维修电工等级鉴定-高级电工实操试题及答案

维修电工等级鉴定--高级电工实操试题及答案一、高级维修电工实操职业技能鉴定试卷（模块一：PLC与变频器控制系统的设计、安装与调试）任务名称：恒压供水系统的PLC与变频器控制任务背景：某生活小区需要改造一套供水系统，要求采用一台变频器控制两台水泵（主泵M1、辅泵M2），实现恒压供水。系统需根据管网压力自动调节水泵转速和运行台数。请根据控制要求完成系统设计、接线与程序编写。控制要求详解：1.系统启动与停止：按下启动按钮SB1，系统进入自动运行模式。按下停止按钮SB2，系统停止运行，所有水泵断电，变频器复位。2.运行逻辑：启动阶段：变频器控制主泵M1软启动，频率从0Hz逐渐上升。恒压调节：系统通过远传压力表（模拟量输入0-10V对应0-1.0MPa）检测管网压力。设定目标压力为0.5MPa。当管网压力低于0.48MPa时，变频器输出频率上升（PID调节）。当管网压力高于0.52MPa时，变频器输出频率下降。工频切换逻辑：当变频器输出频率达到50Hz（上限频率）且管网压力仍低于0.48MPa时，延时5秒后，将M1切换至工频运行（KM1吸合），同时变频器启动辅泵M2进行变频调节。当变频器输出频率降至下限（如15Hz）且管网压力仍高于0.52MPa时，先停止工频运行的泵，然后变频器控制剩余的泵进行调节。3.保护功能：具有过载保护、短路保护、缺相保护。变频器故障报警时，系统自动停止，并点亮故障指示灯HL。实操考核内容与步骤：1.电路原理图设计（20分）：请在答题纸上绘制主电路与控制电路原理图。要求标明PLC输入/输出端口地址、变频器端子号及主要电器元件符号。特别注意：在KM1（M1工频）与KM2（M1变频）及KM3（M2工频）与KM4（M2变频）之间必须设计可靠的电气互锁，防止电源短路。2.PLC程序设计与变频器参数设置（30分）：列出I/O分配表。编写PLC梯形图或SCL程序，实现上述PID控制及逻辑切换功能。列出变频器需设置的关键参数表（如：上限频率、下限频率、加减速时间、PID参数P、I、D等）。3.安装与接线（30分）：在实训台进行元器件布局合理，安装牢固。导线截面积选择正确，布线规范，线号清晰。接线端子压接紧固，无裸铜。4.通电调试与功能演示（20分）：安全通电，输入程序。模拟压力信号变化，观察变频器频率变化及水泵切换情况。演示故障保护功能。二、高级维修电工实操职业技能鉴定试卷（模块二：电子电路焊接与调试）任务名称：锯齿波发生器与移相触发电路的组装与调试技术要求：利用提供的运算放大器（如LM358）、单结晶体管（BT33）、二极管、电阻电容等元件，组装一个锯齿波发生器电路，并将其作为移相触发电路的同步信号，最终输出触发脉冲控制晶闸管导通角。电路原理说明：电路主要由同步电源、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成与放大四个环节组成。1.同步电源：由变压器提供30V交流电压，经全桥整流、稳压管削波后，形成梯形波电压，作为单结晶体管的供电电源及同步信号。2.锯齿波形成：利用恒流源对电容充电，形成线性度较好的锯齿波电压。3.移相控制：锯齿波电压与控制电压（由电位器调节）在运算放大器中进行比较，产生控制信号。4.脉冲输出：当电容电压达到单结晶体管峰点电压时，单结晶体管导通，输出脉冲经脉冲变压器隔离后触发晶闸管。实操考核内容与步骤：1.元器件清点与检测（10分）：使用万用表检测电阻阻值、电容极性、二极管单向导电性、单结晶体管及运算放大器的好坏。填写元器件检测记录表。2.PCB板焊接与装配（30分）：按照电路图（图号：XXX-002）进行插件。焊点要求：圆滑、光亮、无虚焊、无连焊、锡量适中。元器件高度适宜，色环方向一致。焊接完毕后清理多余助焊剂。3.