2026年电气工程及其自动化(电机与电器控制)试卷及答案

2026年电气工程及其自动化(电机与电器控制)试卷及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.在直流电机中，电枢绕组中的感应电动势是（）。A.直流电动势B.正弦交流电动势C.非正弦交流电动势D.脉冲电动势2.一台他励直流电动机，若保持电枢电压和负载转矩不变，在电枢回路中串入适当的电阻，则转速将（）。A.上升B.下降C.不变D.先上升后下降3.变压器空载运行时，其功率因数通常（）。A.很高，接近于1B.很低，接近于0C.等于0.5D.等于0.8664.三相异步电动机的电磁转矩与（）成正比。A.转差率B.转差率的平方C.气隙磁通和转子电流有功分量的乘积D.定子电压的平方5.某三相变压器的联结组别为Y,yn0，其中“yn”表示（）。A.原边星形连接，中性点不引出B.副边星形连接，中性点引出C.原边三角形连接D.副边三角形连接6.在继电器接触器控制电路中，热继电器的主要功能是（）。A.短路保护B.过载保护C.失压保护D.欠压保护7.深槽型和双笼型异步电动机为了改善（）性能而设计。A.启动B.运行C.制动D.调速8.同步发电机并网运行时，若要增加输出的有功功率，应（）。A.增大励磁电流B.减小励磁电流C.增大原动机的输入功率D.减小原动机的输入功率9.交流接触器铁芯端面安装短路环的目的是为了（）。A.增强吸力B.减小铁损C.消除振动和噪声D.散热10.一台4极三相异步电动机，接在50Hz的电源上，若转差率为0.04，则转子转速为（）r/min。A.1500B.1440C.1000D.96011.直流电动机的能耗制动过程中，电枢电流的方向（）。A.与电动状态时相同B.与电动状态时相反C.为零D.不确定12.在PLC编程中，定时器TON的线圈断开时，其当前值（）。A.保持不变B.清零C.等于设定值D.继续增加13.下列哪种调速方式属于有级调速？（）A.变极调速B.变频调速C.变转差率调速D.弱磁调速14.电机绕组绝缘等级中，允许温度最高的是（）。A.A级B.E级C.B级D.H级15.三相异步电动机采用Y-Δ降压启动时，启动电流是直接启动电流的（）。A.1/3B.1/√3C.1/2D.1/416.能够实现“无触点”控制的低压电器是（）。A.行程开关B.中间继电器C.固态继电器D.转换开关17.直流发电机换向极的作用是（）。A.削弱主磁场B.增强主磁场C.改善换向D.补偿电枢反应18.异步电动机的功率因数在额定负载时（）。A.最高B.最低C.为1D.为019.在电气原理图中，文字符号“KM”通常代表（）。A.中间继电器B.接触器C.时间继电器D.熔断器20.同步电动机一般采用（）法启动。A.直接启动B.降压启动C.异步启动D.变频启动二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有两项或两项以上是符合题目要求的。多选、少选、错选均不得分）21.直流电动机常用的调速方法有（）。A.改变电枢回路电阻B.改变电枢电压C.改变励磁磁通D.改变电源频率22.变压器并联运行的条件包括（）。A.变比相等B.联结组别相同C.短路阻抗（标幺值）相等D.容量相等23.三相异步电动机电气制动的方法包括（）。A.反接制动B.能耗制动C.回馈制动D.机械制动24.选择熔断器时，应考虑的主要参数有（）。A.额定电压B.额定电流C.熔体的额定电流D.极限分断能力25.PLC控制系统与继电器接触器控制系统相比，主要优点有（）。A.接线简单B.可靠性高C.功能强大，可修改程序D.抗干扰能力强三、填空题（本大题共15空，每空2分，共30分）26.直流电动机电磁转矩的计算公式为T=________，其中C_T为转矩常数。27.三相变压器铭牌上的额定容量是指________功率。28.异步电动机转子的旋转方向与旋转磁场的方向________。