2025年电气的基本知识题库及答案

2025年电气的基本知识题库及答案1.已知某直流电路中，电源电动势E=24V，内阻r=0.8Ω，外电路由R1=6Ω和R2=10Ω的电阻串联组成，求电路总电流I、外电路总电压U及电源内阻压降Ur。答案：外电路总电阻R=R1+R2=16Ω，总电阻R总=R+r=16.8Ω，总电流I=E/R总=24/16.8≈1.429A；外电路总电压U=I×R=1.429×16≈22.86V；内阻压降Ur=I×r=1.429×0.8≈1.143V。2.简述基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）的核心内容及适用条件。答案：KCL指在任意时刻，电路中任一节点的支路电流代数和为零（ΣI=0），反映电流连续性；KVL指任意时刻，电路中任一闭合回路的各段电压代数和为零（ΣU=0），反映能量守恒。两者适用于线性与非线性电路，直流与交流电路（交流需用相量表示）。3.某单相交流电路中，电压u=220√2sin(314t+30°)V，电流i=10√2sin(314t-30°)A，求电路的有功功率P、无功功率Q和视在功率S。答案：电压有效值U=220V，电流有效值I=10A，相位差φ=30°-(-30°)=60°。有功功率P=UIcosφ=220×10×cos60°=1100W；无功功率Q=UIsinφ=220×10×sin60°≈1905var；视在功率S=UI=220×10=2200VA。4.三相异步电动机的“转差率”如何定义？当电动机空载、额定负载、堵转时，转差率大致处于什么范围？答案：转差率s=(n0-n)/n0×100%，其中n0为同步转速，n为转子转速。空载时n接近n0，s≈0.5%~1%；额定负载时s≈2%~5%；堵转（转子停转）时n=0，s=100%。5.一台Y接法的三相异步电动机，额定功率Pn=30kW，额定电压Un=380V，额定效率ηn=0.92，额定功率因数cosφn=0.89，求额定线电流In。答案：额定输入功率P1=Pn/ηn=30/0.92≈32.61kW；线电流In=P1/(√3×Un×cosφn)=32610/(1.732×380×0.89)≈32610/583.6≈55.9A。6.电力系统中性点常见的接地方式有哪几种？各自的主要特点是什么？答案：主要有中性点不接地、经消弧线圈接地、直接接地三种。不接地系统发生单相接地时，线电压仍对称，可带故障运行1~2小时，但非故障相电压升高√3倍；经消弧线圈接地通过补偿电容电流减少电弧；直接接地系统单相接地时故障相电流大，需立即跳闸，过电压水平低。7.简述电磁式继电器与电子式继电器的主要区别及应用场景。答案：电磁式继电器利用电磁力驱动触点动作，结构简单、抗干扰强，适用于传统低压控制电路；电子式继电器基于电子元件（如晶体管、集成电路）实现逻辑控制，响应快、精度高，适用于需要精确延时、多路信号处理的自动化系统。8.某220V单相照明电路中，安装了10盏40W的白炽灯和5盏30W的LED灯（功率因数0.95），求电路总电流及总功率因数（白炽灯功率因数视为1）。答案：白炽灯总功率P1=10×40=400W，LED总功率P2=5×30=150W；白炽灯电流I1=P1/U=400/220≈1.818A，LED电流I2=P2/(U×cosφ2)=150/(220×0.95)≈0.717A；总电流I=I1+I2≈2.535A（因白炽灯与LED电压同相位，电流直接相加）；总有功功率P=400+150=550W，总视在功率S=U×I=220×2.535≈557.7VA，总功率因数cosφ=P/S≈550/557.7≈0.986。9.简述晶闸管（SCR）的导通条件和关断条件。答案：导通条件：阳极与阴极间加正向电压，门极与阴极间加适当正向触发脉冲；关断条件：阳极电流降至维持电流以下（可通过降低阳极电压、增大回路电阻或施加反向电压实现）。10.低压配电系统中，“保护接地”与“保护接零”的主要区别是什么？各自的适用场景？答案：保护接地（TT系统）是将设备金属外壳与独立接地体连接，适用于中性点不接地或经高阻接地的系统，如农村无等电位联结的场所；保护接零（TN系统）是将设备外壳与系统中性点引出的保护线（PE线）连接，适用于中性点直接接地的低压电网，如城市建筑配电系统。11.某RL串联电路接于50Hz、220V交流电源，测得电阻电压UR=150V，电感电压UL=180V，求电路的有功功率P、电感L及功率因数cosφ。