2025年电气试卷试题及答案

2025年电气试卷试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.某正弦交流电路中，已知电压u=220√2sin(314t+30°)V，电流i=10√2sin(314t-15°)A，则该电路的功率因数为（）。A.0.707B.0.866C.0.5D.0.9062.一台单相变压器的额定容量为50kVA，额定电压为10kV/0.4kV，其高压侧额定电流为（）。A.5AB.2.5AC.125AD.50A3.三相异步电动机在额定负载下运行时，若电源电压突然降低10%，则电机的转速将（）。A.显著下降B.略有下降C.基本不变D.上升4.在电力系统中，中性点不接地系统发生单相接地故障时，非故障相的对地电压会（）。A.升高为线电压B.降低为相电压C.保持不变D.升高为√3倍相电压5.某110kV线路采用LGJ-240导线，其单位长度电阻约为0.13Ω/km，若线路长度为50km，则线路总电阻为（）。A.6.5ΩB.13ΩC.26ΩD.3.25Ω6.晶闸管整流电路中，若触发角α增大，则输出直流电压（）。A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小7.衡量电力系统电能质量的主要指标是（）。A.电压、频率、波形B.电流、功率、效率C.可靠性、稳定性、经济性D.短路容量、绝缘水平、接地电阻8.某RLC串联电路发生谐振时，下列说法错误的是（）。A.阻抗最小B.电流最大C.电感和电容两端电压相等D.电路呈容性9.同步发电机的额定功率因数一般设计为（）。A.0.8（滞后）B.0.9（超前）C.1.0D.0.7（滞后）10.微机保护装置中，采样保持电路的主要作用是（）。A.提高测量精度B.防止频率混叠C.转换模拟量为数字量D.存储采样数据11.低压配电系统中，TN-C-S系统的特点是（）。A.中性线与保护线完全分开B.中性线与保护线部分合并C.仅设保护线D.中性线兼作保护线12.某三相四线制电路中，各相负载均为纯电阻且对称，若中性线断开，则（）。A.各相电压不变B.负载中性点偏移C.各相电流增大D.无影响13.直流电动机的电枢反应会导致（）。A.主磁极磁场增强B.主磁极磁场畸变C.电枢电流减小D.转速升高14.电力系统的暂态稳定是指（）。A.系统在小干扰下保持同步的能力B.系统在大干扰下保持同步的能力C.电压保持稳定的能力D.频率保持稳定的能力15.变频器的基本组成不包括（）。A.整流单元B.逆变单元C.控制单元D.变压单元二、填空题（每题2分，共20分）1.基尔霍夫电流定律的本质是________守恒。2.变压器的空载损耗主要由________损耗和________损耗组成。3.三相异步电动机的同步转速公式为n₀=________（f为电源频率，p为极对数）。4.电力系统短路故障中，________故障发生概率最高。5.衡量断路器开断能力的主要参数是________。6.无功补偿的主要目的是提高系统的________和________。7.PLC的工作方式是________扫描方式。8.直流电路中，电感元件相当于________，电容元件相当于________。9.电力系统中性点接地方式主要有________、________和经消弧线圈接地。10.同步发电机的励磁方式可分为________励磁和________励磁。三、判断题（每题1分，共10分）1.交流电路中，有功功率是瞬时功率的最大值。（）2.变压器的变比等于一次侧与二次侧的匝数比。（）3.三相异步电动机的转差率s=0时，电机处于理想空载状态。（）4.电力系统发生短路时，短路电流的大小与系统阻抗无关。（）5.晶闸管导通后，门极失去控制作用。（）6.中性点直接接地系统发生单相接地故障时，需立即跳闸。（）7.串联谐振时，电路的无功功率为零。（）8.同步发电机的转速与电网频率无关。（）9.