维修电工等级鉴定电工高级技师实操试题及答案

维修电工等级鉴定电工高级技师实操试题及答案一、选择题（每题1分，共20分）（一）单项选择题（每题1分，共15分）1.在PLC控制系统中，用于存放中间状态、辅助继电器等信息的存储区域是（）。A.输入映像寄存器（I）B.输出映像寄存器（Q）C.变量存储器（V）D.内部标志位存储器（M）答案：D2.一台三相异步电动机，额定功率为55kW，额定电压380V，额定电流约103A，采用直接起动时，其起动电流约为额定电流的5~7倍。若采用星-三角降压起动，起动电流约为直接起动电流的（）。A.1/√3B.1/3C.√3D.3答案：B3.变频器在基频以下调速时，为了维持电动机主磁通恒定，需要对（）进行协调控制。A.电压与频率成反比B.电压与频率的平方成正比C.电压与频率成正比D.只调频率，电压不变答案：C4.在交-直-交电压型变频器中，中间直流环节的储能元件是（）。A.大电感B.大电容C.大电阻D.快速熔断器答案：B5.测量1Ω以下的小电阻，为了减小接触电阻和引线电阻的影响，应优先选用（）。A.单臂电桥B.双臂电桥C.兆欧表D.万用表电阻档答案：B6.用于保护旋转电机（如电动机、发电机）免受过载和短路损害的高压熔断器型号是（）。A.RN1B.RN2C.RN3D.RN5答案：B7.在工业控制网络中，PROFIBUS-DP主要用于（）。A.过程自动化B.工厂自动化，实现现场级设备与控制器之间的高速数据交换C.安全关键通信D.无线传感器网络答案：B8.一台他励直流电动机拖动恒转矩负载额定运行，若仅减弱励磁磁通，则电机的转速将（）。A.升高B.降低C.不变D.不确定答案：A9.在PLC的梯形图编程中，两个或多个常开触点串联实现的逻辑关系是（）。A.逻辑或B.逻辑与C.逻辑非D.逻辑异或答案：B10.电力系统中，用于限制短路电流、提高母线残压的设备是（）。A.电流互感器B.电压互感器C.电抗器D.避雷器答案：C11.进行高压设备倒闸操作时，应严格执行（）制度。A.工作票B.操作票C.检修票D.许可票答案：B12.三相异步电动机的机械特性曲线（n-T曲线）上，最大转矩对应的转差率称为（）。A.额定转差率B.临界转差率C.同步转差率D.起动转差率答案：B13.触摸屏与PLC通讯时，通常不需要设置（）。A.PLC的站地址B.通讯端口（如COM1）C.通讯速率（波特率）D.PLC的输入/输出点数答案：D14.用示波器观察某电路信号，若被测信号频率为1kHz，要在屏幕上显示5个完整周期，则扫描时间因数应设置为（）。A.0.2ms/divB.0.5ms/divC.1ms/divD.5ms/div答案：C15.在变频器输出侧安装du/dt滤波器或正弦波滤波器的主要目的是（）。A.提高输入功率因数B.抑制变频器产生的高次谐波对电网的影响C.降低电动机端的电压变化率，保护电机绝缘，减少电磁干扰D.提高变频器的过载能力答案：C（二）多项选择题（每题1分，共5分，全部选对得1分，选错或漏选不得分）16.以下关于电力变压器并联运行条件的描述，正确的有（）。A.联结组标号必须相同B.额定电压和变比应相等C.短路阻抗标幺值应相等D.额定容量必须相同E.相序必须一致答案：A,B,C,E17.可编程控制器（PLC）的扫描工作周期一般包括（）阶段。A.输入采样B.程序执行C.输出刷新D.自诊断E.通讯处理答案：A,B,C18.变频器常见的频率给定方式有（）。A.操作面板给定B.模拟量给定（如0-10V，4-20mA）C.多段速给定D.通讯给定E.脉冲给定答案：A,B,C,D,E19.下列属于工业控制系统信息安全防护措施的有（）。A.网络分区与隔离B.安装工业防火墙C.定期更新杀毒软件病毒库D.对工程师站、操作员站进行USB端口管理E.使用强密码并定期更换答案：A,B,C,D,E20.用于电动机过载保护的热继电器，其整定电流调节应考虑的因素包括（）。A.电动机的额定电流B.