電氣工程師理論題庫附答案10一、選擇題（每題2分，共30分）1.基爾霍夫電流定律（KCL）的本質(zhì)是（）。A.能量守恒B.電荷守恒C.磁通連續(xù)性D.歐姆定律的延伸答案：B2.三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與（）成正比。A.電源頻率B.磁極對數(shù)C.轉(zhuǎn)差率D.轉(zhuǎn)子電流頻率答案：A3.變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)電流的主要作用是（）。A.提供負(fù)載電流B.建立主磁通C.補(bǔ)償銅損耗D.平衡二次側(cè)磁動(dòng)勢答案：B4.在電力系統(tǒng)中，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相電壓會(huì)（）。A.升高為線電壓B.降低為相電壓C.保持不變D.升高為√3倍相電壓答案：D5.同步發(fā)電機(jī)的功角特性中，功角δ是（）之間的夾角。A.端電壓與勵(lì)磁電動(dòng)勢B.定子電流與端電壓C.轉(zhuǎn)子磁極軸線與氣隙合成磁場軸線D.定子磁動(dòng)勢與轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢答案：C6.下列哪項(xiàng)不是提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施？（）A.采用自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置B.增加輸電線路的串聯(lián)電容補(bǔ)償C.減少系統(tǒng)的電抗D.降低發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流答案：D7.對于RLC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是（）。A.電路阻抗最小B.電流最大C.電感和電容兩端電壓相等D.電路呈容性答案：D8.零序電流保護(hù)主要用于（）故障。A.三相短路B.兩相短路C.單相接地D.兩相接地短路答案：C9.異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s=（n?n）/n?，其中n?為（）。A.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速B.同步轉(zhuǎn)速C.額定轉(zhuǎn)速D.臨界轉(zhuǎn)速答案：B10.高壓斷路器的主要作用是（）。A.隔離電源B.接通或斷開正常負(fù)荷電流C.接通或斷開短路電流D.限制短路電流答案：C11.電力系統(tǒng)的短路類型中，（）占比最高。A.三相短路B.兩相短路C.單相接地短路D.兩相接地短路答案：C12.變壓器的變比k等于（）。A.一次側(cè)匝數(shù)/二次側(cè)匝數(shù)B.二次側(cè)匝數(shù)/一次側(cè)匝數(shù)C.一次側(cè)電壓/二次側(cè)電壓（空載時(shí)）D.二次側(cè)電流/一次側(cè)電流（滿載時(shí)）答案：C13.直流電機(jī)的電樞反應(yīng)是指（）。A.電樞電流產(chǎn)生的磁場對主磁場的影響B(tài).電樞繞組的電阻壓降C.電樞繞組的電感效應(yīng)D.電刷與換向器的接觸壓降答案：A14.下列哪項(xiàng)屬于二次設(shè)備？（）A.發(fā)電機(jī)B.變壓器C.電流表D.斷路器答案：C15.電介質(zhì)的擊穿場強(qiáng)是指（）。A.電介質(zhì)能承受的最大電壓B.電介質(zhì)發(fā)生擊穿時(shí)的電場強(qiáng)度C.電介質(zhì)的介電常數(shù)D.電介質(zhì)的體積電阻率答案：B二、判斷題（每題1分，共10分）1.基爾霍夫定律僅適用于線性電路。（）答案：×（適用于集總參數(shù)電路，無論線性或非線性）2.變壓器的變比等于一次側(cè)與二次側(cè)的額定電流之比。（）答案：×（變比等于電壓比，電流比等于變比的倒數(shù)）3.異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子電流頻率越低。（）答案：×（轉(zhuǎn)子電流頻率f?=s·f?，s增大則f?增大）4.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地時(shí)，發(fā)生單相接地故障會(huì)產(chǎn)生零序電流。（）答案：√5.同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流增大時(shí)，端電壓一定升高。（）答案：×（取決于負(fù)載性質(zhì)，感性負(fù)載時(shí)端電壓升高，容性負(fù)載時(shí)可能降低）6.高頻閉鎖方向保護(hù)利用高頻信號(hào)閉鎖非故障線路的保護(hù)。