工廠電氣考試題及答案

一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種設(shè)備不屬于一次設(shè)備？（）A.發(fā)電機B.斷路器C.電壓表D.電抗器答案：C解析：一次設(shè)備是指直接用于生產(chǎn)、輸送和分配電能的生產(chǎn)過程的高壓電氣設(shè)備，如發(fā)電機、斷路器、電抗器等。而電壓表是用來測量電壓的儀器，屬于二次設(shè)備，主要起監(jiān)測、控制和保護等作用。2.工廠供電系統(tǒng)中，常用的電壓互感器接線方式是（）。A.單相接線B.V/V接線C.Y0/Y0接線D.以上都可能答案：D解析：在工廠供電系統(tǒng)里，不同的測量、保護和計量需求會采用不同的電壓互感器接線方式。單相接線常用于測量線電壓或相對地電壓；V/V接線適用于三相三線制電路，可測量線電壓；Y0/Y0接線能測量線電壓和相電壓，還能用于保護裝置。所以以上幾種接線方式都有可能被用到。3.熱繼電器主要用于電動機的（）保護。A.短路B.過載C.欠壓D.過壓答案：B解析：熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的。當電動機過載時，負載電流增大，通過熱繼電器發(fā)熱元件的電流也增大，使雙金屬片受熱彎曲，推動動作機構(gòu)使觸點動作，從而切斷電動機控制電路，起到過載保護作用。而短路保護一般用熔斷器或空氣開關(guān)；欠壓和過壓保護有專門的欠壓和過壓保護裝置。4.下列屬于低壓配電電器的是（）。A.接觸器B.繼電器C.刀開關(guān)D.熔斷器（低壓）答案：C解析：低壓配電電器主要用于低壓配電系統(tǒng)中，用來對電路進行通斷、控制、保護和檢測等。刀開關(guān)是一種常見的低壓配電電器，用于隔離電源、倒閘操作等。接觸器和繼電器屬于控制電器，主要用于控制電路的通斷，實現(xiàn)對電動機等設(shè)備的控制；熔斷器雖然也是保護電器，但這里強調(diào)的是其保護功能，而刀開關(guān)更側(cè)重于配電方面的作用。5.工廠電力線路的接線方式中，樹干式接線的優(yōu)點是（）。A.供電可靠性高B.投資少C.故障影響范圍小D.易于實現(xiàn)自動化答案：B解析：樹干式接線是從電源端引出一條干線，沿線分出若干分支向各個負荷供電。這種接線方式的優(yōu)點是投資少，因為它使用的電纜或?qū)Ь€數(shù)量相對較少，線路敷設(shè)簡單。但它的供電可靠性較低，一旦干線發(fā)生故障，影響范圍較大。而供電可靠性高、故障影響范圍小和易于實現(xiàn)自動化通常是放射式接線等其他接線方式的一些特點。6.三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向取決于（）。A.電源電壓大小B.電源頻率高低C.定子繞組中電流的相序D.電動機的磁極對數(shù)答案：C解析：三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)是由于定子繞組中通入三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。改變定子繞組中電流的相序，旋轉(zhuǎn)磁場的方向就會改變，電動機的旋轉(zhuǎn)方向也隨之改變。電源電壓大小主要影響電動機的轉(zhuǎn)矩和功率等性能；電源頻率高低會影響電動機的轉(zhuǎn)速；電動機的磁極對數(shù)決定了電動機的同步轉(zhuǎn)速。7.車間變電所的變壓器一般采用（）。A.油浸式變壓器B.干式變壓器C.氣體絕緣變壓器D.防爆型變壓器答案：B解析：在車間變電所中，由于空間相對較小且人員密集等特點，干式變壓器具有防火、防潮、維護簡單等優(yōu)點，所以被廣泛采用。油浸式變壓器雖然應(yīng)用也很廣泛，但存在油泄漏等安全隱患；氣體絕緣變壓器成本較高；防爆型變壓器主要用于有爆炸危險的場所，一般車間若沒有特殊防爆要求，不會優(yōu)先選用。8.工廠供電系統(tǒng)的功率因數(shù)過低，會導致（）。A.線路電壓損失增大B.發(fā)電設(shè)備的容量得不到充分利用C.增加用戶的電費支出D.