維修電工技師試題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.三相異步電動機全壓啟動時，啟動電流通常為額定電流的（）倍。A.1-2B.3-4C.5-7D.8-10答案：C解析：三相異步電動機全壓啟動時，轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度大，感應電動勢和電流大，導致定子電流激增。根據(jù)電機設計規(guī)范，普通籠型異步電動機的啟動電流通常為額定電流的5-7倍，繞線式異步電動機因轉(zhuǎn)子串電阻可降低至2-3倍。2.某PLC程序中，輸入繼電器X0的地址為I0.0（西門子S7-200系列），當外部按鈕按下時，X0的狀態(tài)應為（）。A.常閉斷開，常開閉合B.常閉閉合，常開斷開C.常閉保持原態(tài)，常開翻轉(zhuǎn)D.常閉和常開同時翻轉(zhuǎn)答案：A解析：西門子S7-200系列PLC的輸入繼電器（I）采用“輸入映象寄存器”存儲外部信號狀態(tài)。當外部按鈕按下時，對應的輸入回路導通，輸入映象寄存器中I0.0位被置1，此時程序中所有I0.0的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。3.變頻器面板顯示“OC”故障代碼，最可能的原因是（）。A.輸入電壓過高B.輸出電流超過設定值C.散熱片溫度過高D.控制電源缺相答案：B解析：“OC”是OverCurrent的縮寫，代表過流故障。變頻器過流故障通常由負載突變（如機械卡阻）、電機繞組短路、輸出側電纜絕緣損壞、變頻器IGBT模塊損壞或加速時間設置過短（導致電流上升過快）引起。輸入電壓過高對應“OU”（過壓），溫度過高對應“OH”（過熱）。4.測量380V電動機繞組的絕緣電阻時，應選用（）兆歐表。A.500VB.1000VC.2500VD.5000V答案：A解析：根據(jù)《電氣設備交接試驗標準》，額定電壓在500V以下的低壓電機，應使用500V兆歐表測量絕緣電阻；500-3000V電機用1000V兆歐表；3000V以上用2500V兆歐表。380V屬于低壓范疇，故選擇500V兆歐表。5.某三相四線制供電系統(tǒng)中，線電壓為380V，相電壓為220V，若中性線斷開，三相負載不平衡時，負載端會出現(xiàn)（）。A.各相電壓仍為220VB.負載重的相電壓升高，負載輕的相電壓降低C.負載輕的相電壓升高，負載重的相電壓降低D.所有相電壓升高至380V答案：C解析：中性線的作用是平衡三相負載的中性點電位。當負載不平衡且中性線斷開時，中性點會偏移，導致各相負載承受的電壓不再等于相電壓。根據(jù)歐姆定律，負載阻抗大（功率小，負載輕）的相分得的電壓高，可能超過額定值；負載阻抗?。üβ蚀螅撦d重）的相分得的電壓低。6.晶閘管整流電路中，觸發(fā)脈沖的寬度應（）晶閘管的開通時間。A.大于B.小于C.等于D.無關答案：A解析：晶閘管從施加正向電壓到完全導通需要一定的開通時間（約幾微秒）。觸發(fā)脈沖的寬度必須大于晶閘管的開通時間，才能確保晶閘管可靠導通。若脈沖寬度不足，可能導致晶閘管在觸發(fā)脈沖消失后因陽極電流未達到擎住電流而關斷。7.繞線式異步電動機采用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動時，隨著轉(zhuǎn)速升高，頻敏變阻器的等效阻抗（）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小答案：B解析：頻敏變阻器的阻抗由繞組電阻和鐵損等效電阻組成，其中鐵損與轉(zhuǎn)子電流頻率的平方成正比。啟動初期，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)差率大，轉(zhuǎn)子電流頻率高（接近電源頻率），鐵損大，等效阻抗高；隨著轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)差率減小，轉(zhuǎn)子電流頻率降低，鐵損減小，等效阻抗逐漸降低，實現(xiàn)平滑啟動。8.某PLC程序中，定時器T37（西門子S7-200，時基100ms）的設定值為K50，其定時時間為（）。A.5sB.50sC.0.5sD.500ms答案：A解析：S7-200系列PLC的定時器時基有1ms（T0-T19）、10ms（T20-T39）、100ms（T40-T63）三種。T37屬于100ms時基，定時時間=設定值×時基=50×100ms=5000ms=5s。9.