29.热继电器中的双金属片受热弯曲是因为两种金属片的________不同。30.某三相异步电动机的型号为Y2-132M-4，其中“4”表示该电机为________极。31.直流电机电刷的作用是引导电流，在旋转中实现________换向。32.同步电机在________状态下运行时，可以向电网发出无功功率，提高电网功率因数。33.交流电磁铁的吸力与气隙大小的关系是：气隙越大，吸力________。34.电动机的过载系数通常定义为最大转矩与________的比值。35.在PLC梯形图中，________指令用于线圈输出。36.三相异步电动机的临界转差率与转子电阻成________比。37.行程开关主要用于将机械信号转换为________信号，以控制运动部件的行程或位置。38.变压器的空载损耗主要是铁芯损耗，而负载损耗主要是________损耗。39.常用的电气互锁包括机械互锁和________互锁。40.一台6极、50Hz的三相异步电动机，其同步转速为________r/min。四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）41.直流电动机的励磁绕组断开时，可能会发生“飞车”事故。（）42.变压器的主磁通随负载电流的增加而显著增加。（）43.异步电动机的转子电路频率与定子电源频率相同。（）44.熔断器不仅可以用于短路保护，也可以用于过载保护。（）45.PLC的输入模块负责接收外部开关量信号。（）46.他励直流电动机进行弱磁调速时，转速将升高。（）47.三相异步电动机的功率因数总是滞后的。（）48.接触器的常开触头和常闭触头是同时动作的。（）49.深槽型异步电动机在正常运行时，由于集肤效应减弱，转子电阻增大。（）50.同步发电机并网条件中，相位必须完全一致才能合闸。（）五、简答题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）51.简述直流电动机电枢反应的定义及其对电机运行的影响。52.为什么要限制异步电动机的启动电流？常用的降压启动方法有哪些？53.简述三相变压器联结组别时钟表示法的原理。54.热继电器和熔断器在保护功能上有何区别？55.什么是自锁控制？什么是互锁控制？在电动机正反转控制电路中各起什么作用？56.简述同步发电机投入电网并联运行的理想条件。六、计算分析题（本大题共4小题，共75分。要求写出必要的计算过程、公式和文字说明）57.（18分）一台他励直流电动机，额定数据如下：=10kW，=220V，=53(1)计算电动机的额定电动势和额定电磁转矩。(2)若电枢回路串入电阻=0.6Ω，求串电阻后的稳定转速(3)若采用能耗制动，制动开始瞬间要求制动电流=2，求电枢回路应串入的制动电阻。58.（18分）一台三相变压器的额定数据为：=100kVA，/=6000/400V，Y,yn0联结。在低压侧做空载试验，测得=400V，=10A(1)计算励磁参数（归算到高压侧）。(2)计算短路参数（归算到高压侧，不计温度修正）。(3)计算变压器带额定负载，负载功率因数cos=0.8（滞后）时的电压变化率ΔU59.（20分）一台三相鼠笼式异步电动机，额定功率=45kW，额定电压=380V，额定转速=1480(1)求电动机的极对数p、同步转速和额定转差率。(2)求电动机的额定转矩和最大转矩。(3)若采用降压调速，将定子端电压降低为额定电压的80%60.（19分）某生产机械由两台三相异步电动机M1和M2拖动，控制要求如下：(1)M1启动后，M2才能启动；(2)M2停止后，M1才能停止；(3)M2可进行点动控制；(4)具有必要的短路、过载保护。请：(1)列出主要低压电器元件清单（包括文字符号和功能）。(2)画出主电路和控制电路的电气原理图。(3)简要分析控制电路的工作原理。参考答案及解析一、单项选择题1.C[解析]直流电机电枢绕组在气隙磁场中旋转切割磁感线，感应电动势在电枢绕组内部是交变的，通过换向器和电刷的作用在外部变为直流。