2025年电气基础试题及答案

2025年电气基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.已知某直流电路中，电阻R=10Ω，两端电压U=20V，则通过该电阻的电流I为（）A.0.5AB.2AC.10AD.200A2.变压器一次侧匝数N1=1000匝，二次侧匝数N2=200匝，若一次侧电压U1=220V，则二次侧空载电压U2为（）A.44VB.110VC.220VD.1100V3.某10kV电力系统发生三相短路，系统电抗标幺值Xs=0.2，变压器电抗标幺值Xt=0.1（以100MVA为基准容量），则短路电流周期分量有效值I''为（）（系统基准电流Ij=5.77A）A.19.23AB.38.47AC.57.7AD.115.4A4.一台4极异步电动机，额定频率f=50Hz，额定转速nN=1440r/min，则额定转差率sN为（）A.0.02B.0.04C.0.06D.0.085.下列绝缘材料中，耐热等级为B级的是（）A.有机硅橡胶（180℃）B.玻璃纤维（130℃）C.纸绝缘（105℃）D.聚酰亚胺（220℃）6.用于提高电力系统功率因数的主要设备是（）A.同步发电机B.电力变压器C.并联电容器D.限流电抗器7.应用戴维南定理分析线性有源二端网络时，等效电压源的内阻等于（）A.网络中所有独立源短路后的输入电阻B.网络中所有独立源开路后的输入电阻C.网络中所有独立源保留时的输出电阻D.网络中仅保留电压源短路电流源后的电阻8.高压断路器的主要作用是（）A.隔离电路B.接通/断开正常负荷电流及故障电流C.限制短路电流D.调节电压9.三相交流电源的相序可通过（）检测A.电压表B.相序表C.电流表D.兆欧表10.低压系统保护接地的接地电阻一般应小于等于（）A.1ΩB.4ΩC.10ΩD.30Ω二、填空题（每空1分，共20分）1.欧姆定律的数学表达式为______（直流电路）。2.变压器的效率η=______×100%（用输入功率P1和输出功率P2表示）。3.电力系统短路电流中，随时间按指数规律衰减的分量称为______。4.异步电动机旋转磁场的同步转速n1=______（用f表示频率，p表示极对数）。5.测量电气设备绝缘电阻的常用仪表是______。6.无功功率的单位是______。7.对称三相电路中，三相有功功率P=______（用线电压UL、线电流IL、功率因数cosφ表示）。8.低压配电系统中，保护接地的接地电阻一般不超过______Ω。9.电磁感应定律的数学表达式为e=______（考虑方向时）。10.熔断器在电路中的主要作用是______。11.交流电路中，电感元件的感抗XL=______（用f表示频率，L表示电感量）。12.变压器的额定容量SN是指______（单相变压器用视在功率表示）。13.三相异步电动机的启动电流约为额定电流的______倍。14.电力系统中性点不接地系统发生单相接地故障时，非故障相电压升高为______倍相电压。15.衡量电能质量的主要指标是电压偏差、频率偏差和______。16.直流电动机的调速方法包括改变电枢电压、改变励磁电流和______。17.串联谐振电路的特点是阻抗最______，电流最______。18.隔离开关的主要作用是______。三、计算题（共50分）1.（10分）如图1所示电路，已知E1=12V，E2=6V，R1=2Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，试用基尔霍夫定律求各支路电流I1、I2、I3。（图1：三个支路并联，E1与R1串联为支路1，E2与R2串联为支路2，R3为支路3，三条支路两端分别连接节点a和b）2.（12分）一台S9-1000/10型三相变压器，额定电压U1N/U2N=10kV/0.4kV，空载损耗P0=1.7kW，短路损耗Pk=10.3kW，阻抗电压Uk%=4.5。求：（1）变比k；（2）额定电流I1N、I2N；（3）负载系数β=0.8时的效率η。3.（10分）某对称三相负载接于线电压UL=380V的三相电源，已知每相阻抗Z=（6+j8）Ω，求：（1）负载星形连接时的相电流IP、线电流IL、三相有功功率P；（2）负载三角形连接时的相电流IP、线电流IL、三相有功功率P。4.（10分）一台Y160M-4型三相异步电动机，额定功率PN=11kW，额定电压UN=380V，额定转速nN=1460r/min，额定功率因数cosφN=0.85，效率ηN=0.88。求：（1）额定转差率sN；（2）额定电流IN；（3）额定输出转矩TN。5.（8分）某10kV系统，最大运行方式下，系统电抗Xs=0.5Ω（归算至10kV侧），主变压器参数：SN=10MVA，Uk%=6，求10kV母线三相短路时的短路电流周期分量有效值I''和冲击电流ich（冲击系数Kch=1.8）。四、简答题（共10分）1.（2分）简述基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）的内容及适用条件。2.（2分）说明变压器的工作原理，为什么变压器不能变换直流电压？3.（2分）列举异步电动机的三种启动方式，并比较其优缺点。4.（2分）电力系统中性点接地方式有哪几种？各有什么优缺点？5.