低压断路器既能接通/分断正常负载电流，也能切断短路电流。（）10.PLC的输入/输出接口需要进行电平转换和隔离处理。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述戴维南定理的内容及应用步骤。2.说明变压器并联运行的条件及不满足条件时的危害。3.分析三相异步电动机启动电流大但启动转矩小的原因。4.列举电力系统过电压的类型，并简述其防护措施。5.比较交流接触器与中间继电器的区别及应用场景。五、计算题（共60分）1.（12分）如图1所示电路，已知R1=2Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，Us1=10V，Us2=5V，试用节点电压法求各支路电流。2.（12分）一台三相变压器的额定容量SN=1000kVA，额定电压U1N/U2N=10kV/0.4kV，Y,d11联结组。空载试验（低压侧）：U0=0.4kV，I0=50A，P0=4kW；短路试验（高压侧）：Uk=400V，Ik=57.7A，Pk=10kW。求变压器的参数（电阻、电抗、电导、电纳，保留两位小数）。3.（12分）一台三相异步电动机的额定数据：PN=30kW，UN=380V，IN=57.5A，nN=1470r/min，cosφN=0.88，ηN=0.92，极对数p=2。求：（1）额定转差率sN；（2）额定输入功率P1N；（3）额定电磁转矩TN（保留两位小数）。4.（12分）某110kV电力系统如图2所示，电源电抗Xs=0.1（标幺值，基准容量SB=100MVA），线路电抗X1=0.2Ω/km，长度L=50km，变压器参数：SN=50MVA，Uk%=10.5，试计算f点发生三相短路时的短路电流周期分量有效值（标幺值和有名值）。5.（12分）某直流电动机的额定数据：PN=15kW，UN=220V，IN=78A，nN=1500r/min，电枢电阻Ra=0.2Ω。求：（1）额定电枢电动势EaN；（2）额定电磁转矩TN；（3）若电枢电压降至180V，负载转矩不变，求稳定运行时的转速n（假设磁通不变）。答案一、单项选择题1.B2.A3.B4.D5.A6.B7.A8.D9.A10.A11.B12.A13.B14.B15.D二、填空题1.电荷2.铁；铜（或磁滞；涡流）3.60f/p4.单相接地5.额定短路开断电流6.功率因数；电压质量7.循环8.短路；开路9.中性点直接接地；中性点不接地10.他励；自励（或直流；交流）三、判断题1.×2.√3.√4.×5.√6.√7.√8.×9.√10.√四、简答题1.戴维南定理：任何线性有源二端网络，对外电路而言，可等效为一个电压源与电阻的串联组合。电压源的电压等于二端网络的开路电压Uoc，串联电阻等于二端网络中所有独立源置零后的等效电阻Req。应用步骤：（1）断开待求支路，求开路电压Uoc；（2）将有源二端网络内的独立源置零（电压源短路，电流源开路），求等效电阻Req；（3）用Uoc和Req串联的等效电路代替原网络，计算待求支路的电流或电压。2.并联条件：（1）变比相等（误差≤±0.5%）；（2）联结组别相同；（3）短路阻抗标幺值相等（误差≤±10%）。不满足的危害：（1）变比不等会导致空载环流，增加损耗；（2）联结组别不同会导致二次侧电压相位差120°，产生很大环流损坏变压器；（3）短路阻抗不等会导致负载分配不均，阻抗小的变压器过载，阻抗大的欠载。3.启动时，转子转速n=0，转差率s=1，转子感应电动势E2s=E20（最大），转子电流I2=E2s/√(R2²+(sX20)²)≈E20/X20（X20为转子静止时电抗），因X20较大，故启动电流大；但启动转矩Tst=KtΦI2cosφ2，此时转子频率f2=sf1=f1（最大），X2s=sX20=X20大，cosφ2=R2/√(R2²+X2s²)小，导致I2虽大但cosφ2小，故Tst不大。4.