以上都是答案：D解析：功率因數(shù)過低時，線路中的無功電流增大，會使線路電壓損失增大；由于發(fā)電設(shè)備既要提供有功功率又要提供無功功率，功率因數(shù)低會導致發(fā)電設(shè)備的容量不能充分用于提供有功功率，即發(fā)電設(shè)備容量得不到充分利用；供電部門通常會對功率因數(shù)低的用戶加收電費，以鼓勵用戶提高功率因數(shù)，所以會增加用戶的電費支出。9.為了防止直擊雷對建筑物的破壞，通常采用的防雷裝置是（）。A.避雷針B.避雷線C.避雷網(wǎng)D.以上都是答案：D解析：避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)都屬于接閃器，它們的作用是將雷電引向自身，使雷電通過引下線和接地裝置安全地泄入大地，從而保護建筑物免受直擊雷的破壞。在不同的建筑物和場合，可以根據(jù)實際情況選擇合適的防雷裝置，有時也會綜合使用。10.控制電路中，熔斷器一般應(yīng)安裝在（）。A.電源進線端B.用電器之后C.開關(guān)之后D.任意位置答案：A解析：熔斷器的作用是在電路發(fā)生短路或過載時，及時切斷電路，保護電路和設(shè)備安全。將熔斷器安裝在電源進線端，可以在電路出現(xiàn)故障時，最快地切斷電源，防止故障進一步擴大，對整個電路起到保護作用。如果安裝在其他位置，可能會在故障發(fā)生到熔斷器起作用這段時間內(nèi)，對前面的電路元件造成損壞。二、填空題（每題2分，共20分）1.工廠供電系統(tǒng)的基本要求是安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟。答案解析：安全是工廠供電系統(tǒng)運行的首要要求，要確保人員和設(shè)備的安全；可靠是指供電不能隨意中斷，要保證生產(chǎn)的連續(xù)性；優(yōu)質(zhì)要求供電的電壓、頻率等參數(shù)符合標準；經(jīng)濟就是要在滿足前面要求的前提下，盡量降低成本，提高經(jīng)濟效益。2.電力變壓器的主要功能是變換電壓、變換電流和變換阻抗。答案解析：變壓器通過電磁感應(yīng)原理，可以將一種電壓等級的交流電變換成另一種電壓等級的交流電，實現(xiàn)電壓的變換；根據(jù)功率守恒定律，電壓變化時電流也會相應(yīng)變化，從而實現(xiàn)電流變換；同時，變壓器還可以改變負載的等效阻抗，以實現(xiàn)阻抗匹配。3.低壓斷路器具有過載、短路和欠壓保護等功能。答案解析：當電路發(fā)生過載時，斷路器中的熱脫扣器會動作，切斷電路；當發(fā)生短路時，電磁脫扣器會迅速動作，切斷電路，起到短路保護作用；當電壓過低時，欠壓脫扣器會動作，使斷路器跳閘，實現(xiàn)欠壓保護。4.三相異步電動機的調(diào)速方法有變極調(diào)速、變頻調(diào)速和改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。答案解析：變極調(diào)速是通過改變定子繞組的接線方式來改變電動機的磁極對數(shù)，從而實現(xiàn)調(diào)速；變頻調(diào)速是改變電源的頻率來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，這種方法調(diào)速性能好；改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速可以通過改變定子電壓、轉(zhuǎn)子電阻等方式來實現(xiàn)。5.工廠電力線路按結(jié)構(gòu)可分為架空線路和電纜線路。答案解析：架空線路是將導線架設(shè)在電線桿等支撐物上，具有建設(shè)成本低、施工方便等優(yōu)點；電纜線路是將電纜埋設(shè)在地下或敷設(shè)在電纜溝等地方，具有占地少、受外界環(huán)境影響小等優(yōu)點。6.電氣設(shè)備的接地可分為工作接地、保護接地和防雷接地。答案解析：工作接地是為了保證電氣設(shè)備正常運行而進行的接地，如變壓器中性點接地；保護接地是為了防止設(shè)備漏電時外殼帶電對人員造成傷害而進行的接地；防雷接地是為了將雷電引入大地，保護建筑物和設(shè)備免受雷擊。