2025年電氣專業(yè)實踐試題題庫及答案一、電路分析與測量實踐題1.如圖（注：實際答題時需根據(jù)描述繪制電路）所示電路中，已知U?=12V，R?=2Ω，R?=3Ω，R?=6Ω，受控電流源I?=0.5U?（U?為R?兩端電壓）。要求：（1）用基爾霍夫定律列寫節(jié)點電流方程和回路電壓方程；（2）計算R?支路的電流I?。2.某正弦穩(wěn)態(tài)電路中，電源電壓u(t)=220√2sin(314t+30°)V，負載為RL串聯(lián)電路，其中R=40Ω，L=0.127H。（1）求負載的阻抗模、阻抗角及功率因數(shù)；（2）計算電路的有功功率、無功功率和視在功率；（3）若并聯(lián)合適電容將功率因數(shù)提高到0.95（滯后），求并聯(lián)電容的容值（保留兩位小數(shù)）。3.采用伏安法測量某非線性電阻的伏安特性，實驗中分別使用電流表內(nèi)接法和外接法，測得兩組數(shù)據(jù)：內(nèi)接法時U?=5.2V，I?=0.2A；外接法時U?=5.0V，I?=0.21A。（1）分析兩種接法的誤差來源；（2）估算被測電阻的真實值（保留兩位小數(shù)）。二、電機與拖動實踐題4.一臺Y接法的三相異步電動機，額定功率P_N=15kW，額定電壓U_N=380V，額定轉(zhuǎn)速n_N=1460r/min，額定效率η_N=0.88，功率因數(shù)cosφ_N=0.85。（1）計算額定電流I_N；（2）若電機堵轉(zhuǎn)時短路電流為額定電流的6倍，求堵轉(zhuǎn)電流I_st；（3）采用Y-Δ降壓啟動時，啟動電流為直接啟動的1/3，求此時啟動電流I_stY；（4）說明軟啟動器相較于Y-Δ啟動的優(yōu)勢。5.某直流電動機銘牌參數(shù)：P_N=7.5kW，U_N=220V，I_N=40A，n_N=1500r/min，電樞電阻R_a=0.5Ω。（1）計算額定運行時的反電動勢E_a；（2）若保持負載轉(zhuǎn)矩不變，電樞電壓降至180V，求此時轉(zhuǎn)速n（假設磁通Φ不變）；（3）若采用電樞串電阻調(diào)速，當轉(zhuǎn)速降至1000r/min時，求串聯(lián)電阻R_c（保留兩位小數(shù)）。三、電力系統(tǒng)基礎實踐題6.某10kV配電系統(tǒng)接線如圖（注：實際答題時需根據(jù)描述繪制系統(tǒng)圖），電源容量S_S=1000MVA，變壓器T參數(shù)：S_N=10MVA，U_k%=10.5，線路L參數(shù)：r=0.3Ω/km，x=0.35Ω/km，長度l=5km。（1）以S_B=100MVA，U_B=10kV為基準值，計算各元件的標幺值；（2）計算母線M處發(fā)生三相短路時的短路電流周期分量有效值I_k（保留兩位小數(shù)）。7.某110kV輸電線路采用三段式距離保護，已知整定阻抗Z_set1=0.8Z_AB（Z_AB為線路AB的正序阻抗），Z_set2=1.2Z_AB，Z_set3=1.5Z_AB，最大負荷阻抗Z_Lmax=150Ω（cosφ=0.85），可靠系數(shù)K_rel=1.2，自啟動系數(shù)K_ss=1.5，返回系數(shù)K_re=0.85。（1）說明距離Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的保護范圍及動作時限配合原則；（2）計算距離Ⅲ段的整定阻抗Z_set3（保留兩位小數(shù)）。四、繼電保護與自動裝置實踐題8.某雙繞組變壓器采用縱聯(lián)差動保護，已知變壓器參數(shù)：S_N=31.5MVA，U_1N/U_2N=110kV/10kV，接線組別Yd11，兩側(cè)電流互感器變比分別為n_CT1=1200/5，n_CT2=3000/5。（1）計算兩側(cè)電流互感器的二次額定電流；（2）說明Yd11接線對差動保護的影響及補償方法；（3）若變壓器高壓側(cè)發(fā)生單相接地短路，分析差動保護的動作行為。9.某35kV母線裝設完全電流差動保護，母線連接元件為4條出線，各出線TA變比均為600/5，最大負荷電流I_Lmax=800A。（1）列出差動保護的動作方程；（2）計算差動保護的最小動作電流（可靠系數(shù)K_rel=1.3）；（3）若某條出線TA二次側(cè)斷線，分析可能導致的保護誤動原因及預防措施。五、PLC編程與控制實踐題10.設計一個基于西門子S7-1200PLC的傳送帶順序控制系統(tǒng)，控制要求：（1）啟動時，傳送帶1（M1）先啟動，5秒后傳送帶2（M2）啟動；（2）停止時，傳送帶2先停止，5秒后傳送帶1停止；（3）具有急停功能（按鈕SB0）；（4）過載保護（熱繼電器FR1、FR2）。（1）繪制I/O分配表；（2）編寫梯形圖程序（使用STL或LAD）；（3）說明程序執(zhí)行流程。