三相異步電動機運行中，若轉(zhuǎn)子繞組突然斷開（籠型電機斷條或繞線式電機電刷脫離），電機將（）。A.立即停轉(zhuǎn)B.轉(zhuǎn)速略有下降，繼續(xù)運行C.轉(zhuǎn)速上升接近同步轉(zhuǎn)速D.電流減小，功率因數(shù)提高答案：C解析：正常運行時，轉(zhuǎn)子感應電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。若轉(zhuǎn)子繞組斷開，轉(zhuǎn)子無法感應電流，電磁轉(zhuǎn)矩消失。但由于電機仍存在慣性，轉(zhuǎn)速會逐漸上升，直到接近同步轉(zhuǎn)速（此時轉(zhuǎn)差率接近0，轉(zhuǎn)子感應電動勢趨近于0），但因無電磁轉(zhuǎn)矩，最終會因負載阻力矩而停轉(zhuǎn)，不過過程較慢。10.測量接地電阻時，接地電阻測量儀的電壓極和電流極應分別布置在離被測接地體（）的位置。A.20m、40mB.40m、20mC.10m、20mD.20m、10m答案：A解析：根據(jù)《接地裝置施工及驗收規(guī)范》，使用三極法測量接地電阻時，電流極應布置在離被測接地體40m處，電壓極布置在20m處（位于被測接地體與電流極之間），以避免接地體的散流電場相互干擾，保證測量準確性。二、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）1.熔斷器的分斷能力是指其能安全切斷的最大過載電流。（）答案：×解析：熔斷器的分斷能力是指其在額定電壓下能安全切斷的最大短路電流，而非過載電流。過載電流一般由熱繼電器等設備處理。2.電動機的額定功率是指電動機軸上輸出的機械功率。（）答案：√解析：電動機的額定功率定義為在額定運行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率，單位為千瓦（kW），計算公式為P=√3UIηcosφ（η為效率，cosφ為功率因數(shù)）。3.變壓器的空載損耗主要是銅損，負載損耗主要是鐵損。（）答案：×解析：變壓器空載時，一次側僅流過勵磁電流，損耗主要是鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗（鐵損）；負載時，繞組電流增大，損耗主要是繞組電阻的焦耳損耗（銅損）。4.變頻器的恒壓頻比（U/f）控制適用于恒轉(zhuǎn)矩負載，如風機、泵類。（）答案：×解析：恒壓頻比控制保持U/f恒定，適用于恒轉(zhuǎn)矩負載（如傳送帶、攪拌機）；而風機、泵類屬于二次方律負載（轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比），更適合變壓變頻控制（V/F曲線可設置為遞減型）。5.兆歐表測量絕緣電阻時，應先將被測設備停電并放電，測量后無需放電。（）答案：×解析：測量后，被測設備可能因電容效應存儲電荷，需用放電棒對設備充分放電，防止觸電。6.熱繼電器的雙金屬片是由兩種膨脹系數(shù)不同的金屬碾壓而成，當電流過大時，膨脹系數(shù)大的一側會向膨脹系數(shù)小的一側彎曲。（）答案：√解析：雙金屬片通常由錳鎳銅合金（膨脹系數(shù)大）和鎳鐵合金（膨脹系數(shù)小）組成，過載時電流產(chǎn)生的熱量使雙金屬片彎曲，推動脫扣機構斷開電路。7.PLC的掃描周期包括輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段，其中程序執(zhí)行階段時間最長。（）答案：√解析：輸入采樣和輸出刷新階段時間較短（與I/O點數(shù)相關），程序執(zhí)行階段時間取決于用戶程序的復雜程度（如指令數(shù)量、是否有循環(huán)/跳轉(zhuǎn)），通常占掃描周期的主要部分。8.三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與磁極對數(shù)成反比。（）答案：√解析：同步轉(zhuǎn)速公式為n0=60f/p（f為電源頻率，p為磁極對數(shù)），頻率越高、磁極對數(shù)越少，同步轉(zhuǎn)速越高。9.中性點不接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時，非故障相的相電壓升高為線電壓，故障相電流為電容電流。（）答案：√解析：中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，故障相電壓為0，非故障相對地電壓由相電壓（220V）升高為線電壓（380V），系統(tǒng)線電壓仍對稱，可繼續(xù)運行1-2小時，但需盡快排查故障。