電工一級(高級技師)測試題庫與答案一、選擇題1.基爾霍夫電流定律指出，在任意時刻，流入一個節(jié)點的電流之和（）流出該節(jié)點的電流之和。A.大于B.小于C.等于D.不確定2.三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向決定于（）。A.電源電壓大小B.電源頻率高低C.定子電流的相序D.定子繞組的匝數(shù)3.純電容電路中，電壓與電流的相位關系是（）。A.電壓超前電流90°B.電壓滯后電流90°C.電壓與電流同相D.電壓與電流反相4.變壓器的鐵芯采用硅鋼片疊壓而成，主要是為了（）。A.減小磁滯損耗和渦流損耗B.增加磁通量C.提高絕緣性能D.便于安裝5.下列低壓電器中，能實現(xiàn)失壓和欠壓保護的是（）。A.按鈕B.接觸器C.熔斷器D.熱繼電器6.晶閘管導通的條件是（）。A.陽極加正向電壓B.門極加正向觸發(fā)脈沖C.陽極加正向電壓，同時門極加正向觸發(fā)脈沖D.陽極加反向電壓，門極加正向觸發(fā)脈沖7.自動空氣開關的熱脫扣器的作用是（）。A.短路保護B.過載保護C.失壓保護D.欠壓保護8.可編程控制器（PLC）的編程語言中，最常用的是（）。A.梯形圖B.指令表C.功能塊圖D.順序功能圖9.三相四線制供電系統(tǒng)中，中線的作用是（）。A.保證三相負載對稱B.保證三相功率對稱C.保證三相電壓對稱D.保證三相電流對稱10.測量絕緣電阻時，應選用（）。A.萬用表B.兆歐表C.電橋D.電位差計二、判斷題1.導體的電阻與導體的長度成正比，與導體的橫截面積成反比。（）2.交流電路中，電感元件的感抗與電源頻率成正比。（）3.三相異步電動機的轉(zhuǎn)速總是低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。（）4.變壓器不僅可以變換電壓、電流，還可以變換功率。（）5.熱繼電器主要用于電動機的過載保護。（）6.晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用。（）7.可編程控制器（PLC）的輸入輸出接口電路均采用光電耦合器進行隔離。（）8.在純電阻電路中，電壓與電流的相位差為零。（）9.安全電壓是指不致使人直接致死或致殘的電壓。（）10.直流電動機的調(diào)速方法有改變電樞電壓調(diào)速、改變勵磁磁通調(diào)速和改變電樞回路電阻調(diào)速。（）三、簡答題1.簡述基爾霍夫定律的內(nèi)容?；鶢柣舴蚨砂ɑ鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）?；鶢柣舴螂娏鞫桑涸谌我鈺r刻，流入一個節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和。其數(shù)學表達式為∑I=0，它體現(xiàn)了電流的連續(xù)性原理，即電荷在節(jié)點處不會積累?；鶢柣舴螂妷憾桑涸谌我忾]合回路中，各段電壓的代數(shù)和等于零。數(shù)學表達式為∑U=0。它反映了電位的單值性原理，即沿著一個閉合回路繞行一周，電位的變化為零。2.說明三相異步電動機的工作原理。三相異步電動機的工作原理基于電磁感應現(xiàn)象。當定子繞組通入三相交流電時，會在定子與轉(zhuǎn)子的氣隙中產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。這個旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，其大小由電源頻率和電動機的磁極對數(shù)決定。旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應電動勢。由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，所以在感應電動勢的作用下會產(chǎn)生感應電流。根據(jù)安培力定律，載流的轉(zhuǎn)子導體在旋轉(zhuǎn)磁場中會受到電磁力的作用，電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)。