答案：总电压有效值U=√(UR²+UL²)=√(150²+180²)=√(22500+32400)=√54900≈234.3V（但题目中电源电压为220V，说明存在计算误差，实际应通过阻抗三角形计算）。正确方法：阻抗Z=U/I，电阻R=UR/I，感抗XL=UL/I，故Z=√(R²+XL²)，U=I×Z=220V。设电流为I，则UR=I×R=150V→R=150/I；UL=I×XL=180V→XL=180/I；Z=√(R²+XL²)=√((150/I)²+(180/I)²)=√(54900)/I≈234.3/I。由U=I×Z=220V→I×(234.3/I)=234.3=220，矛盾，说明题目中UR+UL应理解为矢量和，实际总电压U=√(UR²+UL²)=220V，故√(150²+180²)=220V→验证150²+180²=22500+32400=54900，220²=48400，不相等，题目数据应为UR=132V，UL=176V（132²+176²=17424+30976=48400=220²）。假设题目数据为UR=132V，UL=176V，则I=UR/R=132/R，同时UL=I×XL=132/R×XL=176→XL=176R/132=4R/3。功率因数cosφ=UR/U=132/220=0.6；有功功率P=UR×I=132×(220/220)=132×I，而I=U/Z=220/√(R²+XL²)=220/√(R²+(16R²/9))=220/(5R/3)=132/R，故P=132×(132/R)=(132²)/R。又R=UR/I=132/(132/R)=R，需补充条件求L。XL=2πfL=4R/3，而R=UR/I=132/(132/R)=R，实际由cosφ=0.6，sinφ=0.8，P=UIcosφ=220×I×0.6，I=P/(220×0.6)。同时Q=UIsinφ=220×I×0.8=UL×I→UL=220×0.8=176V（符合假设），故I=P/(220×0.6)，P=UR×I=132×I→132×I=220×I×0.6→等式成立。电感L=XL/(2πf)=(UL/I)/(2π×50)=(176/I)/(314)，而I=U/Z=220/(Z)，Z=U/I=220/I，又Z=R/cosφ=R/0.6，故R=0.6Z=0.6×220/I=132/I，XL=Zsinφ=220/I×0.8=176/I，故L=XL/(2πf)=(176/I)/(314)=(176/(220/Z))/314=(176Z/220)/314=(176×(220/I)/220)/314=176/(I×314)。因I=P/(220×0.6)，若P=132×I，代入得I=132×I/(220×0.6)→1=132/(132)→成立，故需给定P值或I值。假设P=1320W，则I=1320/(220×0.6)=10A，XL=176/10=17.6Ω，L=17.6/(314)≈0.056H。12.简述变压器的“电压调整率”定义及影响因素。答案：电压调整率ΔU%=(U20-U2)/U20×100%，其中U20为空载二次电压，U2为负载时二次电压。影响因素包括负载电流大小、负载功率因数（感性负载降低电压，容性负载可能升高电压）、变压器内阻（电阻和漏抗）。13.某380V三相电动机采用星三角降压启动，启动时定子绕组接成星形，运行时接成三角形。若电动机额定线电压为380V，求启动时每相绕组承受的电压及启动电流与直接启动电流的比值（假设绕组阻抗为Z）。答案：额定运行时三角形接法，相电压Up=380V，相电流Ip=380/Z，线电流IL=√3Ip=380√3/Z；启动时星形接法，相电压Up'=380/√3≈220V，相电流Ip'=220/Z，线电流IL'=Ip'=220/Z。启动电流比值IL'/IL=(220/Z)/(380√3/Z)=220/(380×1.732)≈220/658≈1/3，即启动电流约为直接启动的1/3。14.电气设备的“绝缘电阻”测量通常使用什么仪器？测量时需要注意哪些事项？答案：使用兆欧表（摇表）。注意事项：被测设备需停电并放电；测量前检查兆欧表好坏（开路指针指∞，短路指针指0）；测量时L端接被测设备导体，E端接外壳或地，C端（屏蔽端）接表面泄漏路径；读数时待指针稳定后读取；测量后对设备再次放电。15.简述直流电动机的调速方法及各自特点。答案：①电枢回路串电阻调速：简单但效率低，转速稳定性差；②改变电枢电压调速：平滑无级调速，效率高，需专用电源（如晶闸管整流装置）；③改变励磁磁通调速：适用于恒功率负载，调速范围有限（转速只能升高）。16.