2025年电工学下题库及答案

2025年电工学下题库及答案一、选择题（每题3分，共30分）1.一台单相变压器的一次侧匝数N₁=2200匝，二次侧匝数N₂=110匝，若一次侧接入220V正弦交流电源，则二次侧空载电压约为（）。A.11VB.22VC.110VD.220V2.三相异步电动机在额定电压下启动时，启动电流大的主要原因是（）。A.启动时转子绕组感应电动势大，转子电流大B.启动时定子绕组电抗小C.启动时电源容量不足D.启动时转子转速高3.晶闸管导通的必要条件是（）。A.阳极加正向电压，门极加正向触发脉冲B.阳极加反向电压，门极加正向触发脉冲C.阳极加正向电压，门极加反向触发脉冲D.阳极加反向电压，门极加反向触发脉冲4.某三相异步电动机的额定转速为1440r/min，电源频率为50Hz，则其极对数为（）。A.1B.2C.3D.45.在桥式整流电路中，若其中一只二极管开路，则输出电压（）。A.变为半波整流电压B.变为零C.保持不变D.脉动增大但平均值不变6.同步电动机的功率因数可以通过调节（）来改变。A.定子电流B.转子励磁电流C.负载大小D.电源频率7.直流电动机采用电枢串电阻调速时，其机械特性的硬度会（）。A.变硬B.变软C.不变D.先硬后软8.三相电力变压器的联结组标号为Yd11，其中“11”表示（）。A.二次侧线电压滞后一次侧线电压330°B.二次侧线电压超前一次侧线电压30°C.二次侧相电压滞后一次侧相电压110°D.二次侧相电压超前一次侧相电压11°9.晶闸管的关断条件是（）。A.阳极电流小于维持电流B.门极加反向电压C.阳极加反向电压D.同时满足A和C10.某台他励直流电动机的额定数据为：Pₙ=10kW，Uₙ=220V，Iₙ=53A，nₙ=1500r/min，则其额定效率约为（）。A.85%B.87%C.90%D.92%二、填空题（每空2分，共20分）1.三相异步电动机的转差率s=（n₀-n）/n₀，其中n₀为______，n为______。2.电力电子器件按控制特性可分为不可控器件、半控器件和______，其中晶闸管属于______。3.变压器的基本结构包括______和______两部分，其工作原理基于______定律。4.直流电动机的电磁转矩公式为T=KₜΦIₐ，其中Φ为______，Iₐ为______。5.三相桥式全控整流电路带电阻负载时，每个晶闸管的导通角为______度，输出电压的平均值Uₒ=______（U₂为变压器二次侧相电压有效值）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述三相异步电动机“异步”的含义，并说明其转子转速为何始终低于同步转速。2.比较晶闸管整流电路中“自然换相”与“强迫换相”的区别，各适用于什么场合？3.画出并励直流电动机的机械特性曲线（n-T曲线），说明其特点及应用场景。4.变压器运行时，一次侧电流随二次侧电流变化的物理过程是怎样的？5.说明PWM（脉宽调制）技术在电力电子电路中的主要优势。四、计算题（共60分）1.（15分）一台三相电力变压器的额定容量Sₙ=500kVA，额定电压U₁ₙ/U₂ₙ=10kV/0.4kV，联结组为Yyn0。求：（1）一次侧和二次侧的额定电流I₁ₙ、I₂ₙ；（2）若二次侧接入三相对称负载，每相阻抗Z=（0.16+j0.12）Ω，求此时二次侧线电流I₂和一次侧线电流I₁（忽略变压器内阻抗压降）。2.（15分）某三相异步电动机的额定数据为：Pₙ=30kW，Uₙ=380V（Δ联结），Iₙ=63A，nₙ=1470r/min，f₁=50Hz，cosφₙ=0.88。