（2分）简述电气安全的基本措施（至少列出5项）。答案一、单项选择题1.B2.A3.A4.B5.B6.C7.A8.B9.B10.B二、填空题1.I=U/R2.(P2/P1)3.非周期分量4.60f/p5.兆欧表（摇表）6.乏（var）7.√3ULILcosφ8.49.-dΦ/dt10.短路保护11.2πfL12.额定视在功率13.5-714.√315.电压波动与闪变16.改变电枢回路电阻17.小；大18.隔离电源（倒闸操作）三、计算题1.解：设节点a为高电位，节点b为低电位，支路电流方向：I1从a到b，I2从b到a（因E2=6V<E1=12V），I3从a到b。根据KCL：I1=I2+I3（1）根据KVL（沿支路1和支路3）：E1=I1R1+I3R3→12=2I1+6I3（2）沿支路2和支路3：E2+I2R2=I3R3→6+3I2=6I3→2+I2=2I3（3）由（1）得I2=I1-I3，代入（3）：2+I1-I3=2I3→I1=3I3-2（4）将（4）代入（2）：12=2(3I3-2)+6I3→12=6I3-4+6I3→12I3=16→I3=4/3≈1.333A代入（4）：I1=3(4/3)-2=4-2=2AI2=I1-I3=2-4/3=2/3≈0.667A答案：I1=2A，I2≈0.667A，I3≈1.333A2.解：（1）变比k=U1N/（U2N/√3）=10000/(400/√3)=10000√3/400≈43.3（2）一次侧额定电流I1N=SN/(√3U1N)=1000/(√310)=57.74A二次侧额定电流I2N=SN/(√3U2N)=1000/(√30.4)=1443.4A（3）负载系数β=0.8时，铜损Pcu=β²Pk=0.6410.3=6.592kW输入功率P1=P2+P0+Pcu=βSNcosφ2+1.7+6.592（假设cosφ2=0.8）P2=βSNcosφ2=0.810000.8=640kWP1=640+1.7+6.592=648.292kW效率η=(P2/P1)100%=(640/648.292)100%≈98.72%答案：（1）k≈43.3；（2）I1N≈57.74A，I2N≈1443.4A；（3）η≈98.72%3.解：每相阻抗模|Z|=√(6²+8²)=10Ω，阻抗角φ=arctan(8/6)=53.13°，cosφ=0.6（1）星形连接时：相电压Up=UL/√3=380/√3≈220V相电流IP=Up/|Z|=220/10=22A线电流IL=IP=22A三相有功功率P=3UpIPcosφ=3220220.6=8712W=8.712kW（2）三角形连接时：相电压Up=UL=380V相电流IP=Up/|Z|=380/10=38A线电流IL=√3IP=√338≈65.82A三相有功功率P=3UpIPcosφ=3380380.6=25992W=25.992kW答案：（1）IP=22A，IL=22A，P=8.712kW；（2）IP=38A，IL≈65.82A，P≈25.99kW4.解：（1）同步转速n1=60f/p=6050/2=1500r/min（4极电机p=2）转差率sN=(n1-nN)/n1=(1500-1460)/1500≈0.0267（2）额定输入功率P1=PN/ηN=11/0.88=12.5kW额定电流IN=P1/(√3UNcosφN)=12500/(√33800.85)≈12500/(559.17)≈22.36A（3）额定输出转矩TN=9550PN/nN=955011/1460≈72.15N·m答案：（1）sN≈0.0267；（2）IN≈22.36A；（3）TN≈72.15N·m5.解：基准容量Sb=100MVA，基准电压Ub=10.5kV（10kV系统平均电压）系统电抗标幺值Xs=Xs(Sb/Ub²)=0.5(100/10.5²)≈0.50.907≈0.453变压器电抗标幺值Xt=Uk%Sb/(100SN)=6100/(10010)=0.6总电抗标幺值X=Xs+Xt=0.453+0.6=1.053基准电流Ij=Sb/(√3Ub)=100/(√310.5)≈5.5A短路电流周期分量有效值I''=Ij/X=5.5/1.053≈5.22kA冲击电流ich=Kch√2I''=1.81.4145.22≈13.28kA答案：I''≈5.22kA，ich≈13.28kA四、简答题1.KCL：在任意时刻，流入某一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和（ΣI入=ΣI出），适用于集中参数电路的任意节点。KVL：在任意时刻，沿电路中任一闭合回路的电压代数和为零（ΣU=0），适用于集中参数电路的任意闭合回路。2.变压器利用电磁感应原理工作：一次绕组通入交流电产生交变磁通，通过铁芯耦合到二次绕组，感应出电动势。直流电压下，一次绕组电流恒定，磁通不变，二次绕组无感应电动势，因此无法变换直流电压。3.（1）直接启动：优点是设备简单、启动快；缺点是启动电流大（5-7倍额定电流），影响电网电压。（2）星-三角启动：优点是启动电流降为1/3；缺点是仅适用于正常运行三角形连接的电机，启动转矩小。（3）自耦变压器启动：优点是启动电流和转矩可调节；缺点是设备成本高，体积大。4.（1）中性点不接地：优点是发生单相接地时可继续运行1-2小时；