电动机的起动时间C.电动机的工作制（如连续、断续周期工作制）D.负载的性质E.电动机的功率因数答案：A,B,C,D二、判断题（每题1分，共10分）1.PLC的输入继电器（I）的状态由外部输入信号决定，在程序内部可以被驱动线圈指令（如“=”）改变。（）答案：×2.变频器输出频率上限参数（最大频率）应设定为电动机的额定频率。（）答案：×3.在三相四线制供电系统中，中性线（零线）不允许安装熔断器和开关。（）答案：√4.电压互感器二次侧必须可靠接地，且其二次回路严禁短路。（）答案：√5.步进电动机的转速取决于脉冲频率，转向取决于脉冲顺序。（）答案：√6.伺服驱动系统的“使能”信号通常用于接通/断开主电路电源。（）答案：×7.测量电气设备绝缘电阻时，应先将设备充分放电，再进行测量。（）答案：√8.触摸屏本身具有控制功能，可以完全替代PLC。（）答案：×9.直流电动机的调速性能优于三相异步电动机。（）答案：√10.在设备电气原理图中，同一电器的不同部件（如线圈、触点）必须画在一起。（）答案：×三、填空题（每空1分，共20分）1.国家标准规定，在电气控制电路图中，电源开关之后的三相交流电源主电路分别用______、______、______标号。答案：L1,L2,L32.西门子S7-1200PLC中，一个字节（Byte）包含______位（Bit），一个双字（DoubleWord）包含______个字节。答案：8，43.变频器加速时间是指输出频率从______上升到______所需的时间。答案：0（或起始频率），最大频率（或设定频率）4.三相异步电动机的定子绕组接法有______和______两种，其选择依据是电动机的______和电源电压。答案：星形（Y），三角形（△），额定电压5.高压验电器使用时，必须戴______，并有人监护，逐渐接近被测设备，直至______指示有电。答案：绝缘手套，氖光窗（或声光信号）6.在自动控制系统中，将输出量的一部分或全部返回到输入端，并与输入量进行比较的过程，称为______。若反馈信号使系统偏差减小，则称为______反馈。答案：反馈，负7.电力电缆敷设后，应进行______试验和______试验，以检查电缆绝缘和接头质量。答案：绝缘电阻，直流耐压（或交流耐压）8.PLC的编程语言中，最常用的是______语言和______语言。答案：梯形图（LD），语句表（STL或IL）9.伺服电动机的编码器反馈信号主要用于构成______环和______环控制。答案：速度，位置10.根据GB/T5226.1标准，电气控制柜中，交流动力电路导线颜色通常选用______色，直流控制电路导线颜色通常选用______色。答案：黑，蓝四、简答题（每题5分，共20分）1.简述在变频调速系统中，为什么有时需要在变频器与电动机之间加装输出电抗器？答案：主要原因有两点：①抑制变频器输出的高次谐波。变频器输出的PWM波含有丰富的高次谐波，会在电机绕组和电缆中产生额外的损耗和发热，加装输出电抗器可以滤除部分高次谐波电流，降低电机温升和噪声。②降低电压变化率（du/dt）。PWM波快速的电压上升沿会产生很高的du/dt，可能冲击电机绝缘，特别是对于长电缆传输，由于波反射可能使电机端电压加倍，损坏绝缘。输出电抗器可以平滑电压波形，降低du/dt，保护电机。2.简述PLC控制系统设计的一般步骤。答案：①分析控制要求，明确控制任务。包括工艺过程、动作顺序、控制方式、保护联锁、人机界面需求等。②确定I/O设备及点数。根据控制要求，统计所需的输入设备（如按钮、传感器）和输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯），确定PLC的I/O点数及类型。③选择PLC型号及扩展模块。根据I/O点数、功能需求（如通讯、高速计数）、内存容量等选择合适的PLC主机及模块。④分配I/O地址，绘制电气接线图。