11.某自動分揀系統(tǒng)需檢測金屬與非金屬物料，金屬物料觸發(fā)接近開關SQ1，非金屬物料觸發(fā)光電開關SQ2，分揀執(zhí)行機構(gòu)為氣缸YV1（金屬）和YV2（非金屬）。要求：（1）物料到達檢測位置（SQ3動作）時啟動檢測；（2）檢測到金屬則YV1動作1秒后復位；（3）檢測到非金屬則YV2動作1秒后復位；（4）未檢測到物料時系統(tǒng)待機。（1）設計輸入輸出點分配；（2）編寫順序功能圖（SFC）；（3）說明檢測沖突（SQ1和SQ2同時動作）的處理邏輯。六、電力電子技術實踐題12.單相橋式全控整流電路帶阻感負載，交流電源電壓u=220√2sin(ωt)V，負載R=10Ω，L足夠大（電流連續(xù)），觸發(fā)角α=60°。（1）繪制輸出電壓u_d和負載電流i_d的波形（標注關鍵角度）；（2）計算輸出電壓平均值U_d；（3）若負載改為阻性（L=0），α=60°，計算輸出電壓平均值U_d'及電流有效值I（保留兩位小數(shù)）。13.三相半波可控整流電路帶電阻負載，電源相電壓U_2=220V，負載R=50Ω，觸發(fā)角α=30°。（1）說明自然換相點的位置（以電角度表示）；（2）計算輸出電壓平均值U_d；（3）若其中一相晶閘管觸發(fā)脈沖丟失，分析輸出電壓波形的變化。七、綜合應用題14.某小型工廠供電系統(tǒng)如圖（注：實際答題時需根據(jù)描述繪制系統(tǒng)圖），電源由110kV區(qū)域變電站經(jīng)110/10kV變壓器（S=10MVA，U_k%=10.5）供電，10kV母線引出兩條饋線：饋線1帶電動機負載（總?cè)萘縋=500kW，cosφ=0.8，η=0.9），饋線2帶照明負載（P=200kW，cosφ=0.95）。（1）計算工廠總計算負荷（有功、無功、視在功率及計算電流）；（2）設計無功補償方案（目標功率因數(shù)0.98），計算所需補償電容容量（保留兩位小數(shù)）；（3）說明高壓配電系統(tǒng)中避雷器的配置原則及選型依據(jù)。15.某新能源汽車充電樁設計任務：輸入為380V三相交流電，輸出為直流500V/100A，要求具備過壓、過流保護及通信功能（Modbus協(xié)議）。（1）選擇主電路拓撲（如AC-DC變換器類型）；（2）計算前級整流電路的容量（考慮1.2倍裕量）；（3）設計過流保護的動作閾值（可靠系數(shù)1.1）；（4）說明ModbusRTU通信中從機地址、波特率、校驗方式的設置要點。答案1.（1）節(jié)點電流方程：I?=I?+I?（節(jié)點a）；回路電壓方程：U?=I?R?+I?R?（左回路），I?R?=I?R?（右回路），且I?=0.5U?=0.5I?R?。（2）聯(lián)立方程得I?=2A，I?=I?R?/R?=1A。2.（1）X_L=ωL=40Ω，Z=√(R2+X_L2)=56.57Ω，阻抗角θ=45°，功率因數(shù)cosθ=0.707；（2）P=U2R/Z2=2202×40/56.572≈1.936kW，Q=U2X_L/Z2≈1.936kvar，S=UI=220×(220/56.57)≈851VA（注：此處需核對計算，正確應為S=U×I=220×(220/56.57)≈851VA，但實際應為P=UIcosθ=220×(220/56.57)×0.707≈1.936kW，S=220×(220/56.57)=851VA，Q=Ssinθ=851×0.707≈602var）；（3）補償前tanθ?=1，補償后tanθ?=√(1/0.952-1)=0.3287，C=(P/ωU2)(tanθ?-tanθ?)=(1936/(314×2202))×(1-0.3287)≈24.65μF。3.（1）內(nèi)接法誤差來自電流表分壓，外接法誤差來自電壓表分流；（2）內(nèi)接法R測1=U?/I?=26Ω（含電流表內(nèi)阻R_A），外接法R測2=U?/I?≈23.81Ω（含電壓表內(nèi)阻R_V），真實值R≈√(R測1×R測2)=√(26×23.81)≈24.90Ω。4.（1）I_N=P_N/(√3U_Nη_Ncosφ_N)=15000/(1.732×380×0.88×0.85)≈29.3A；（2）I_st=6×29.3≈175.8A；（3）I_stY=175.8/3≈58.6A；（4）軟啟動器可連續(xù)調(diào)節(jié)啟動電壓，實現(xiàn)無沖擊啟動，支持多種啟動模式（如電壓斜坡、電流限制），且具備過載保護功能。5.（1）E_a=U_N-I_NR_a=220-40×0.5=200V；（2）負載轉(zhuǎn)矩不變則I_a不變（T=K_TΦI_a），E_a'=U'-I_aR_a=180-40×0.5=160V，n=(E_a'/E_a)n_N=(160/200)×1500=1200r/min；（3）n'=1000r/min時，E_a''=n'/n_N×E_a=1000/1500×200≈133.33V，R_c=(U_N-E_a'')/I_a-R_a=(220-133.33)/40-0.5≈2.17-0.5=1.67Ω。