2.B[解析]他励直流电动机机械特性方程n=T。串入电阻后，转速降3.B[解析]变压器空载运行时，主要损耗是铁损，励磁电流主要包含无功分量，用于建立磁场，故功率因数很低。4.C[解析]电磁转矩T=5.B[解析]小写字母表示副边（二次侧），带中性线引出。6.B[解析]热继电器利用电流热效应原理，适用于过载保护，且由于热惯性，不适用于短路保护。7.A[解析]深槽和双笼利用集肤效应，启动时转子电阻大，增大启动转矩，减小启动电流；运行时电阻小，损耗小。8.C[解析]增大有功功率输出需增大原动机输入功率，使转子加速，功角δ增大。9.C[解析]交流铁芯中，由于交流磁通产生的吸力在过零点附近会小于弹簧反力，产生振动。短路环产生感应电流，形成相位差，消除吸力过零点。10.B[解析]=60f/11.B[解析]能耗制动时，将电枢脱离电源，接通制动电阻。此时U=0，E维持方向不变，电流12.B[解析]TON为接通延时定时器，线圈断开时复位，当前值清零。13.A[解析]变极调速通过改变定子绕组接线方式改变极对数，只能获得特定的几档转速，属于有级调速。14.D[解析]绝缘等级H允许温度最高（180℃），其次是F（155℃）、B（130℃）、E（120℃）、A（105℃）。15.A[解析]星形启动时电压为三角形时的1/，电流为116.C[解析]固态继电器利用半导体器件实现无触点通断。17.C[解析]换向极产生换向磁势，抵消电枢反应在换向区产生的感应电动势，改善换向，减小火花。18.A[解析]空载时主要励磁，功率因数低；负载增加，有功分量增加，功率因数升高；但过载后转速下降大，转差率大，功率因数又略降。通常在额定负载附近最高。19.B[解析]KM为接触器，KA为中间继电器，KT为时间继电器，FU为熔断器。20.C[解析]同步电机无启动转矩，需在转子上装笼型绕组，利用异步启动法将转子拖至接近同步转速，再牵入同步。二、多项选择题21.ABC[解析]直流电机调速方法：变压（向下）、变阻（向下）、变磁（向上）。变频不适用于直流电机。22.ABC[解析]变比相等、组别相同是硬性条件，短路阻抗标幺值相等保证负载分配合理。容量不要求相等，但影响负载分配。23.ABC[解析]电气制动包括反接、能耗、回馈（再生）。机械制动指电磁抱闸等物理摩擦制动。24.ABCD[解析]选择熔断器需考虑电压等级、额定电流（外壳）、熔体电流（保护特性）、分断能力（灭弧能力）。25.ABCD[解析]PLC相比继电器控制系统，具有接线简单（软逻辑代替硬接线）、可靠性高（无触点）、可编程修改、抗干扰强等优点。三、填空题26.Φ27.视在28.相同29.线膨胀系数30.431.电流32.过励（或过激）33.越小34.额定转矩35.0UT（或输出线圈）36.正37.电38.铜（或短路）39.电气40.1000四、判断题41.√[解析]他励直流电机若励磁断开，主磁通仅剩剩磁，转速n∝42.×[解析]主磁通由电源电压决定，≈=43.×[解析]转子频率=s，正常运行时s很小，故很低（约1-3Hz）。44.√[解析]熔断器主要用于短路，但也可用于轻载或不太严重的过载保护（依靠热熔断特性），不过通常过载由热继电器保护。45.√[解析]PLC输入模块接收按钮、传感器等外部信号。46.√[解析]弱磁调速，Φ减小，根据n=47.√[解析]异步电机需从电网吸收感性无功功率励磁，故功率因数总是滞后。48.×[解析]常闭先断开，常开后闭合，存在时间差（机械动作时间）。49.×[解析]正常运行时s很小，集肤效应基本消失，转子电流在导体截面均匀分布，有效电阻减小（接近直流电阻）。50.√[解析]并网合闸瞬间，相位不一致会产生巨大的冲击电流和转矩。五、简答题51.直流电机负载运行时，电枢电流产生电枢磁势，使气隙磁场发生畸变，这种现象称为电枢反应。影响：(1)使气隙磁场发生畸变（物理中性线偏移）。