（）答案：√7.RLC串聯(lián)電路諧振時(shí)，電感和電容的無功功率相互抵消。（）答案：√8.直流電機(jī)的換向極繞組應(yīng)與電樞繞組串聯(lián)。（）答案：√（換向極需產(chǎn)生與電樞電流成正比的磁場）9.架空線路的電抗主要由導(dǎo)線的幾何尺寸和排列方式?jīng)Q定。（）答案：√10.氣體電介質(zhì)的擊穿電壓隨氣壓升高而單調(diào)增加。（）答案：×（存在巴申曲線，擊穿電壓先降低后升高）三、簡答題（每題5分，共30分）1.簡述戴維南定理的內(nèi)容及應(yīng)用步驟。答案：戴維南定理指出，任何線性有源二端網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)電壓源U?C和一個(gè)內(nèi)阻R?串聯(lián)的等效電路來代替。應(yīng)用步驟：①斷開待求支路，求有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U?C；②將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有獨(dú)立源置零（電壓源短路，電流源開路），求等效內(nèi)阻R?；③用U?C和R?串聯(lián)的等效電路代替原網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算待求支路的電流或電壓。2.說明同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件及不滿足時(shí)的危害。答案：準(zhǔn)同期并列條件：①發(fā)電機(jī)端電壓與系統(tǒng)電壓幅值相等；②頻率相等；③相位相同。不滿足時(shí)的危害：①電壓幅值不等會(huì)產(chǎn)生沖擊電流，損壞定子繞組；②頻率不等會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間產(chǎn)生拍振電流，引起機(jī)械沖擊；③相位不等會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流和轉(zhuǎn)矩，可能使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸扭曲或損壞。3.異步電動(dòng)機(jī)為什么不能在同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行？答案：異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。若轉(zhuǎn)子達(dá)到同步轉(zhuǎn)速（n=n?），則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場無相對運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢和電流為零，電磁轉(zhuǎn)矩也為零，無法維持轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速始終略低于同步轉(zhuǎn)速（存在轉(zhuǎn)差率s>0）。4.解釋零序電流保護(hù)的工作原理。答案：零序電流保護(hù)利用單相接地故障時(shí)產(chǎn)生的零序電流作為動(dòng)作量。正常運(yùn)行或三相短路時(shí)，系統(tǒng)三相電流對稱，零序電流為零；單相接地故障時(shí)，故障相電流通過大地形成回路，產(chǎn)生零序電流（I?=I?+I?+I?）。保護(hù)裝置通過檢測零序電流的大小和方向，判斷故障位置并動(dòng)作跳閘。5.簡述變壓器空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)的目的及方法。答案：空載試驗(yàn)?zāi)康模簻y量空載電流I?、空載損耗P?，計(jì)算勵(lì)磁阻抗Zm=U?/I?、勵(lì)磁電阻Rm=P?/I?2、勵(lì)磁電抗Xm=√(Zm2Rm2)。方法：低壓側(cè)接電源，高壓側(cè)開路，測量低壓側(cè)的電壓、電流和功率。短路試驗(yàn)?zāi)康模簻y量短路電壓Uk、短路損耗Pk，計(jì)算短路阻抗Zk=Uk/I?N、短路電阻Rk=Pk/I?N2、短路電抗Xk=√(Zk2Rk2)。方法：高壓側(cè)接電源，低壓側(cè)短路，調(diào)節(jié)電壓使電流達(dá)到額定值，測量高壓側(cè)的電壓、電流和功率。6.電力系統(tǒng)發(fā)生短路的主要原因及危害有哪些？答案：主要原因：①絕緣損壞（如設(shè)備老化、過電壓擊穿）；②誤操作（如帶負(fù)荷拉刀閘）；③外力破壞（如鳥獸跨接、樹木碰線）。危害：①短路電流遠(yuǎn)大于額定電流，產(chǎn)生熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)，損壞設(shè)備；②系統(tǒng)電壓大幅下降，影響用戶正常用電；③破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，可能導(dǎo)致瓦解；④零序電流影響通信線路。