需要注意的是，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，即存在轉(zhuǎn)差率，這也是“異步”的由來。只有存在轉(zhuǎn)差率，旋轉(zhuǎn)磁場才能持續(xù)切割轉(zhuǎn)子繞組，產(chǎn)生感應電流和電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機保持旋轉(zhuǎn)。3.分析變壓器的工作原理。變壓器是一種利用電磁感應原理來改變交流電壓的電氣設備。它主要由鐵芯和繞在鐵芯上的兩個或多個繞組組成。當一次繞組接入交流電源時，在一次繞組中會有交變電流通過，交變電流會在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通。由于鐵芯的磁導率很高，大部分磁通會集中在鐵芯中形成閉合回路，這部分磁通稱為主磁通。主磁通同時穿過一次繞組和二次繞組，根據(jù)電磁感應定律，主磁通在一次繞組和二次繞組中都會產(chǎn)生感應電動勢。一次繞組的感應電動勢E1與電源電壓U1近似平衡，二次繞組的感應電動勢E2會在二次側(cè)產(chǎn)生電壓U2。變壓器的變壓比k等于一次繞組匝數(shù)N1與二次繞組匝數(shù)N2之比，即k=N1/N2。根據(jù)電磁感應原理和變壓器的結(jié)構(gòu)特點，可以得到U1/U2≈N1/N2。通過改變一次繞組和二次繞組的匝數(shù)比，就可以實現(xiàn)電壓的變換。同時，在理想情況下，變壓器的輸入功率等于輸出功率，即U1I1=U2I2，所以電流與匝數(shù)成反比。4.簡述可編程控制器（PLC）的基本組成和工作原理?？删幊炭刂破鳎≒LC）的基本組成包括中央處理器（CPU）、存儲器、輸入輸出（I/O）接口電路、電源及編程器等。中央處理器（CPU）是PLC的核心，它負責對用戶程序進行解釋和執(zhí)行，完成數(shù)據(jù)的運算和處理，控制整個PLC的工作過程。存儲器用于存儲系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序由PLC制造商編寫，用于控制PLC的運行和管理；用戶程序是用戶根據(jù)控制要求編寫的程序；數(shù)據(jù)存儲器用于存儲各種輸入輸出數(shù)據(jù)、中間結(jié)果等。輸入輸出（I/O）接口電路是PLC與外部設備之間的連接橋梁。輸入接口電路將外部設備的信號（如開關量、模擬量等）轉(zhuǎn)換為CPU能夠處理的信號；輸出接口電路將CPU的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為驅(qū)動外部設備的信號。電源為PLC各部分提供所需的電能。編程器用于用戶編寫、調(diào)試和修改PLC的程序。PLC的工作原理是采用循環(huán)掃描的工作方式。其工作過程主要分為三個階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有輸入端子的狀態(tài)，并將其存入輸入映像寄存器中。在程序執(zhí)行階段，CPU按照用戶程序的指令，從第一條開始依次執(zhí)行，根據(jù)輸入映像寄存器和其他元件映像寄存器的狀態(tài)進行邏輯運算，并將運算結(jié)果存入相應的元件映像寄存器中。在輸出刷新階段，CPU將輸出映像寄存器中的狀態(tài)送到輸出鎖存器，通過輸出接口電路驅(qū)動外部設備。然后，PLC又回到輸入采樣階段，開始下一個掃描周期，如此周而復始地循環(huán)工作。5.闡述晶閘管的導通和關斷條件。晶閘管的導通條件：一是陽極與陰極之間必須加正向電壓，即陽極電位高于陰極電位，這樣才能使晶閘管的PN結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，為電流的導通提供基本條件。二是門極與陰極之間必須加適當?shù)恼蛴|發(fā)脈沖。觸發(fā)脈沖的作用是向門極注入一定的電流，使晶閘管內(nèi)部的PN結(jié)產(chǎn)生足夠的載流子，從而引發(fā)晶閘管的導通。