2025年大学电气类的试题及答案

2025年大学电气类的试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.某线性时不变电路中，已知节点A的电位为12V，节点B通过10Ω电阻接地，节点A与B之间接有2Ω电阻且电流从A流向B为3A，则节点B的电位为（）A.6VB.9VC.10VD.15V2.一台单相变压器额定容量为50kVA，额定电压为10kV/0.4kV，当二次侧接功率因数0.8（滞后）的额定负载时，电压调整率为4%，则二次侧端电压为（）A.384VB.392VC.400VD.416V3.同步发电机单机运行时，若保持原动机输入功率不变，仅增加励磁电流，则（）A.端电压升高，有功功率不变B.端电压降低，有功功率增加C.端电压升高，有功功率增加D.端电压不变，无功功率增加4.某三相桥式全控整流电路接阻感负载（电感足够大），输入交流线电压为380V，控制角α=30°，则输出直流电压平均值为（）A.234VB.250VC.280VD.310V5.电力系统发生三相短路时，短路电流的非周期分量（）A.由电感元件的磁场能量释放产生B.由电容元件的电场能量释放产生C.与短路前电流的初始值无关D.衰减时间常数与系统电阻成反比6.某RLC串联电路发生谐振时，已知电源电压为10V，电阻R=5Ω，电感L=0.1H，则电容C的值为（）A.100μFB.200μFC.300μFD.400μF7.异步电动机运行时，若电源频率降低10%而保持端电压不变，则同步转速（）A.降低10%B.降低20%C.升高10%D.不变8.采用标幺值计算电力系统短路电流时，若基准容量取100MVA，基准电压取各电压级平均额定电压，则110kV线路的电抗标幺值计算公式为（）A.X=X(Ω)×100/(110²)B.X=X(Ω)×110²/100C.X=X(Ω)×100/(115²)D.X=X(Ω)×115²/1009.下列电力电子器件中，属于全控型器件的是（）A.晶闸管（SCR）B.门极可关断晶闸管（GTO）C.二极管（VD）D.双向晶闸管（TRIAC）10.某10kV母线的三相短路容量为200MVA，则该母线的短路电抗标幺值（基准容量100MVA）为（）A.0.5B.1.0C.1.5D.2.011.变压器的空载损耗主要由（）引起A.绕组铜损B.铁芯涡流损耗和磁滞损耗C.漏磁通损耗D.杂散损耗12.同步发电机的功角特性曲线中，当功角δ=90°时（）A.电磁功率达到最大值B.静态稳定储备系数最大C.暂态稳定性最好D.励磁电流最小13.某直流电动机采用电枢串电阻调速，当负载转矩不变时，串入电阻后（）A.转速升高，电枢电流减小B.转速降低，电枢电流不变C.转速不变，电枢电流增大D.转速降低，电枢电流增大14.电力系统频率调整中，一次调整由（）完成A.发电机调速器B.自动发电控制（AGC）C.负荷管理系统D.励磁调节器15.某单相桥式逆变电路输出电压基波有效值为220V，开关频率为10kHz，采用SPWM调制，载波比N=100，则调制波频率为（）A.50HzB.100HzC.200HzD.500Hz二、填空题（每空1分，共20分）1.基尔霍夫电流定律（KCL）的本质是________守恒；基尔霍夫电压定律（KVL）的本质是________守恒。2.变压器的变比k等于一次侧与二次侧________之比，当二次侧接纯电阻负载时，一次侧电流与二次侧电流的相位差为________。3.同步发电机的电枢反应性质取决于________，当负载为纯电感时，电枢反应为________。4.电力系统中性点运行方式主要有________、________和经消弧线圈接地三种。5.三相异步电动机的转差率s=（n₁-n）/n₁，其中n₁为________，n为________。6.电力电子变流电路中，换流方式主要有器件换流、________、________和强迫换流四种。7.电力系统潮流计算中，PQ节点是指________已知的节点，PV节点是指________已知的节点。8.直流电动机的电磁转矩公式为T=________，其中Φ为每极磁通，Ia为电枢电流，CT为转矩常数。9.串联谐振电路的品质因数Q=________，并联谐振电路的品质因数Q=________（用R、L、C表示）。10.新能源并网逆变器的控制目标主要包括________和________，常用的控制策略有PQ控制、V/f控制和下垂控制等。三、计算题（共40分）1.（10分）图1所示电路中，已知Us1=12V，Us2=6V，R1=2Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，R4=4Ω。试用节点电压法求节点1、2的电位及R3支路的电流。（注：图1为4节点电路，节点0为参考点，节点1接Us1正极（负极接地），节点2接Us2正极（负极接地），节点1与2之间接R3，节点1经R1接地，节点2经R2接地，节点2经R4接节点3（未标注电源））解：设节点0为参考点，节点1电位为u1，节点2电位为u2。对节点1列KCL：(u1-Us1)/R1+(u1-u2)/R3=0→(u1-12)/2+(u1-u2)/6=0→3(u1-12)+u1u2=0→4u1u2=36...