电路调试与波形测量（40分）：静态测试：接通直流电源，测量各关键点（如运算放大器输出、电容管脚）直流电位。动态波形测试：接通同步交流电源，使用示波器观察并记录以下波形：A点：整流桥后的梯形波电压。B点：电容两端的锯齿波电压。C点：脉冲变压器输出端的触发脉冲波形。移相调节：旋转控制电压电位器，观察示波器中触发脉冲相对于同步电压的相位移动范围，记录最小和最大导通角。4.故障排除（20分）：考评员设置一处隐蔽故障（如虚焊、元件参数错误）。考生根据故障现象（如无脉冲输出、脉冲不可调）分析原因并排除。三、高级维修电工实操职业技能鉴定试卷（模块三：机床电气故障检修）任务名称：T68镗床电气控制线路故障分析与排除设备说明：T68镗床是一种用途广泛的精密机床，主运动与进给运动由同一台双速电动机（M1）拖动。其控制电路包含主轴正反转、点动、制动（反接制动）、变速冲动及双速转换等复杂环节。快速移动电动机（M2）拖动各部件的快速移动。故障现象预设（考生随机抽取2题）：故障现象A：主轴电动机能启动运行，但无论在高速还是低速档，转速都明显偏低，且感觉电机声音沉闷，温升较快。故障现象B：按下主轴正转启动按钮，主轴电动机正转启动；松开按钮后，电动机立即停止（即无自锁），但在停止制动时，制动电路动作正常。故障现象C：进行主轴变速操作时（拉出变速操纵手柄），主轴电动机能进行冲动（瞬动），便于齿轮啮合，但推回手柄后，电动机无法恢复自动启动，需重新按启动按钮。故障现象D：快速移动电动机M2，无论按下正向还是反向快速移动按钮，电动机均不转，且无任何接触器吸合声响。实操考核内容与步骤：1.故障调查与逻辑分析（30分）：原理分析：在答题纸上画出相关故障区域的局部电路原理图。逻辑推断：根据故障现象，结合电路原理（如：速度继电器KS、时间继电器KT、接触器KM1/KM2、互锁环节等），分析出可能的故障点范围（至少列出3个可能的故障点）。2.仪表测量与故障定位（40分）：制定合理的检测方案（如：电压分阶测量法、电阻分段测量法）。使用万用表在不通电或通电情况下进行测量。准确查找到故障点（例如：接触器KM3常开触点接触不良、KM4线圈断路、接线端子XT3松脱等）。记录测量数据及过程。3.故障修复与功能验证（30分）：在断电状态下，使用工具修复故障点（如更换触点、重新紧固端子）。通电试车，验证机床功能是否恢复正常。遵守安全操作规程，正确使用万用表，严禁扩大故障范围。四、高级维修电工实操职业技能鉴定试卷（模块四：应用计算与综合分析）试题1：电力电子电路计算（15分）某单相半控桥式整流电路（晶闸管与二极管混合），阻性负载=10Ω。输入交流电压有效值1.请写出当控制角α=时，输出直流平均电压的计算公式。2.计算此时的负载电流平均值。3.若晶闸管的通态平均压降为1.0V，请重新计算考虑压降后的输出电压。（注：公式需使用标准LaTeX格式）试题2：PLC程序逻辑分析（15分）某PLC控制梯形图局部如下描述：网络1：当输入I0.0接通且I0.1断开时，定时器T37（TON型，时基100ms）开始计时，设定值SV=50。网络2：当T37的位（T37触点）接通时，输出Q0.0线圈得电。网络3：同时，计数器C20（CTU增计数器）对T37的上升沿进行计数，设定值PV=3。当C20位接通时，输出Q0.1线圈得电并复位T37。请分析：1.I0.0接通后，Q0.0大约延时多少秒后接通？2.I0.0持续接通的情况下，Q0.1输出脉冲的周期是多少秒？3.若I0.0在T37计时到3秒时突然断开，描述Q0.0和Q0.1的状态变化。试题3：变压器与电机控制综合分析（20分）某车间有一台三相异步电动机，铭牌数据为：=151.计算电动机的额定电流。2.计算采用全压直接启动时的启动电流（设/=73.计算采用65%抽头降压启动时，从电网吸取的启动电流是多少？4.分析降压启动后，电动机的启动转矩变化情况（设转矩与电压平方成正比）。