为每个输入/输出点分配唯一的地址，并设计外围电路。⑤程序设计。根据控制要求，使用梯形图、语句表等语言编写用户程序。⑥程序调试与模拟。在编程软件中进行离线模拟，检查逻辑是否正确。⑦现场联机调试。将程序下载到PLC，连接实际负载，进行系统调试，优化参数。⑧编制技术文件。包括设计说明书、电气原理图、接线图、程序清单、使用说明书等。3.什么是电力系统的“功率因数”？提高工厂企业功率因数的主要方法有哪些？答案：功率因数是有功功率（P）与视在功率（S）的比值，即co4.在进行继电保护装置校验时，通常需要进行哪些主要项目的测试？答案：①外观及机械部分检查。检查外壳、端子、触点、弹簧等是否完好，动作是否灵活。②绝缘电阻测试。使用兆欧表测量导电回路对地及不同回路间的绝缘电阻。③动作值、返回值测试。给保护装置输入电量（电流、电压等），测试其启动和返回的动作值，计算返回系数。④动作时间测试。测试从输入达到动作值到保护出口触点动作所经历的时间。⑤特性曲线测试（如反时限过流保护）。测试不同电流值下的动作时间，绘制特性曲线。⑥整组试验。模拟故障，检查保护装置从感知故障到发出跳闸命令的整个逻辑回路是否正确。五、计算题（每题8分，共16分）1.某车间有一台三相异步电动机，额定数据如下：=30kW,=380V，cos=0.87（1）电动机的额定电流和额定转矩。（2）若采用自耦变压器降压起动，要求起动转矩不小于0.8，自耦变压器的抽头（电压比）应选择多少（%）？此时的起动电流为直接起动电流的多少倍？答案：（1）额定电流：=额定转矩：=（2）设自耦变压器变比为（<1），则降压起动时，电动机端电压为，起动转矩==×要求≥0.8，即×解得：≥0.8/1.8自耦变压器抽头通常有80%、65%、50%等，选择65%（0.65）的抽头不能满足要求，应选择80%（0.8）的抽头。当=0.8时，起动电流为直接起动时电网侧电流的倍。即==答：（1）额定电流约56.96A，额定转矩约196.3N·m。（2）应选择80%抽头，此时起动电流为直接起动电流的0.64倍（或为额定电流的约4.16倍）。2.一个由PLC控制的运料小车系统，小车可在A、B两点间自动往返运行。控制要求如下：按下起动按钮SB1，小车从A点向B点运行，到达B点后压合行程开关SQ2，小车停止10秒，然后自动返回A点，压合行程开关SQ1后停止8秒，接着又自动驶向B点，如此循环。按下停止按钮SB2，小车完成当前行程后，停在当前位置。请分配I/O地址，并绘制实现该控制的PLC梯形图程序（可使用西门子S7-200系列PLC指令，需有必要的自锁、互锁及定时器）。答案：I/O地址分配：输入：起动按钮SB1-I0.0；停止按钮SB2-I0.1；A点行程开关SQ1-I0.2；B点行程开关SQ2-I0.3。输出：小车向右（向B点）接触器KM1-Q0.0；小车向左（向A点）接触器KM2-Q0.1。内部：中间继电器M0.0（循环允许），定时器T37（B点停止计时），定时器T38（A点停止计时）。（梯形图程序示意如下，以文字描述逻辑，实际答题需绘制规范梯形图）网络1：循环允许及停止控制I0.0（起动）并联M0.0常开，串联I0.1（停止）常闭，输出至M0.0线圈（自锁）。网络2：从A向B运行启动条件M0.0常开，串联I0.2（SQ1）常开（表示在A点），串联T38常开（A点延时到），串联Q0.1常闭（互锁，向左运行停止），串联I0.3（SQ2）常闭（未到B点），输出至Q0.0线圈（自锁，驱动KM1向右）。网络3：到达B点后停止向右，启动B点延时I0.3（SQ2）常开，串联Q0.0常开，输出：复位Q0.0（停止向右），置位一个中间位（如M0.1）来启动T37。网络4：B点延时定时器M0.1常开，驱动TON定时器T37，预置值PT=100（10秒，假设时基100ms）。网络5：B点延时到，启动向左返回A点T37常开，串联Q0.0常闭（互锁），串联I0.2（SQ1）常闭（未到A点），输出至Q0.1线圈（自锁，驱动KM2向左），同时复位M0.1。