感\(L=0.2H\)组成的串联电路，接在频率\(f=50Hz\)、电压\(U=220V\)的交流电源上。求：（1）电路的阻抗\(Z\)；（2）电路中的电流\(I\)；（3）电阻两端的电压\(U_R\)和电感两端的电压\(U_L\)。解：（1）首先计算感抗\(X_L\)，根据感抗公式\(X_L=2\pifL\)，将\(f=50Hz\)，\(L=0.2H\)代入得：\(X_L=2\pi\times50\times0.2\)\(X_L=20\pi\approx62.8\Omega\)然后根据阻抗公式\(Z=\sqrt{R^{2}+X_{L}^{2}}\)，将\(R=10\Omega\)，\(X_L=62.8\Omega\)代入得：\(Z=\sqrt{10^{2}+62.8^{2}}=\sqrt{100+3943.84}=\sqrt{4043.84}\approx63.6\Omega\)（2）根据欧姆定律\(I=\frac{U}{Z}\)，将\(U=220V\)，\(Z=63.6\Omega\)代入得：\(I=\frac{220}{63.6}\approx3.46A\)（3）电阻两端的电压\(U_R\)根据\(U_R=IR\)计算，将\(I=3.46A\)，\(R=10\Omega\)代入得：\(U_R=3.46\times10=34.6V\)电感两端的电压\(U_L\)根据\(U_L=IX_L\)计算，将\(I=3.46A\)，\(X_L=62.8\Omega\)代入得：\(U_L=3.46\times62.8\approx217.3V\)五、综合题1.设计一个基于PLC的三相异步电动机正反转控制系统，要求：（1）画出PLC的I/O分配表；（2）画出PLC控制的外部接线图；（3）设计梯形图程序。解：（1）I/O分配表|输入信号