过电压类型：（1）外部过电压（大气过电压）：直击雷过电压、感应雷过电压；（2）内部过电压：操作过电压（如分合空载线路）、谐振过电压（如参数谐振）、暂时过电压（如工频电压升高）。防护措施：（1）外部过电压：装设避雷针、避雷线、避雷器；（2）内部过电压：限制操作过电压可采用避雷器、并联电抗器；限制谐振过电压可调整系统参数或装设消谐装置；暂时过电压需通过合理设计系统中性点接地方式、配置无功补偿等。5.区别：（1）主触点容量：交流接触器主触点容量大（可通断大电流），中间继电器主触点容量小；（2）功能：接触器用于控制电动机等大负载，中间继电器用于信号传递和扩展触点数量；（3）结构：接触器有灭弧装置，中间继电器无。应用场景：接触器用于电动机启停控制、设备电源通断；中间继电器用于逻辑控制电路中，放大信号或增加触点数量。五、计算题1.设节点a为参考节点，节点b的电压为Unb。根据节点电压法：(1/R1+1/R2+1/R3)Unb=Us1/R1+Us2/R2代入数据：(1/2+1/3+1/6)Unb=10/2+5/3→(1)Unb=5+5/3→Unb=20/3≈6.67V各支路电流：I1=(Us1Unb)/R1=(1020/3)/2=(10/3)/2=5/3≈1.67A（方向由Us1流向节点b）I2=(Us2Unb)/R2=(520/3)/3=(-5/3)/3=-5/9≈-0.56A（负号表示实际方向与假设相反）I3=Unb/R3=(20/3)/6=10/9≈1.11A（方向由节点b流向R3）2.低压侧空载试验参数（二次侧）：U0=0.4kV=400V（线电压），I0=50A（线电流），P0=4kW（三相功率）单相空载电压U0φ=400/√3≈230.94V，单相空载电流I0φ=50A（Y联结），单相空载损耗P0φ=4/3≈1.333kW电导g0=P0φ/U0φ²=1333/(230.94²)≈0.025S电纳b0=√((I0φ/U0φ)²g0²)=√((50/230.94)²0.025²)≈√(0.0460.0006)=√0.0454≈0.213S（注：实际应为感性，b0为正）高压侧短路试验参数（一次侧）：Uk=400V（线电压），Ik=57.7A（线电流），Pk=10kW（三相功率）单相短路电压Ukφ=400/√3≈230.94V，单相短路电流Ikφ=57.7A（Y联结），单相短路损耗Pkφ=10/3≈3.333kW短路电阻Rk=Pkφ/Ikφ²=3333/(57.7²)≈3333/3330≈1.00Ω短路电抗Xk=√((Ukφ/Ikφ)²Rk²)=√((230.94/57.7)²1²)=√(161)=√15≈3.87Ω3.（1）同步转速n0=60f/p=60×50/2=1500r/min，转差率sN=(n0nN)/n0=(1500-1470)/1500=0.02（2）输入功率P1N=PN/ηN=30/0.92≈32.61kW（3）电磁转矩TN=9550PN/nN=9550×30/1470≈194.90N·m4.基准值：SB=100MVA，UB=110kV（线路平均电压），IB=SB/(√3UB)=100/(√3×110)≈0.525kA电源电抗标幺值Xs=0.1（已知）线路电抗有名值X1=0.2×50=10Ω，标幺值X1=X1×SB/UB²=10×100/(110²)≈0.0826变压器电抗标幺值Xt=Uk%×SB/(100×SN)=10.5×100/(100×50)=0.21总电抗标幺值X=Xs+X1+Xt=0.1+0.0826+0.21=0.3926短路电流标幺值Ik=1/X≈2.547短路电流有名值Ik=Ik×IB≈2.547×0.525≈1.337kA5.（1）额定电枢电动势EaN=UNINRa=22078×0.2=22015.6=204.4V（2）额定电磁转矩TN=9550PN/nN=9550×15/1500=95.5N·m（或TN=EaN×IN/(2πnN/60)=204.4×78/(2π×1500/60)=15943.