网络6：到达A点后停止向左，启动A点延时I0.2（SQ1）常开，串联Q0.1常开，输出：复位Q0.1（停止向左），置位一个中间位（如M0.2）来启动T38。网络7：A点延时定时器M0.2常开，驱动TON定时器T38，预置值PT=80（8秒，假设时基100ms）。网络8：A点延时到，为下一次向右运行准备T38常开，串联在网络2的启动条件中，同时复位M0.2。（注：此题为示意，实际梯形图需考虑更多细节如停止时复位所有状态，程序需严谨。）六、综合应用题（14分）某生产线有一台主传动电机M1（55kW）和一台辅助冷却风机电机M2（7.5kW）。现需设计一套基于PLC和触摸屏（HMI）的自动控制系统，具体要求如下：1.控制模式：具备“自动”和“手动”两种模式，由HMI上的切换开关选择。2.自动模式运行流程：按下HMI上的“自动启动”按钮后，先启动风机M2，5秒后启动主电机M1。运行中，若风机M2故障停止，则主电机M1必须立即联锁停止。按下“自动停止”按钮，先停止主电机M1，30秒后停止风机M2（用于主电机散热）。3.手动模式：在HMI上可分别独立点动控制M1和M2的启停，用于调试和检修。4.保护与指示：两台电机均设有热继电器（FR1，FR2）进行过载保护，过载时在HMI上弹出报警画面并记录故障时间。HMI上需实时显示两台电机的运行/停止状态、电流值（通过PLC模拟量输入模块读取电流变送器信号）、运行模式及故障信息。5.主电机M1采用变频器驱动，其启动/停止、速度给定（模拟量输出）由PLC控制。请完成以下设计任务：（1）列出该系统所需的PLC主要硬件配置（包括主机、数字量I/O模块、模拟量I/O模块等）及主要外围电气元件清单。（2）绘制该系统的电气控制主电路图（一次回路）草图。（3）设计PLC的I/O地址分配表（数字量部分）。（4）简述在触摸屏（HMI）上需要组态的主要画面及元素。答案：（1）主要硬件配置清单：PLC主机：选择具有足够数字量I/O点和模拟量处理能力，并支持与HMI通讯的型号，如西门子S7-1200CPU1214CDC/DC/DC（14点DI，10点DO，2AI）。扩展模块：根据I/O点数可能需扩展。数字量输入（DI）至少需要：自动/手动模式信号（HMI通讯获取，或外接转换开关备用）、自动启动/停止按钮（HMI）、手动M1/M2启停按钮（HMI）、FR1/FR2故障信号（2点）、风机运行反馈（可选，1点）。数字量输出（DO）至少需要：控制M1变频器运行/停止（1点）、控制M2风机接触器（1点）、故障指示灯/蜂鸣器（1点）。模拟量输入（AI）：M1电流信号（4-20mA）、M2电流信号（4-20mA），需2路AI。模拟量输出（AO）：给变频器的速度给定信号（0-10V或4-20mA），需1路AO。若主机AI/AO不够，需配置SM1234模拟量组合模块等。主要外围电气元件：主电机M1变频器（55kW）、风机电机M2的交流接触器KM2、热继电器FR1（整定于M1额定电流）、FR2（整定于M2额定电流）、电流变送器（2个，将电流互感器信号转为4-20mA）、断路器QF1、QF2，熔断器FU，按钮、指示灯（部分功能由HMI实现），触摸屏（HMI）。（2）电气控制主电路图草图（文字描述）：总电源经断路器QF引入。主回路分为两路：第一路（主电机M1）：QF1出线接至变频器R、S、T输入端；变频器U、V、W输出端接至电机M1。变频器控制端子（如DIN1、DIN2用于启/停，AIN1用于速度给定）接至PLC相应输出和模拟量输出。第二路（风机电机M2）：QF2出线依次串接接触器KM2主触点、热继电器FR2发热元件，后接至风机电机M2。控制电路电源取自L1、L2（或经控制变压器）。PLC输出点Q0.x驱动中间继电器KA1（控制变频器运行），KA2（驱动接触器KM2线圈）。热继电器FR1、FR2的常闭触点分