10.電流互感器二次側嚴禁開路，電壓互感器二次側嚴禁短路。（）答案：√解析：電流互感器二次開路會產(chǎn)生高電壓（可達數(shù)千伏），危及設備和人身安全；電壓互感器二次短路會產(chǎn)生大電流（因內(nèi)阻小），燒毀繞組。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述三相異步電動機變頻調(diào)速的基本原理，并說明其與變極調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的主要區(qū)別。答案：變頻調(diào)速的基本原理是通過改變電源頻率f來改變同步轉(zhuǎn)速n0（n0=60f/p），從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)轉(zhuǎn)差率s=(n0-n)/n0，當f變化時，若保持U/f恒定（恒壓頻比控制），可維持氣隙磁通Φ基本不變，保證電機電磁轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定。與其他調(diào)速方式的區(qū)別：（1）變極調(diào)速：通過改變定子繞組的接線方式（如Y/YY）改變磁極對數(shù)p，屬于有級調(diào)速，調(diào)速范圍?。ㄍǔ?:1），適用于僅需幾種固定轉(zhuǎn)速的場合（如機床）。（2）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速（僅適用于繞線式電機）：通過在轉(zhuǎn)子回路串入電阻增大轉(zhuǎn)差率s，使轉(zhuǎn)速降低，屬于耗能調(diào)速（額外功率損耗在電阻上），效率低，適用于短時調(diào)速或重載啟動。（3）變頻調(diào)速：調(diào)速范圍寬（可達10:1以上），平滑無級，效率高（無額外損耗），適用于需要精確調(diào)速的場合（如數(shù)控機床、風機泵類節(jié)能改造）。2.分析PLC控制系統(tǒng)中“輸入抖動”的產(chǎn)生原因及解決方法。答案：輸入抖動是指外部開關量信號（如按鈕、行程開關）在接通或斷開瞬間，因機械觸點的彈性振動，導致輸入信號在短時間內(nèi)（幾毫秒至幾十毫秒）反復通斷的現(xiàn)象。解決方法：（1）硬件濾波：在輸入回路并聯(lián)RC濾波電路（如100Ω電阻+100μF電容），利用電容充放電延遲消除高頻抖動信號。（2）軟件濾波：在PLC程序中編寫延時確認程序，當檢測到輸入信號變化后，延時5-10ms（超過抖動時間）再確認信號狀態(tài)。例如，使用定時器T37（100ms時基），當X0由0變1時啟動定時器，定時500ms（5個掃描周期）后若X0仍為1，則認為有效。（3）選用優(yōu)質(zhì)觸點：使用帶消弧裝置或金觸點的開關，減少機械抖動。（4）增加上拉/下拉電阻：在輸入回路中接入電阻，穩(wěn)定信號電平，避免干擾引起的誤動作。3.某380V、55kW三相異步電動機（cosφ=0.89，η=0.92），采用星-三角降壓啟動，計算其直接啟動時的線電流和星-三角啟動時的線電流、相電流（假設啟動電流為額定電流的6倍）。答案：（1）額定電流計算：Ie=P/(√3Uηcosφ)=55000/(1.732×380×0.92×0.89)≈55000/(1.732×380×0.8188)≈55000/543.7≈101.2A（2）直接啟動線電流：Iq_direct=6×Ie=6×101.2≈607.2A（3）星-三角啟動時，定子繞組由三角形改為星形，每相繞組承受的電壓由線電壓（380V）降為相電壓（220V）。根據(jù)歐姆定律，啟動電流與電壓成正比，故星形啟動時的相電流Iq_phase_star=Iq_direct_phase/√3（三角形啟動時相電流Iq_direct_phase=Iq_direct/√3）。三角形直接啟動時相電流：Iq_direct_phase=Iq_direct/√3≈607.2/1.732≈350.6A星形啟動時相電流：Iq_phase_star=Iq_direct_phase/√3≈350.6/1.732≈202.3A星形啟動時線電流=星形相電流=202.3A（星形接線線電流等于相電流）結論：直接啟動線電流約607.2A，星-三角啟動線電流約202.3A，相電流約202.3A。4.簡述變頻器過壓故障（OU）的常見原因及排查步驟。答案：過壓故障（OU）是指變頻器直流母線電壓超過設定閾值（通常為700V左右，380V系統(tǒng)）。常見原因：（1）輸入電壓過高：電網(wǎng)電壓波動超過變頻器允許范圍（如超過460V）。