五、参考答案与评分标准模块一：PLC与变频器控制系统的参考答案1.I/O分配表（部分）：X0:启动按钮SB1X1:停止按钮SB2X2:变频器故障信号Y0:变频器运行信号（STF）Y1:主泵工频（KM1）Y2:主泵变频（KM2）Y3:辅泵工频（KM3）Y4:辅泵变频（KM4）Y10:故障指示灯HL2.变频器参数设置（以三菱FR-A700为例）：Pr.1(上限频率)=50HzPr.2(下限频率)=15HzPr.7(加速时间)=3sPr.8(减速时间)=3sPr.42(PID下限)=15HzPr.128(PID选择)=20(正作用)Pr.129(PID比例带)=100%Pr.130(PID积分时间)=10sPr.131(PID微分时间)=1s3.程序逻辑简述：系统初始化，复位所有中间继电器。启动后，首先置位Y2（主泵变频），通过模拟量模块读取压力值，进行PID运算，输出控制变频器频率。比较逻辑：当（当前频率>=50Hz）AND（压力<设定值），启动定时器T1，延时5s后，切断Y2，吸合Y1（主泵切工频），同时置位Y4（辅泵变频）。互锁逻辑：程序中必须保证Y1与Y2、Y3与Y4不能同时为ON。模块二：电子电路焊接与调试参考答案1.调试关键点：A点（梯形波）：示波器观察应为被削顶的正弦波（梯形），幅值约为稳压管电压（如10V）。B点（锯齿波）：应为线性度良好的上升三角波，频率与电源同步（100Hz）。C点（脉冲）：尖脉冲，幅值取决于脉冲变压器变比，前沿陡峭。2.常见故障分析：无脉冲：检查同步电源是否正常、单结晶体管BT33是否损坏、充电电容是否开路。脉冲不可调：检查控制电压调节电位器是否损坏、运算放大器供电是否正常。模块三：机床电气故障检修参考答案故障现象A分析：原因：主电路缺相；或双速电机接线错误（如低速运行时误接成高速绕组，或三角形接法错误）；或机械负载过重。重点检查：主电路熔断器、接触器主触点、电机接线盒内绕组连接方式（△/YY）。故障现象B分析：原因：自锁电路断路。在T68镗床中，通常由中间继电器KA1或KA2实现自锁。重点检查：正转启动按钮常开触点并联的接触器或中间继电器自锁触点是否接触不良。故障现象C分析：原因：变速冲动后无法自动恢复，通常是变速行程开关SQ的复位机构问题或触点接触不良，导致启动回路无法接通。重点检查：变速冲动开关SQ2（或SQ5）的位置调整及触点状态。故障现象D分析：原因：快速移动电机控制公共回路故障。重点检查：熔断器FU2、热继电器FR2常闭触点、停止按钮SB1的常闭触点（如果是串联控制）。模块四：计算与分析参考答案试题1：电力电子电路计算1.单相半控桥式整流电路阻性负载输出平均电压公式：=2.代入数据计算(=220=负载电流：=3.考虑压降（假设两个晶闸管串联压降，或回路总压降，此处按单管压降简化，通常半控桥回路压降需具体分析，按单臂压降计算）：=若仅考虑晶闸管压降1V，二极管忽略：=(注：若按标准半控桥，电流流经一个VT和一个VD，若二极管压降忽略，则减去1V)。试题2：PLC程序逻辑分析1.T37时基100ms，设定值50。延时时间T=所以Q0.0在I0.0接通后5秒接通。2.T37每5秒产生一个脉冲上升沿，驱动C20计数。C20设定值为3。即需要3个5秒脉冲，总时间3×当CQ0.1接通时，复位T37。因此，Q0.1在I0.0接通后的第15秒接通，且一旦接通复位T37，系统状态翻转。Q0.1输出周期为15秒（单次动作后系统复位）。3.若I0.0在3秒时断开：梯形图逻辑通常为：I0.0断开->T37线圈失电->T37当前值清零（或保持，视PLC品牌而定，三菱FX系列断电清零）。T37触点断开->Q0.0断开。C20未达到计数值，不动作，Q0.1保持断开。试题3：变压器与电机控制综合分析1.电动机额定电流计算公式：==2.直接启动电流：=3.自耦