7.功率因數(shù)是指有功功率與視在功率的比值。答案解析：有功功率是指電路中實際消耗的功率，它將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量；視在功率是電壓和電流的乘積，它表示電源提供的總功率。功率因數(shù)反映了電路對電能的利用效率。8.熔斷器的主要參數(shù)有額定電壓、額定電流和熔斷電流。答案解析：額定電壓是指熔斷器能夠安全工作的電壓，它要與電路的工作電壓相匹配；額定電流是指熔斷器長期正常工作時允許通過的最大電流；熔斷電流是指當通過熔斷器的電流達到該值時，熔斷器會在規(guī)定的時間內(nèi)熔斷，切斷電路。9.接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置組成。答案解析：電磁系統(tǒng)通過通電產(chǎn)生電磁力，驅(qū)動觸頭動作；觸頭系統(tǒng)用于接通和斷開電路；由于觸頭在斷開電路時會產(chǎn)生電弧，滅弧裝置的作用就是迅速熄滅電弧，保護觸頭和電路安全。10.電流互感器的二次側(cè)嚴禁開路。答案解析：電流互感器的二次側(cè)如果開路，會在二次繞組中產(chǎn)生很高的電壓，這不僅會危及人身安全，還可能損壞電流互感器和其他設(shè)備。所以在使用電流互感器時，二次側(cè)必須有可靠的閉合回路。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述工廠供電系統(tǒng)中提高功率因數(shù)的意義和方法。答案：意義：-提高發(fā)電設(shè)備的利用率：功率因數(shù)低時，發(fā)電設(shè)備需要提供更多的無功功率，使得發(fā)電設(shè)備的容量不能充分用于提供有功功率。提高功率因數(shù)后，發(fā)電設(shè)備可以為更多的負荷提供有功功率，提高了發(fā)電設(shè)備的利用率。-降低線路損耗：功率因數(shù)低會使線路中的無功電流增大，根據(jù)焦耳定律，電流增大時線路的損耗會增大。提高功率因數(shù)可以減小無功電流，從而降低線路損耗，節(jié)約電能。-減少用戶電費支出：供電部門通常會對功率因數(shù)低的用戶加收電費，提高功率因數(shù)可以避免這種額外的費用支出，降低用戶的用電成本。方法：-提高自然功率因數(shù)：合理選擇電動機等用電設(shè)備的容量，避免“大馬拉小車”現(xiàn)象，因為輕載或空載運行的設(shè)備功率因數(shù)較低；采用同步電動機，通過調(diào)節(jié)勵磁電流可以使同步電動機在超前功率因數(shù)下運行，從而提高整體功率因數(shù)；合理安排設(shè)備的運行，避免設(shè)備長時間空載或輕載運行。-人工補償無功功率：采用并聯(lián)電容器進行無功補償，電容器可以提供容性無功功率，補償感性負載所消耗的無功功率，使功率因數(shù)得到提高。電容器可以集中安裝在變電站中，也可以分散安裝在用電設(shè)備附近。2.說明三相異步電動機的啟動原理。答案：當三相異步電動機的定子繞組中通入三相交流電時，會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。這個旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向取決于定子繞組中電流的相序，旋轉(zhuǎn)速度稱為同步轉(zhuǎn)速，它與電源頻率和電動機的磁極對數(shù)有關(guān)，同步轉(zhuǎn)速的計算公式為\(n_0=\frac{60f}{p}\)（其中\(zhòng)(f\)是電源頻率，\(p\)是磁極對數(shù)）。轉(zhuǎn)子導體在旋轉(zhuǎn)磁場中會切割磁力線，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子導體中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于轉(zhuǎn)子導體是閉合的，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導體中會有感應(yīng)電流流過。