只有同時滿足陽極加正向電壓和門極加正向觸發(fā)脈沖這兩個條件，晶閘管才能導通。晶閘管的關斷條件：要使導通的晶閘管關斷，必須使陽極電流減小到小于維持電流。維持電流是指晶閘管維持導通狀態(tài)所必需的最小陽極電流?？梢酝ㄟ^以下兩種方法實現(xiàn)：一種是降低陽極電壓，當陽極電壓降低到一定程度時，陽極電流會隨之減小，當陽極電流小于維持電流時，晶閘管就會關斷。另一種是使陽極電流反向，例如通過在陽極和陰極之間施加反向電壓，迫使陽極電流迅速減小到零并反向，從而使晶閘管關斷。四、計算題1.有一個三相負載，每相電阻R=6Ω，感抗XL=8Ω，接成星形連接于線電壓UL=380V的三相電源上。試求：（1）相電壓UP；（2）相電流IP和線電流IL；（3）三相有功功率P、無功功率Q和視在功率S。解：（1）在星形連接中，相電壓與線電壓的關系為\(U_{P}=\frac{U_{L}}{\sqrt{3}}\)，已知\(U_{L}=380V\)，則\(U_{P}=\frac{380}{\sqrt{3}}\approx220V\)。（2）每相負載的阻抗\(Z=\sqrt{R^{2}+X_{L}^{2}}=\sqrt{6^{2}+8^{2}}=10\Omega\)。相電流\(I_{P}=\frac{U_{P}}{Z}=\frac{220}{10}=22A\)。在星形連接中，線電流等于相電流，即\(I_{L}=I_{P}=22A\)。（3）三相有功功率\(P=3I_{P}^{2}R=3\times22^{2}\times6=8712W\)。三相無功功率\(Q=3I_{P}^{2}X_{L}=3\times22^{2}\times8=11616var\)。三相視在功率\(S=3U_{P}I_{P}=3\times220\times22=14520VA\)。2.一臺變壓器，一次繞組匝數(shù)N1=1000匝，二次繞組匝數(shù)N2=200匝，一次側(cè)接交流電壓U1=220V，二次側(cè)接負載電阻R=10Ω。試求：（1）二次側(cè)電壓U2；（2）二次側(cè)電流I2；（3）一次側(cè)電流I1。解：（1）根據(jù)變壓器的變壓比公式\(\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{N_{1}}{N_{2}}\)，可得\(U_{2}=\frac{N_{2}}{N_{1}}U_{1}\)，已知\(N_{1}=1000\)匝，\(N_{2}=200\)匝，\(U_{1}=220V\)，則\(U_{2}=\frac{200}{1000}\times220=44V\)。（2）二次側(cè)電流\(I_{2}=\frac{U_{2}}{R}=\frac{44}{10}=4.4A\)。（3）在理想變壓器中，\(U_{1}I_{1}=U_{2}I_{2}\)，則\(I_{1}=\frac{U_{2}}{U_{1}}I_{2}=\frac{44}{220}\times4.4=0.88A\)。3.已知某正弦交流電壓\(u=311\sin(314t+30^{\circ})V\)，試求：（1）電壓的最大值Um、有效值U、角頻率ω、頻率f和周期T；（2）當\(t=0.01s\)時，電壓的瞬時值u。解：（1）由\(u=311\sin(314t+30^{\circ})V\)可知，電壓的最大值\(U_{m}=311V\)。有效值\(U=\frac{U_{m}}{\sqrt{2}}=\frac{311}{\sqrt{2}}\approx220V\)。角頻率\(\omega=314rad/s\)。根據(jù)\(\omega=2\pif\)，可得頻率\(f=\frac{\omega}{2\pi}=\frac{314}{2\times3.14}=50Hz\)。周期\(T=\frac{1}{f}=\frac{1}{50}=0.02s\)。（2）當\(t=0.01s\)時，\(u=311\sin(314\times0.01+30^{\circ})\)\(=311\sin(3.14+30^{\circ})\)因為\(3.14rad=180^{\circ}\)，所以\(u=311\sin(180^{\circ}+30^{\circ})\)根據(jù)三角函數(shù)誘導公式\(\sin(180^{\circ}+\alpha)=\sin\alpha\)，則\(u=311\times(\sin30^{\circ})=311\times(0.5)=155.5V\)。