(2)在磁路饱和时，有去磁作用，使每极磁通量略有减小。(3)造成换向困难，增加换向器上的火花。52.原因：异步电动机直接启动电流很大（通常为额定电流的4-7倍），过大的启动电流会造成电网电压显著下降，影响其他用电设备的正常工作，同时对电机本身造成过热和电磁冲击。常用降压启动方法：(1)定子串电阻或电抗降压启动。(2)星形-三角形（Y-Δ）降压启动。(3)自耦变压器降压启动。(4)延边三角形降压启动（适用于特定绕组电机）。53.时钟表示法：把高压侧线电动势相量（如）作为时钟的长针，固定指向12点位置；把低压侧线电动势相量（如）作为时钟的短针。短针所指的钟点数即为联结组别号。例如Y,y0表示高低压线电动势同相位，短针指12（即0）；Y,d11表示低压侧线电动势超前高压侧30度，短针指11。54.(1)熔断器：利用金属熔体在过热时熔断的特性，主要用于短路保护，也可作严重过载保护。其动作特性具有反时限，但动作精度和复位性较差。(2)热继电器：利用双金属片受热弯曲的原理，主要用于电动机的长期过载保护。它具有热惯性，不能用于短路保护（短路时动作太慢），且动作后可自动或手动复位。55.自锁控制：利用接触器的常开辅助触点并联在启动按钮两端，当线圈得电后，辅助触点闭合，松开启动按钮线圈仍保持得电。作用是实现电动机的连续运行（长动）。互锁控制：利用接触器的常闭辅助触点串联在对方线圈回路中。作用是防止两个接触器同时得电吸合，造成电源短路。在正反转控制中，确保正转接触器吸合时反转接触器无法得电，反之亦然。56.理想条件：(1)待并发电机的电压与电网电压幅值相等。(2)待并发电机的频率与电网频率相等。(3)待并发电机的电压相位与电网电压相位相同。(4)待并发电机的相序与电网相序一致。满足上述条件并网，冲击电流为零，发电机能迅速进入同步稳定运行。六、计算分析题57.解：(1)额定电动势：=额定电磁转矩：=(2)串电阻后，负载转矩不变，故=（忽略空载转矩或认为≈）。n其中=n(3)能耗制动，U=0。制动瞬间n≈要求=2电流方向与E相反，方程为：=+=答：(1)=198.8V,=63.6758.解：变比k=(1)励磁参数（归算到高压侧）：从低压侧数据计算：===归算到高压侧：===(2)短路参数（归算到高压侧）：===(3)电压变化率ΔU%和效率负载系数β=阻抗电压标幺值%=====或者直接用公式：Δcos=Δ效率：ηη答：(1)=9000Ω,=135059.解：(1)极对数p、同步转速、额定转差率：因=1480r/min，接近1500r/minp=(2)额定转矩和最大转矩：==(3)降压调速分析：电磁转矩公式T=临界转差率与电压无关（近似为≈/）。最大转矩∝。电压降为80%，即=0.8，则最大转矩变为=因为负载转矩为恒转矩==由于<，电机可以在新的机械特性曲线上稳定运行。求新转速（近似直线段）：在固有机械特性上，临界转差率可求（近似认为额定工作点在直线段，≪）：T≈s，即≈降压后，不变，变小。在直线段T≈=新转速=(答：(1)p=2,=150060.解：(1)元件清单：QS：电源隔离开关FU1：主电路熔断器（短路保护）FU2：控制电路熔断器KM1：电动机M1接触器KM2：电动机M2接触器FR1：M1热继电器（过载保护）FR2：M2热继电器（过载保护）SB1：停止按钮（控制M1，但受M2限制）SB2：M1启动按钮SB3：M2启动按钮SB4：M2点动按钮（常开触点）M1,M2：三相异步电动机(2)电气原理图描述：主电路：三相电源->QS->FU1->(KM1->FR1->M1)并联(KM2->FR2->M2)。控制电路：经FU2取电。控制逻辑：KM1线圈回路：串接FR1常闭、FR2常闭（M2过载也停M1）、KM2常闭（M2运行时禁止停M1）、SB1常闭、SB2常开、KM1自锁常开。KM2线圈回路：串接FR2常闭、KM1常开（M1启动后M2才能启动）、SB3常开（连续）、SB（SB4常开并联KM2自锁常开，注