某220V直流接触器线圈电阻R=500Ω，电感L=2H，接于220V直流电源，求线圈的稳态电流及通电瞬间的最大感应电动势。答案：稳态时电感阻碍消失，电流I=U/R=220/500=0.44A；通电瞬间电流变化率最大，感应电动势e=-L×di/dt，初始时di/dt=U/L=220/2=110A/s，故最大感应电动势e=-2×110=-220V（负号表示阻碍电流增加）。17.电力系统中，“短路”的主要危害有哪些？常见的短路类型有哪些？答案：危害：过大短路电流导致设备过热烧毁；电动力破坏设备绝缘和机械结构；电压骤降影响非故障设备运行；可能引发系统稳定破坏。常见类型：三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路（中性点直接接地系统）。18.简述PLC（可编程逻辑控制器）的基本组成及各部分功能。答案：组成：CPU（中央处理器，执行程序、处理数据）、存储器（存储程序和数据，分系统程序区和用户程序区）、输入/输出（I/O）模块（连接外部信号与内部电路，包括数字量和模拟量模块）、电源模块（提供稳定直流电源）、通信模块（实现与上位机或其他设备通信）。19.某正弦交流电路中，已知复阻抗Z=3+j4Ω，接于u=100√2sin(314t+60°)V的电源，求电路的电流相量、有功功率及无功功率。答案：阻抗模|Z|=√(3²+4²)=5Ω，阻抗角φ=arctan(4/3)≈53.13°；电压相量U=100∠60°V；电流相量I=U/Z=100∠60°/(5∠53.13°)=20∠6.87°A；有功功率P=UIcosφ=100×20×cos53.13°=2000×0.6=1200W；无功功率Q=UIsinφ=2000×0.8=1600var。20.低压断路器的“过载保护”和“短路保护”分别由什么元件实现？动作特性有何区别？答案：过载保护由热脱扣器（双金属片）实现，利用电流热效应，动作延迟（反时限特性，电流越大动作越快）；短路保护由电磁脱扣器（电磁铁）实现，利用电磁力驱动，动作瞬时（电流超过整定值立即跳闸）。21.简述异步电动机“气隙”的作用及气隙大小对电机性能的影响。答案：气隙是定子与转子间的空气间隙，用于传递电磁能量。气隙过小会导致装配困难，可能因振动摩擦损坏；气隙过大则磁阻增大，励磁电流增加，功率因数降低，效率下降。22.某三相电力变压器的额定容量Sn=1000kVA，额定电压U1n/U2n=10kV/0.4kV，联结组标号为Yyn0，求高压侧额定线电流I1n和低压侧额定线电流I2n。答案：高压侧线电流I1n=Sn/(√3×U1n)=1000/(1.732×10)=57.7A；低压侧线电流I2n=Sn/(√3×U2n)=1000/(1.732×0.4)≈1443.4A。23.电气原理图中，“自锁”和“互锁”的作用分别是什么？举例说明如何实现。答案：自锁：通过接触器辅助常开触点并联在启动按钮两端，使松开按钮后接触器保持吸合，实现持续运行（如电动机连续运转控制）；互锁：通过接触器辅助常闭触点串联在对方控制回路中，防止两个接触器同时吸合（如正反转控制中，正转接触器常闭触点串入反转回路，反之亦然）。24.简述雷电过电压的两种形式及防护措施。答案：形式：直击雷（雷电直接击中设备）、感应雷（雷电电磁感应或静电感应在导体上产生过电压）。防护措施：直击雷用避雷针、避雷线、避雷带；感应雷用避雷器（如氧化锌避雷器）、电磁屏蔽、等电位联结；低压侧用浪涌保护器（SPD）。25.某直流电路中，有两个并联的支路，支路1电阻R1=10Ω，支路2电阻R2=15Ω，总电流I=5A，求各支路电流I1、I2及电路总功率P。答案：并联电阻R=R1×R2/(R1+R2)=6Ω，总电压U=I×R=5×6=30V；I1=U/R1=30/10=3A，I2=U/R2=30/15=2A；总功率P=U×I=30×5=150W（或P=I1²R1+I2²R2=9×10+4×15=90+60=150W）。26.简述同步电动机与异步电动机的主要区别（至少三点）。答案：①同步电动机转子有直流励磁或永磁体，转速严格等于同步转速（n=n0）；异步电动机转子靠感应电流励磁，转速略低于同步转速（n<n0）。②同步电动机可通过调节励磁电流改善电网功率因数（过励时发出无功）；异步电动机始终从电网吸收无功。③同步电动机启动需辅助措施（如异步启动法）；异步电动机可直接启动。27.某220V单相电机铭牌标注“额定电流In=5A，功率因数cosφ=0.75”，求电机的额定有功功率Pn和额定效率ηn（假设电机输入功率等于视在功率×cosφ，输出功率