五、綜合分析題1.分析三相異步電動機啟動時電流大而啟動轉(zhuǎn)矩不大的原因，并說明常用的啟動方法及其優(yōu)缺點。原因：三相異步電動機啟動時，轉(zhuǎn)子處于靜止狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)磁場以最大的相對速度切割轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生很大的感應電動勢和感應電流。根據(jù)磁動勢平衡原理，定子繞組中必然會有很大的電流來抵消轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁動勢，所以啟動電流很大，一般可達額定電流的57倍。而啟動轉(zhuǎn)矩不大的原因是：啟動時，轉(zhuǎn)子電流的頻率較高，轉(zhuǎn)子的感抗較大，使得轉(zhuǎn)子電流的有功分量較小。根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式\(T=K_{T}\PhiI_{2}\cos\varphi_{2}\)（其中\(zhòng)(K_{T}\)為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，\(\Phi\)為每極磁通量，\(I_{2}\)為轉(zhuǎn)子電流，\(\cos\varphi_{2}\)為轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)），由于\(\cos\varphi_{2}\)較小，所以啟動轉(zhuǎn)矩不大。常用啟動方法及優(yōu)缺點：（1）直接啟動：優(yōu)點：啟動方法簡單、經(jīng)濟，設備投資少，啟動時間短。缺點：啟動電流大，會引起電網(wǎng)電壓下降，影響同一電網(wǎng)中其他設備的正常運行；過大的啟動電流會使電動機繞組發(fā)熱，加速絕緣老化，縮短電動機的使用壽命。一般只適用于容量較小、對啟動轉(zhuǎn)矩要求不高且電網(wǎng)容量足夠大的電動機。（2）星三角降壓啟動：優(yōu)點：啟動設備簡單，成本低，啟動電流較小，一般為直接啟動電流的1/3。缺點：啟動轉(zhuǎn)矩也相應減小為直接啟動轉(zhuǎn)矩的1/3，只適用于正常運行時定子繞組為三角形連接的電動機，且在啟動過程中會有一定的沖擊電流和轉(zhuǎn)矩。（3）自耦變壓器降壓啟動：優(yōu)點：可以根據(jù)需要選擇不同的抽頭，獲得不同的啟動電壓，從而靈活調(diào)整啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩；啟動轉(zhuǎn)矩比星三角降壓啟動大。缺點：自耦變壓器體積大，價格貴，維修較復雜，不適合頻繁啟動。2.結(jié)合實際工作，談談如何保障電氣設備的安全運行，以及在電氣設備檢修時應遵循的安全操作規(guī)程。保障電氣設備安全運行的措施：（1）設備選型與安裝：選擇符合國家標準和實際使用要求的電氣設備，確保設備的額定電壓、電流、功率等參數(shù)與實際運行條件相匹配。在安裝過程中，嚴格按照安裝說明書和相關規(guī)范進行操作，保證設備的安裝牢固、接線正確、接地良好。（2）定期維護與檢查：制定詳細的設備維護計劃，定期對電氣設備進行清潔、緊固、潤滑等維護工作，檢查設備的運行狀態(tài)、絕緣性能、保護裝置等是否正常。及時發(fā)現(xiàn)并處理設備的潛在故障和安全隱患。（3）環(huán)境控制：為電氣設備提供適宜的運行環(huán)境，控制環(huán)境溫度、濕度、灰塵等因素。保持設備所在場所的通風良好，避免設備因過熱、受潮等原因損壞。（4）人員培訓：加強對電氣設備操作人員和維護人員的培訓，提高他們的專業(yè)技能和安全意識。使他們熟悉設備的性能、操作規(guī)程和安全注意事項，能夠正確操作和維護設備。（5）安全保護