2025年電工技師高級證(三級)題庫及答案一、選擇題1.純電感電路中，電感兩端的電壓與電流的相位關(guān)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.電壓與電流反相答案：A。在純電感電路中，根據(jù)電感的特性，電感兩端的電壓超前電流90°。2.三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向取決于（）。A.電源電壓大小B.電源頻率高低C.定子電流的相序D.電機的極數(shù)答案：C。三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向由定子電流的相序決定，改變相序即可改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向。3.晶體三極管工作在放大區(qū)時，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)的偏置情況是（）。A.發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏B.發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏C.發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都正偏D.發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都反偏答案：A。晶體三極管工作在放大區(qū)的條件是發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。4.在RLC串聯(lián)電路中，當(dāng)XL＞XC時，電路呈（）。A.感性B.容性C.阻性D.無法確定答案：A。在RLC串聯(lián)電路中，當(dāng)感抗XL大于容抗XC時，總電壓超前電流，電路呈感性。5.電力變壓器的油起（）作用。A.絕緣和滅弧B.絕緣和防銹C.絕緣和散熱D.滅弧和散熱答案：C。電力變壓器中的油主要起到絕緣和散熱的作用，保證變壓器的正常運行。6.可以實現(xiàn)從控制器的數(shù)字信號到調(diào)節(jié)閥模擬信號轉(zhuǎn)換的設(shè)備是（）。A.轉(zhuǎn)換器B.放大器C.變頻器D.變送器答案：A。轉(zhuǎn)換器可以將控制器的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)閥的模擬信號，實現(xiàn)信號的匹配。7.可編程控制器的基本組成包括（）。A.中央處理器、存儲器、輸入輸出接口、編程器B.中央處理器、運算器、輸入輸出接口、編程器C.中央處理器、控制器、輸入輸出接口、編程器D.中央處理器、寄存器、輸入輸出接口、編程器答案：A。可編程控制器主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出接口和編程器等組成。8.自動控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)節(jié)的作用是（）。A.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.增強系統(tǒng)的放大倍數(shù)C.減小系統(tǒng)的誤差D.以上都是答案：D。反饋環(huán)節(jié)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、增強系統(tǒng)的放大倍數(shù)、減小系統(tǒng)的誤差等，對自動控制系統(tǒng)的性能有重要影響。9.三相四線制供電系統(tǒng)中，中線的作用是（）。A.保證三相負(fù)載對稱B.保證三相功率對稱C.保證三相電壓對稱D.保證三相電流對稱答案：C。在三相四線制供電系統(tǒng)中，中線的作用是保證三相電壓對稱，使各相負(fù)載能正常工作。10.直流電動機的調(diào)速方法有（）。A.改變電樞電壓調(diào)速、改變勵磁磁通調(diào)速、改變電樞回路電阻調(diào)速B.改變電樞電壓調(diào)速、改變電樞電流調(diào)速、改變電樞回路電阻調(diào)速C.改變電樞電壓調(diào)速、改變勵磁電流調(diào)速、改變電樞回路電阻調(diào)速D.改變電樞電壓調(diào)速、改變勵磁磁通調(diào)速、改變電樞電流調(diào)速答案：A。直流電動機的調(diào)速方法主要有改變電樞電壓調(diào)速、改變勵磁磁通調(diào)速、改變電樞回路電阻調(diào)速三種。二、判斷題1.基爾霍夫定律不僅適用于線性電路，也適用于非線性電路。（）答案：√。基爾霍夫定律包括電流定律和電壓定律，是電路的基本定律，適用于任何電路，包括線性和非線性電路。2.電容器在直流電路中相當(dāng)于短路。（）答案：×。電容器在直流電路中，當(dāng)電路穩(wěn)定后，相當(dāng)于開路，因為電容器隔直流通交流。3.變壓器的變比等于一次側(cè)與二次側(cè)繞組的匝數(shù)比。（）答案：√。變壓器的變比定義為一次側(cè)與二次側(cè)繞組的匝數(shù)比，反映了變壓器的電壓變換關(guān)系。4.晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極就失去控制作用。（）答案：√。晶閘管導(dǎo)通后，只要陽極電流大于維持電流，即使控制極失去信號，晶閘管仍能保持導(dǎo)通狀態(tài)。5.三相異步電動機的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與磁極對數(shù)成反比。（）答案：√。根據(jù)三相異步電動機的轉(zhuǎn)速公式，轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與磁極對數(shù)成反比。6.可編程控制器的編程語言只有梯形圖一種。（）答案：×。可編程控制器的編程語言有梯形圖、指令表、功能塊圖、順序功能圖等多種。7.