求：（1）额定转差率sₙ；（2）额定效率ηₙ；（3）额定转矩Tₙ。3.（15分）单相半波可控整流电路接电阻负载，变压器二次侧电压U₂=100V，晶闸管导通角α=60°。求：（1）输出电压平均值Uₒ；（2）输出电流平均值Iₒ；（3）晶闸管承受的最大正反向电压。4.（15分）一台他励直流电动机的额定数据为：Uₙ=220V，Iₙ=40A，nₙ=1000r/min，电枢电阻Rₐ=0.5Ω。若保持励磁电流不变，负载转矩为额定转矩的80%，求：（1）电枢电流Iₐ；（2）转速n（忽略空载转矩）。答案--一、选择题1.A2.A3.A4.B5.A6.B7.B8.B9.D10.B二、填空题1.同步转速；转子转速2.全控器件；半控器件3.铁心；绕组；电磁感应4.每极磁通；电枢电流5.120；2.34U₂三、简答题1.“异步”指转子转速n与同步转速n₀不同步。若转子转速等于n₀，则转子导体与旋转磁场无相对切割，无法感应电动势和电流，无法产生电磁转矩，因此n必须小于n₀以维持电磁感应过程。2.自然换相：利用电网电压过零实现晶闸管关断，适用于相控整流电路（交流侧有电源）；强迫换相：通过附加换相电路产生反向电压使晶闸管关断，适用于无源逆变或直流斩波电路（交流侧无电源）。3.并励直流电动机的机械特性为硬特性（n随T增大略有下降）。曲线近似为一条略向下倾斜的直线。特点：转速稳定性好，适用于负载变化时要求转速基本不变的场合（如机床、风机）。4.二次侧电流I₂产生去磁磁动势，使主磁通Φ减小，导致一次侧感应电动势E₁减小；由于U₁≈E₁，为维持E₁不变，一次侧电流I₁会增大，产生增磁磁动势以抵消I₂的去磁作用，最终达到新的磁动势平衡。5.PWM技术优势：输出电压谐波少，滤波器体积小；通过调节占空比可灵活控制输出电压大小；开关频率高，动态响应快；能量转换效率高（器件工作在开关状态）。四、计算题1.（1）一次侧额定电流I₁ₙ=Sₙ/(√3U₁ₙ)=500×10³/(√3×10×10³)≈28.87A二次侧额定电流I₂ₙ=Sₙ/(√3U₂ₙ)=500×10³/(√3×0.4×10³)≈721.7A（2）二次侧相电流I₂φ=U₂φ/|Z|=(400/√3)/√(0.16²+0.12²)=(230.94)/0.2=1154.7A二次侧线电流I₂=I₂φ=1154.7A（Δ联结时线电流=√3相电流，但本题Yyn0联结，二次侧为Y联结，线电流=相电流）一次侧线电流I₁=I₂×(U₂ₙ/U₁ₙ)=1154.7×(0.4/10)=46.19A2.（1）同步转速n₀=60f/p，nₙ=1470r/min接近1500r/min（p=2），故n₀=1500r/minsₙ=(n₀-nₙ)/n₀=(1500-1470)/1500=0.02（2）输入功率P₁=√3UₙIₙcosφₙ=√3×380×63×0.88≈34.5kW效率ηₙ=Pₙ/P₁=30/34.5≈87%（3）额定转矩Tₙ=9550Pₙ/nₙ=9550×30/1470≈195.9N·m3.（1）Uₒ=0.45U₂(1+cosα)/2=0.45×100×(1+cos60°)/2=0.45×100×1.5/2=33.75V（2）Iₒ=Uₒ/R（题目未给R，假设R=Uₒ/Iₒ，若仅表达式则Iₒ=Uₒ/R；若R=U₂/Iₒ额定，此处可能需补充条件，按Uₒ=33.75V，假设R=10Ω，则Iₒ=3.375A，具体数值需题目给定R，此处以公式表达）（3）晶闸管最大正向电压=√2U₂=141.4V，最大反向电压=√2U₂=141.4V4.（1）他励直流电动机中，T=KₜΦIₐ，负载转矩T