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.已知RLC串聯(lián)電路中，R=10Ω，L=0.1H，C=100μF，電源電壓u=220√2sin(314t)V。求：（1）電路的諧振頻率f?；（2）諧振時(shí)的電流I?；（3）品質(zhì)因數(shù)Q。答案：（1）諧振角頻率ω?=1/√(LC)=1/√(0.1×100×10??)=1/√(0.00001)=1000rad/s，f?=ω?/(2π)=1000/(2×3.14)≈159.2Hz；（2）諧振時(shí)阻抗Z=R=10Ω，電流I?=U/R=220/10=22A；（3）品質(zhì)因數(shù)Q=ω?L/R=1000×0.1/10=10（或Q=1/(ω?CR)=1/(1000×100×10??×10)=1/0.1=10）。2.一臺(tái)單相變壓器，額定容量S_N=10kVA，額定電壓U?N/U?N=220V/110V?？蛰d試驗(yàn)（低壓側(cè)）測得U?=110V，I?=0.5A，P?=50W；短路試驗(yàn)（高壓側(cè)）測得U_k=15V，I_k=45.5A（額定電流），P_k=150W。求：（1）變比k；（2）勵(lì)磁阻抗Zm、勵(lì)磁電阻Rm、勵(lì)磁電抗Xm（以高壓側(cè)為參考）；（3）短路阻抗Zk、短路電阻Rk、短路電抗Xk（以高壓側(cè)為參考）。答案：（1）變比k=U?N/U?N=220/110=2；（2）低壓側(cè)勵(lì)磁阻抗Zm'=U?/I?=110/0.5=220Ω，高壓側(cè)Zm=k2Zm'=4×220=880Ω；低壓側(cè)Rm'=P?/I?2=50/(0.5)2=200Ω，高壓側(cè)Rm=k2Rm'=4×200=800Ω；Xm=√(Zm2Rm2)=√(88028002)=√(134400)=366.6Ω；（3）高壓側(cè)短路阻抗Zk=U_k/I_k=15/45.5≈0.33Ω；短路電阻Rk=P_k/I_k2=150/(45.5)2≈150/2070≈0.0725Ω；短路電抗Xk=√(Zk2Rk2)=√(0.3320.07252)=√(0.10890.00526)=√(0.1036)≈0.322Ω。3.某110kV輸電線路，正序電抗X?=0.4Ω/km，零序電抗X?=3X?，線路長度L=100km。當(dāng)線路末端發(fā)生單相接地短路時(shí)，求故障點(diǎn)的零序電流I?（系統(tǒng)零序等效電抗X?Σ=50Ω，正序等效電抗X?Σ=30Ω，負(fù)序等效電抗X?Σ=X?Σ，電源相電壓U?=110/√3kV）。答案：單相接地短路時(shí)，零序電流I?=U?/(X?Σ+X?Σ+X?Σ+3X?L)。其中X?L=3×0.4×100=120Ω，總電抗=30+30+50+3×120=30+30+50+360=470Ω；U?=110/√3≈63.51kV=63510V；I?=63510/470≈135.1A。五、綜合分析題（20分）某工廠380V低壓配電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地方式，配置了三段式電流保護(hù)（無時(shí)限電流速斷、限時(shí)電流速斷、過電流保護(hù)）。已知線路最大負(fù)荷電流I_Lmax=200A，可靠系數(shù)K_rel=1.2，自啟動(dòng)系數(shù)K_ss=1.5，返回系數(shù)K_re=0.85，系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路電流I_k.max=5000A，最小運(yùn)行方式下兩相短路電流I_k.min=3500A，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間級(jí)差Δt=0.5s。（1）計(jì)算無時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流I_op1；（2）計(jì)算限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流I_op2（假設(shè)下一級(jí)線路無時(shí)限速斷保護(hù)的動(dòng)作電流I_op1'=3000A）；（3）計(jì)算過電流保護(hù)的動(dòng)作電流I_op3；（4）說明三段式電流保護(hù)的配合邏輯。答案：（1）無時(shí)限電流速斷保護(hù)按躲過線路末端最大三相短路電流整定：I_op1=K_rel×I_k.max=1.2×5000=6000A；（2）限時(shí)電流速斷保護(hù)按躲過下一級(jí)線路無時(shí)限速斷保護(hù)的動(dòng)作電流整定：I_op2=K_rel×I_op1'=1.2×3000=3600A；動(dòng)作時(shí)間t2=t1'+Δt=0+0.5=0.5s（假設(shè)下一級(jí)速斷時(shí)間t1'=0）；