（2）減速時間過短：電機處于再生發(fā)電狀態(tài)（如大慣性負載快速減速），回饋能量來不及通過制動電阻消耗，導致母線電壓升高。（3）制動單元或制動電阻故障：制動單元晶閘管損壞或制動電阻開路，無法吸收回饋能量。（4）電機轉(zhuǎn)子回路故障：電機繞組短路或接地，導致能量異?；仞?。（5）變頻器內(nèi)部檢測電路故障：電壓檢測電阻損壞或采樣電路失調(diào)，誤報過壓。排查步驟：（1）測量輸入電壓：用萬用表檢測輸入側三相電壓，確認是否超過變頻器額定輸入范圍（如380V±10%）。（2）檢查減速時間：查看變頻器參數(shù)（如Pr.2（減速時間1）），若負載慣性大，需延長減速時間。（3）測試制動單元：斷開制動電阻，用萬用表測量制動單元兩端電阻（正常應為幾歐姆至幾十歐姆），若無窮大則單元損壞。（4）檢查制動電阻：測量制動電阻阻值是否符合變頻器要求（如55kW變頻器通常配10Ω/500W電阻），有無燒斷痕跡。（5）檢測電機絕緣：用兆歐表測量電機繞組對地絕緣電阻（應≥0.5MΩ），排除繞組短路或接地。（6）檢查內(nèi)部電路：若以上正常，可能是變頻器內(nèi)部電壓檢測電路故障，需送修或更換主板。5.畫出三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路（包含熔斷器、接觸器、熱繼電器、按鈕、自鎖和互鎖環(huán)節(jié)），并說明互鎖的作用。答案：（注：此處用文字描述電路結構）主電路：三相電源L1-L2-L3經(jīng)熔斷器FU1接入接觸器KM1、KM2主觸點，再經(jīng)熱繼電器FR接入電動機M。KM1主觸點閉合時電機正轉(zhuǎn)，KM2閉合時反轉(zhuǎn)?？刂齐娐罚弘娫碙1經(jīng)熔斷器FU2、停止按鈕SB1分別接正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2和反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3。SB2常開端接KM1線圈，KM1輔助常開觸點并聯(lián)在SB2兩端實現(xiàn)自鎖；KM1輔助常閉觸點串聯(lián)在KM2線圈回路中。同理，SB3常開端接KM2線圈，KM2輔助常開觸點并聯(lián)在SB3兩端，KM2輔助常閉觸點串聯(lián)在KM1線圈回路中。熱繼電器FR常閉觸點串聯(lián)在控制電路總電源側?；ユi作用：通過接觸器的輔助常閉觸點相互串聯(lián)在對方線圈回路中，確保KM1和KM2不能同時吸合，防止主電路中兩相電源通過KM1和KM2主觸點直接短路（如L1經(jīng)KM1主觸點到L2，同時L2經(jīng)KM2主觸點到L1，導致相間短路）。四、綜合分析題（30分）某工廠一臺由變頻器驅(qū)動的三相異步電動機（型號Y2-160M-4，11kW，380V，22.6A，50Hz）出現(xiàn)以下故障現(xiàn)象：啟動時變頻器顯示“OH”（過熱）故障，且觸摸變頻器散熱片溫度明顯高于正常運行時。請結合維修經(jīng)驗，分析可能的故障原因，并設計排查流程。答案：“OH”故障表示變頻器內(nèi)部溫度超過保護閾值（通常為80-90℃），散熱片過熱說明熱量無法有效散發(fā)或內(nèi)部損耗過大。可能原因分析：1.散熱系統(tǒng)故障：（1）冷卻風扇損壞：風扇軸承卡死、繞組燒毀或電源斷線，導致散熱風量不足。（2）散熱片積灰：長期運行后，散熱片間隙被灰塵、油污堵塞，熱阻增大，散熱效率降低。（3）環(huán)境溫度過高：變頻器安裝環(huán)境溫度超過允許范圍（通常為-10℃~40℃），或控制柜通風不良（如柜門關閉、無散熱孔）。2.變頻器內(nèi)部損耗過大：（1）IGBT模塊老化：模塊導通壓降增大，導致導通損耗增加（P=Vce×Ic）。（2）直流母線電容老化：電容ESR（等效串聯(lián)電阻）增大，高頻紋波電流在電容上產(chǎn)生額外損耗。（3）驅(qū)動電路故障：IGBT驅(qū)動信號異常（如驅(qū)動電壓不足），導致開關損耗增加（開關時間延長）。3.負載異常：（1）電機過載：實際負載超過電機額定功率（如機械卡阻、傳動機構潤滑不良），導致變頻器輸出電流增大（I=P/(√3Uηcosφ)），銅損（I2R）增加。（2）頻繁啟動/制動：短時間內(nèi)多次啟動或制動，再生能量來不及釋放，導致直流母線電壓波動，增加變頻器損耗。排查流程：步驟1：檢查環(huán)境與散熱系統(tǒng)（1）用溫度計測量變頻器安裝環(huán)境溫度，若超過40℃，需增加空調(diào)或強制