自動控制系統(tǒng)中，開環(huán)控制比閉環(huán)控制更穩(wěn)定。（）答案：×。閉環(huán)控制可以根據(jù)輸出信號對輸入信號進行調(diào)整，具有更好的穩(wěn)定性和抗干擾能力，一般比開環(huán)控制更穩(wěn)定。8.直流電動機的反電動勢與轉(zhuǎn)速成正比。（）答案：√。直流電動機的反電動勢與轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速越高，反電動勢越大。9.電力系統(tǒng)的中性點直接接地方式比中性點不接地方式更安全。（）答案：×。中性點直接接地方式和中性點不接地方式各有優(yōu)缺點，不能簡單地說哪種方式更安全，要根據(jù)具體的應(yīng)用場景來選擇。10.電路中某點的電位與參考點的選擇無關(guān)。（）答案：×。電位是相對量，電路中某點的電位與參考點的選擇有關(guān)，選擇不同的參考點，該點的電位值不同。三、簡答題1.簡述基爾霍夫電流定律（KCL）和電壓定律（KVL）的內(nèi)容。答：基爾霍夫電流定律（KCL）：在任一時刻，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，即∑I入=∑I出。它反映了電流的連續(xù)性，是電荷守恒定律在電路中的體現(xiàn)。基爾霍夫電壓定律（KVL）：在任一閉合回路中，各段電壓的代數(shù)和等于零，即∑U=0。它體現(xiàn)了能量守恒定律，說明在閉合回路中，電位升之和等于電位降之和。2.說明三相異步電動機的工作原理。答：三相異步電動機的工作原理基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)定子繞組通入三相交流電時，會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體是閉合的，所以會產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)安培力定律，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)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)。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，所以稱為異步電動機。3.簡述可編程控制器（PLC）的掃描工作原理。答：PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，其掃描過程主要包括三個階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。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。在本掃描周期內(nèi)，輸入映像寄存器的內(nèi)容不會隨外部輸入信號的變化而改變。程序執(zhí)行階段：PLC按由上而下、從左到右的順序?qū)τ脩舫绦蜻M行掃描。根據(jù)輸入映像寄存器和其他元件映像寄存器的狀態(tài)，按照程序進行邏輯運算，并將運算結(jié)果存入相應(yīng)的元件映像寄存器中。輸出刷新階段：當(dāng)所有程序執(zhí)行完畢后，將輸出映像寄存器的狀態(tài)集中傳送到輸出鎖存器，通過輸出端子驅(qū)動外部負(fù)載。4.什么是自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性？如何提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性？答：自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到外界干擾作用后，能夠自動恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)或者跟蹤給定信號的能力。如果系統(tǒng)在干擾作用下，其輸出能夠逐漸收斂到一個穩(wěn)定值，那么系統(tǒng)是穩(wěn)定的；反之，如果輸出不斷發(fā)散，系統(tǒng)則是不穩(wěn)定的。提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法主要有：（1）增加系統(tǒng)的阻尼：可以通過合理選擇系統(tǒng)的參數(shù)，如增加阻尼比，來減小系統(tǒng)的振蕩，提高穩(wěn)定性。（2）引入負(fù)反饋：負(fù)反饋可以減小系統(tǒng)的誤差，增強系統(tǒng)的抗干擾能力，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（3）改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：通過合理設(shè)計系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如采用PID控制器等，優(yōu)化系統(tǒng)的性能，提高穩(wěn)定性。（4）限制系統(tǒng)的增益：避免系統(tǒng)增益過大導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。5.簡述直流電動機的調(diào)速原理和常用調(diào)速方法。答：直流電動機的調(diào)速原理基于其轉(zhuǎn)速公式n=(U-IR)/(CeΦ)，其中n為轉(zhuǎn)速，U為電樞電壓，I為電樞電流，R為電樞回路電阻，Ce為電動勢常數(shù)，Φ為勵磁磁通。由此可見，改變電樞電壓U、電樞回路電阻R或勵磁磁通Φ都可以實現(xiàn)調(diào)速。常用的調(diào)速方法有：（1）改變電樞電壓調(diào)速：通過調(diào)節(jié)電樞電壓的大小來改變電動機的轉(zhuǎn)速。這種方法調(diào)速范圍寬，調(diào)速平滑，可實現(xiàn)無級調(diào)速，且調(diào)速時機械特性硬度不變，適用于要求調(diào)速范圍大、調(diào)速精度高的場合。