載流的轉(zhuǎn)子導體在旋轉(zhuǎn)磁場中會受到電磁力的作用，電磁力的方向可以根據(jù)左手定則來判斷。這些電磁力對轉(zhuǎn)子軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)起來。因為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，所以稱為異步電動機。3.簡述工廠電氣設(shè)備的防火措施。答案：-電氣設(shè)備選型：根據(jù)工廠的環(huán)境特點和用電要求，選擇合適的電氣設(shè)備。例如，在有爆炸危險的場所，要選用防爆型電氣設(shè)備；在潮濕的環(huán)境中，要選用防潮性能好的電氣設(shè)備。-安裝與布線：電氣設(shè)備的安裝要符合相關(guān)的標準和規(guī)范，確保設(shè)備安裝牢固，連接可靠。布線要整齊、規(guī)范，避免線路交叉、破損等情況。電線電纜的截面積要根據(jù)負載電流的大小合理選擇，防止因過載導致電線發(fā)熱引發(fā)火災(zāi)。-定期檢查與維護：定期對電氣設(shè)備進行檢查和維護，檢查設(shè)備的運行狀況、絕緣性能等。及時更換老化、損壞的電氣元件和電線電纜，確保設(shè)備的正常運行。檢查設(shè)備的接地是否良好，防止漏電引發(fā)火災(zāi)。-防止過載：合理安排用電負荷，避免電氣設(shè)備過載運行?？梢酝ㄟ^安裝過載保護裝置，如熱繼電器、過流繼電器等，當設(shè)備過載時自動切斷電路，防止設(shè)備因過熱引發(fā)火災(zāi)。-防止短路：在電氣系統(tǒng)中安裝短路保護裝置，如熔斷器、空氣開關(guān)等。定期檢查線路的絕緣情況，防止因絕緣損壞導致短路。同時，要避免在電氣設(shè)備周圍堆放易燃物品，防止短路產(chǎn)生的火花引發(fā)火災(zāi)。-通風散熱：保證電氣設(shè)備有良好的通風散熱條件，避免設(shè)備因散熱不良導致溫度過高?？梢酝ㄟ^安裝通風設(shè)備、設(shè)置散熱通道等方式來實現(xiàn)。四、計算題（每題15分，共30分）1.已知一臺三相異步電動機，額定功率\(P_N=15kW\)，額定電壓\(U_N=380V\)，額定功率因數(shù)\(\cos\varphi_N=0.85\)，額定效率\(\eta_N=0.9\)。求該電動機的額定電流\(I_N\)。答案：根據(jù)三相異步電動機的功率計算公式\(P_N=\sqrt{3}U_NI_N\cos\varphi_N\eta_N\)，對其進行變形可得\(I_N=\frac{P_N}{\sqrt{3}U_N\cos\varphi_N\eta_N}\)。已知\(P_N=15\times10^3W\)，\(U_N=380V\)，\(\cos\varphi_N=0.85\)，\(\eta_N=0.9\)。將數(shù)據(jù)代入公式可得：\[\begin{align}I_N&=\frac{15\times10^3}{\sqrt{3}\times380\times0.85\times0.9}\\&=\frac{15\times10^3}{1.732\times380\times0.85\times0.9}\\&=\frac{15\times10^3}{507.44}\\&\approx29.6A\end{align}\]所以該電動機的額定電流\(I_N\)約為\(29.6A\)。2.某工廠有一個車間，其設(shè)備的總安裝功率\(P_{e}=150kW\)，需用系數(shù)\(K_d=0.6\)，功率因數(shù)\(\cos\varphi=0.8\)。求該車間的計算負荷\(P_{js}\)、\(Q_{js}\)和\(S_{js}\)。答案：-計算有功計算負荷\(P_{js}\)：根據(jù)公式\(P_{js}=K_dP_{e}\)，已知\(P_{e}=150kW\)，\(K_d=0.6\)，則\(P_{js}=0.6\times150=90kW\)。-計算無功計算負荷\(Q_{js}\)：先根據(jù)\(