(1)对节点2列KCL：(u2-Us2)/R2+(u2-u1)/R3+u2/R4=0→(u2-6)/3+(u2-u1)/6+u2/4=0通分后：4(u2-6)+2(u2-u1)+3u2=0→4u2-24+2u2-2u1+3u2=0→-2u1+9u2=24...(2)联立(1)(2)：由(1)得u2=4u1-36，代入(2)：-2u1+9(4u1-36)=24→-2u1+36u1-324=24→34u1=348→u1=348/34≈10.235Vu2=4×10.235-36≈40.94-36=4.94VR3支路电流I3=(u1-u2)/R3=(10.235-4.94)/6≈5.295/6≈0.883A（方向从节点1到节点2）2.（10分）一台三相四极异步电动机，额定功率PN=30kW，额定电压UN=380V（Y接），额定频率fN=50Hz，额定效率ηN=0.88，额定功率因数cosφN=0.85，堵转电流倍数kI=6.5，堵转转矩倍数kT=1.8，最大转矩倍数kM=2.2。求：（1）额定电流IN；（2）堵转电流Ist；（3）额定转矩TN；（4）最大转矩TM。解：（1）额定电流IN=PN/(√3UNηNcosφN)=30×10³/(√3×380×0.88×0.85)≈30000/(503.1)≈59.6A（2）堵转电流Ist=kI×IN=6.5×59.6≈387.4A（3）额定转速nN≈n1(1-sN)，n1=60f/p=60×50/2=1500r/min（四极p=2）额定转矩TN=9550PN/nN≈9550×30/1500=191N·m（近似取nN≈n1）（4）最大转矩TM=kM×TN=2.2×191≈420.2N·m3.（10分）某110kV电力系统接线如图2所示（简化为发电机G-变压器T-线路L-变压器T-负荷），已知：发电机G额定容量SNG=100MVA，次暂态电抗X''G=0.12（以SNG为基准）；变压器T1额定容量SNT=120MVA，变比115/10.5kV，短路电抗XT=0.10（以SNT为基准）；线路L长度50km，电抗X0=0.4Ω/km；变压器T2参数同T1；负荷SLoad=80MVA，功率因数0.8（滞后）。取基准容量SB=100MVA，基准电压UB=各电压级平均额定电压（115kV、10.5kV），求：（1）各元件电抗标幺值；（2）当110kV母线发生三相短路时的短路电流周期分量有效值。解：（1）元件电抗标幺值计算：发电机G：X''G=X''G×SB/SNG=0.12×100/100=0.12变压器T1：XT1=XT×SB/SNT=0.10×100/120≈0.0833线路L：线路电抗X=0.4×50=20Ω，110kV级基准电抗XB=UB²/SB=115²/100≈132.25ΩXL=X/XB=20/132.25≈0.1512变压器T2：XT2=XT×SB/SNT=0.10×100/120≈0.0833（2）短路点总电抗标幺值X∑=X''G+XT1+XL+XT2=0.12+0.0833+0.1512+0.0833≈0.4378短路电流周期分量标幺值I=1/X∑≈2.284110kV级基准电流IB=SB/(√3UB)=100×10³/(√3×115)≈502A短路电流有效值I=I×IB≈2.284×502≈1147A4.（10分）单相桥式全控整流电路接电阻负载R=10Ω，交流电源电压u=220√2sinωtV，控制角α=60°，求：（1）输出直流电压平均值Ud；（2）输出直流电流平均值Id；（3）晶闸管所承受的最大正反向电压；（4）当α=90°时，若负载改为阻感负载（L足够大），输出电压波形有何变化？解：（1）单相桥式全控整流电阻负载Ud=0.9U2(1+cosα)/2（注：正确公式应为Ud=0.9U2cosα，当α≤90°时）更正：正确公式为单相桥式全控整流电阻负载Ud=0.9U2cosα（α为控制角）U2=220V，α=60°，cos60°=0.5，故Ud=0.9×220×0.5=99V（2）Id=Ud/R=99/10=9.9A（3）晶闸管所承受的最大正向电压为√2U2=220×1.414≈311V（当晶闸管导通时，承受电源电压峰值）；最大反向电压为√2U2=311V（当晶闸管关断时，承受电源电压峰值）（4）当α=90°且负载为阻感负载（L足够大）时，输出电压平均值Ud=0.9U2cosα=0.9×220×cos90°=0V，但由于电感的续流作用，电流连续，输出电压波形在α≤90°时为正负对称的波形（电源正半周晶闸管导通，负半周另一组晶闸管导通），当α>90°时，输出电压平均值为负，但实际中α通常不超过90°（对于整流电路）。本题α=90°时，输出电压平均值为0，波形正负面积相等。四、综合分析题（共10分）某新能源电站通过双回线路接入220kV系统，其中一回线路发生单相接地故障，重合闸动作成功。请分析：（1）单相接地故障时系统各序分量的特点；（2）重合闸成功对系统稳定性的影响；（3）若重合于永久故障，应采取哪些保护措施？答：（1）单相接地故障时，系统出现零序、负序和正序分量。其中，零序分量的特点是三相电流之和不为零（等于3倍零序电流），零序电压主要集中在故障点；负序分量的出现反映了三相电流的不对称性，其大小与故障程度相关；正序分量为系统正常运行时的对称分量，故障后幅值会因系统阻抗变化而改变。（2）重合闸成功可快速恢复线路供电，减少停电时间，提高系统供电可靠性。对于新能源电站，快速恢复并网可避免因长时间脱网导致的功率波动，维持系统