（2）改變勵磁磁通調(diào)速：通過改變勵磁電流來改變勵磁磁通。由于電動機的額定磁通一般已經(jīng)設(shè)計為最大值，所以這種方法通常是減弱磁通來升高轉(zhuǎn)速。調(diào)速范圍較小，一般用于恒功率負(fù)載的調(diào)速。（3）改變電樞回路電阻調(diào)速：在電樞回路中串入調(diào)速電阻，通過改變電阻的大小來改變電樞電流，從而改變轉(zhuǎn)速。這種方法簡單，但調(diào)速范圍有限，且調(diào)速過程中機械特性變軟，能耗較大，一般用于對調(diào)速性能要求不高的場合。四、計算題1.有一個RLC串聯(lián)電路，已知R=30Ω，XL=40Ω，XC=80Ω，電源電壓U=220V，求電路中的電流I、各元件上的電壓UR、UL、UC以及電路的功率因數(shù)cosφ。解：（1）首先計算電路的總阻抗Z：Z=√[R2+(XL-XC)2]=√[302+(40-80)2]=√(900+1600)=50Ω（2）計算電路中的電流I：I=U/Z=220/50=4.4A（3）計算各元件上的電壓：UR=IR=4.4×30=132VUL=IXL=4.4×40=176VUC=IXC=4.4×80=352V（4）計算電路的功率因數(shù)cosφ：cosφ=R/Z=30/50=0.62.一臺三相異步電動機，額定功率Pn=10kW，額定電壓Un=380V，額定轉(zhuǎn)速nn=1450r/min，功率因數(shù)cosφn=0.85，效率ηn=0.9。求電動機的額定電流In。解：根據(jù)三相異步電動機的功率公式Pn=√3UnIncosφnηn，可得：In=Pn/(√3Uncosφnηn)將Pn=10×103W，Un=380V，cosφn=0.85，ηn=0.9代入上式：In=10×103/(√3×380×0.85×0.9)≈20.0A3.一個由電阻R=10Ω和電感L=0.2H組成的串聯(lián)電路，接到電壓u=220√2sin(314t)V的電源上。求：（1）電路的阻抗Z；（2）電流的有效值I；（3）電阻和電感上的電壓有效值UR、UL；（4）電路的有功功率P、無功功率Q和視在功率S。解：（1）計算感抗XL：XL=ωL=314×0.2=62.8Ω計算電路的阻抗Z：Z=√(R2+XL2)=√(102+62.82)≈63.6Ω（2）計算電流的有效值I：I=U/Z=220/63.6≈3.46A（3）計算電阻和電感上的電壓有效值：UR=IR=3.46×10=34.6VUL=IXL=3.46×62.8≈217.3V（4）計算電路的有功功率P、無功功率Q和視在功率S：P=I2R=3.462×10≈119.7WQ=I2XL=3.462×62.8≈753.2varS=UI=220×3.46=761.2VA五、綜合題1.設(shè)計一個三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路，要求具有電氣互鎖和機械互鎖功能，并說明工作原理。答：以下是一個具有電氣互鎖和機械互鎖功能的三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路設(shè)計。電路組成主要由電源開關(guān)QS、熔斷器FU、接觸器KM1（正轉(zhuǎn)接觸器）、接觸器KM2（反轉(zhuǎn)接觸器）、熱繼電器FR、停止按鈕SB1、正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2、反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3以及三相異步電動機M組成。電氣連接電源經(jīng)QS、FU引入，KM1和KM2的主觸點分別連接到電動機的三相繞組，用于改變電動機的相序?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)。控制電路中，SB1的常閉觸點串聯(lián)在電路中，SB2和SB3的常開觸點分別與KM1和KM2的線圈串聯(lián)，同時KM1的常閉輔助觸點串聯(lián)在KM2的控制電路中，KM2的常閉輔助觸點串聯(lián)在KM1的控制電路中，實現(xiàn)電氣互鎖。SB2和SB3采用復(fù)合按鈕，其常閉觸點也相互串聯(lián)，實現(xiàn)機械互鎖。熱繼電器FR的常閉觸點串聯(lián)在控制電路中，用于過載保護。工作原理（1）正轉(zhuǎn)控制：按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2，其常開觸點閉合，KM1線圈得電，KM1的主觸點閉合，電動機M正轉(zhuǎn)。同時，KM1的常開輔助觸點閉合實現(xiàn)自鎖，KM1的常閉輔助觸點斷開，防止KM2線圈得電，實現(xiàn)電氣互鎖。由于SB2的常閉觸點斷開，也阻止了KM2線圈的通電，實現(xiàn)機械互鎖。（2）反轉(zhuǎn)控制：按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3，其常開觸點閉合，KM2線圈得電，KM2的主觸點閉合，改變了電動機的相序，電動機M反轉(zhuǎn)。KM2的常開輔助觸點閉合實現(xiàn)自鎖，KM2的常閉輔助觸點斷開，防止KM1線圈得電，實現(xiàn)電氣互鎖。SB3的常閉觸點斷開，阻止KM1線圈通電，實現(xiàn)機械互鎖。（3）停止控制：按下停止按鈕SB1，其常閉觸點斷開，KM1或KM2線圈失電，主觸點斷開，電動機停止轉(zhuǎn)動。（4）過載保護：當(dāng)電動機過載時，熱繼電器FR的常閉觸點斷開，切斷控制電路，使KM1或KM2線圈失電，電動機停止運行，起到過載保護作用。2.分析一個簡單的PID控制系統(tǒng)的組成和各部分的作用，并說明PID參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。答：組成和各部分作用簡單的PID控制系統(tǒng)主要由給定值r(t)、比較器、PID控制器、執(zhí)行器、被控對象和測量裝置組成。給定值r(t)：是系統(tǒng)期望的輸出值，作為控制系統(tǒng)的目標(biāo)。比較器：將給定值r(t)與測量