6.（1）電源標幺值X_S=S_B/S_S=100/1000=0.1；變壓器X_T=U_k%×S_B/(100×S_N)=10.5×100/(100×10)=1.05；線路阻抗Z_L=rL+jxL=1.5+j1.75Ω，Z_L=(1.5+j1.75)/(U_B2/S_B)=(1.5+j1.75)/(102/100)=1.5+j1.75（注：基準阻抗Z_B=U_B2/S_B=102/100=1Ω，故Z_L=Z_L/Z_B=1.5+j1.75）；（2）短路總電抗X∑=0.1+1.05+1.75=2.9（僅計電抗），短路電流標幺值I_k=1/X∑≈0.3448，基準電流I_B=S_B/(√3U_B)=100/(1.732×10)≈5.77A，實際短路電流I_k=I_k×I_B≈0.3448×5.77≈1.99kA。7.（1）Ⅰ段保護本線路80%-85%，無時限；Ⅱ段保護本線路全長+下一段線路15%-20%，時限0.5s；Ⅲ段作為后備保護，保護范圍延伸至下一段線路全長，時限1.5-2s；（2）Z_set3=K_rel×K_ss/(K_re×cosφ)×U_N/(√3I_Lmax)=1.2×1.5/(0.85×0.85)×110000/(1.732×800)≈(1.8/0.7225)×(110000/1385.6)≈2.49×79.4≈197.7Ω（注：需核對公式，正確公式應為Z_set3=K_rel×Z_Lmax/(K_re×cosφ)，其中Z_Lmax=U_N/(√3I_Lmax)=110000/(1.732×800)=79.4Ω，故Z_set3=1.2×79.4/(0.85×0.85)≈1.2×79.4/0.7225≈131.7Ω）。8.（1）高壓側(cè)I_1N=S_N/(√3U_1N)=31500/(1.732×110)=165A，二次電流I_1=165/(1200/5)=0.6875A；低壓側(cè)I_2N=31500/(1.732×10)=1819A，二次電流I_2=1819/(3000/5)=3.03A；（2）Yd11接線導致兩側(cè)電流相位差30°，需通過TA二次側(cè)接成Δ形（高壓側(cè)）或Y形（低壓側(cè)）補償相位差；（3）高壓側(cè)單相接地短路時，差動保護感受到的故障電流為故障相電流與非故障相電流之差，若差流超過整定值則動作。9.（1）動作方程：I_d>I_op（I_d為差動電流，I_op為動作電流）；（2）最小動作電流I_op=K_rel×I_Lmax/n_CT=1.3×800/(600/5)=1.3×800×5/600≈8.67A；（3）TA斷線導致差動回路出現(xiàn)不平衡電流，可能誤動，可通過斷線閉鎖裝置（如檢測零序電壓或電流）閉鎖保護。10.（1）I/O分配：輸入SB1（啟動）、SB2（停止）、SB0（急停）、FR1、FR2；輸出Q0.0（M1）、Q0.1（M2）。（2）梯形圖邏輯：啟動時SB1閉合→T1（5秒）計時→T1動作后Q0.1置位；停止時SB2閉合→T2（5秒）計時→T2動作后Q0.0復位；急停SB0斷開所有輸出；FR1/FR2動作時切斷對應輸出。（3）流程：啟動→M1運行→5秒后M2運行；停止→M2停止→5秒后M1停止；急停立即切斷所有電機。11.（1）輸入：SQ1（I0.0）、SQ2（I0.1）、SQ3（I0.2）；輸出：YV1（Q0.0）、YV2（Q0.1）。（2）SFC：初始狀態(tài)S0→SQ3動作→進入檢測狀態(tài)S1→判斷SQ1/SQ2→觸發(fā)YV1/YV2→1秒后返回S0。（3）檢測沖突時，優(yōu)先觸發(fā)金屬分揀（或設置互鎖，禁止同時動作）。12.（1）波形：u_d在α到π+α之間為正弦波正半周，π+α到2π+α為負半周（因L大電流連續(xù)）；i_d為近似平直的直流。（2）U_d=0.9U_2cosα=0.9×220×cos60°=99V；（3）阻性負載時，u_d=0.9U_2(1+cosα)/2=0.9×220×(1+0.5)/2=148.5V，I=U_d/R=14.85A（有效值需積分計算，正確應為I=√[(1/π)∫(α到π)(√2×220sinωt/R)2dωt]=(220/R)√[(1/π)(π-α+sin2α/2)]=22×√[(π-1.047+sin120°)/π]≈22×√[(2.094+0.866)/3.14]≈22×√(2.96/3.14)≈22×0.97≈21.34A）。13.（1）自然換相點為各相電壓過零點后30°（即α=0°時的觸發(fā)點）；（2）U_d=1.17U_2cosα=1.17