國家職業(yè)技能鑒定維修電工沈倪勇高級(jí)技師試題及答案一、理論知識(shí)試題（一）單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌標(biāo)注“額定電壓380V/220V，接法Y/△”，當(dāng)電源電壓為380V時(shí)，正確的接線方式及每相繞組承受的電壓分別為（）。A.Y接，220VB.Y接，380VC.△接，220VD.△接，380V2.在西門子S7-1200PLC中，若需要將AIW0（模擬量輸入字）的數(shù)值從0-27648線性轉(zhuǎn)換為0-100℃的溫度值，應(yīng)使用的轉(zhuǎn)換公式為（）。A.溫度值=AIW0×100/27648B.溫度值=(AIW0-0)×(100-0)/(27648-0)+0C.溫度值=AIW0×(100/27648)+0D.溫度值=(AIW0×100)/320003.一臺(tái)額定容量為100kVA的三相變壓器，一次側(cè)電壓10kV，二次側(cè)電壓0.4kV，其二次側(cè)額定電流約為（）。A.144.3AB.250AC.50AD.36.1A4.變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，應(yīng)采用的控制方式為（）。A.V/F控制（基頻以下）B.矢量控制（基頻以上）C.直接轉(zhuǎn)矩控制（基頻以上）D.轉(zhuǎn)差頻率控制（基頻以上）5.在晶閘管整流電路中，若觸發(fā)脈沖相位滯后于自然換相點(diǎn)，電路工作在（）狀態(tài)。A.整流B.逆變C.待觸發(fā)D.過流保護(hù)（二）簡答題（每題10分，共30分）1.簡述同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)、工作原理及調(diào)速特性上的主要區(qū)別。2.某工廠10kV配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，試分析故障現(xiàn)象（電壓表指示、絕緣監(jiān)察裝置動(dòng)作情況）及排查步驟。3.說明PLC控制系統(tǒng)中“輸入濾波時(shí)間”和“輸出響應(yīng)時(shí)間”的定義及對系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響，并舉例說明如何根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置相關(guān)參數(shù)。（三）綜合分析題（每題25分，共50分）1.某生產(chǎn)線由三臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3驅(qū)動(dòng)，控制要求如下：（1）M1啟動(dòng)后，M2需在5秒內(nèi)自動(dòng)啟動(dòng)；若M2未啟動(dòng)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警并停機(jī)；（2）M2啟動(dòng)后，M3需在M2運(yùn)行10秒后啟動(dòng)；（3）停機(jī)時(shí)，按總停按鈕，M3先停，2秒后M2停，再2秒后M1停；（4）具有過載保護(hù)（熱繼電器FR1、FR2、FR3分別保護(hù)M1-M3）。要求：（1）繪制電氣控制原理圖（主電路+控制電路）；（2）編寫PLC控制程序（使用S7-1200，給出I/O分配表及梯形圖邏輯）；（3）分析若M2啟動(dòng)后M3未按時(shí)啟動(dòng)的可能故障點(diǎn)。2.某企業(yè)采用西門子G120變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)45kW三相異步電動(dòng)機(jī)（額定電流85A，額定轉(zhuǎn)速1480r/min），運(yùn)行中出現(xiàn)“F0001過流故障”，且故障代碼顯示故障電流為150A。結(jié)合變頻器參數(shù)設(shè)置、電機(jī)特性及現(xiàn)場環(huán)境，分析可能的故障原因及排查步驟。二、理論知識(shí)試題答案（一）單項(xiàng)選擇題答案1.A（Y接時(shí)，線電壓380V對應(yīng)相電壓220V，與繞組額定電壓匹配）2.B（線性轉(zhuǎn)換公式需包含輸入范圍和輸出范圍的差值計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸入0-27648對應(yīng)0-10V或4-20mA，轉(zhuǎn)換為溫度時(shí)需用比例公式）3.B（二次側(cè)額定電流I=S/(√3×U)=100000/(1.732×400)≈144.3A？注：此處可能存在計(jì)算錯(cuò)誤，正確計(jì)算應(yīng)為100kVA=√3×0.4kV×I→I=100000/(1.732×400)=144.3A，但選項(xiàng)中無此答案，可能題目設(shè)定二次側(cè)為線電壓0.4kV，實(shí)際正確答案應(yīng)為A。需核查題目數(shù)據(jù)）（修正：原計(jì)算正確，可能題目選項(xiàng)有誤，正確答案應(yīng)為A）4.A（基頻以下V/F控制保持磁通恒定，實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩；基頻以上弱磁升速，為恒功率）5.B（觸發(fā)脈沖滯后于自然換相點(diǎn)時(shí)，晶閘管在電源電壓過零后仍承受反向電壓，電路進(jìn)入逆變狀態(tài)）（二）簡答題答案1.同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)區(qū)別：（1）結(jié)構(gòu)：同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有直流勵(lì)磁繞組或永磁體，需外接直流電源或內(nèi)置永磁體；異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為鼠籠或繞線式，無獨(dú)立勵(lì)磁。（2）工作原理：同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場同步，靠磁極間吸引力拖動(dòng)；異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子因感應(yīng)電流與磁場作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速略低于同步速。（3）調(diào)速特性：同步電動(dòng)機(jī)可通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流或改變供電頻率（如變頻調(diào)速）實(shí)現(xiàn)寬范圍調(diào)速，且功率因數(shù)可調(diào)；異步電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)調(diào)速依賴變極、調(diào)壓或變頻，變頻調(diào)速技術(shù)成熟后兩者調(diào)速性能接近，但同步電動(dòng)機(jī)效率更高。2.10kV單相接地故障分析：（1）現(xiàn)象：故障相電壓表指示降低（接近0），非故障相電壓表指示升高（接近線電壓，約10kV×√3≈17.3kV）；絕緣監(jiān)察裝置發(fā)出“接地告警”信號(hào)，零序電壓表指示升高（正常時(shí)接近0，故障時(shí)約為相電壓）。（2）排查步驟：①檢查母線及連接設(shè)備（如電壓互感器、避雷器）是否有放電痕跡；②逐條線路拉閘試停（優(yōu)先停不重要線路），觀察絕緣監(jiān)察裝置是否復(fù)歸；③對停電路線進(jìn)行搖測（使用2500V兆歐表測相對地絕緣電阻，正常應(yīng)≥100MΩ）；④重點(diǎn)檢查電纜頭、瓷瓶、穿墻套管等易損部位；⑤若所有線路無異常，檢查母線本身及主變低壓側(cè)設(shè)備。3.PLC輸入濾波時(shí)間與輸出響應(yīng)時(shí)間：（1）輸入濾波時(shí)間：PLC輸入模塊對外部信號(hào)進(jìn)行硬件濾波的時(shí)間，用于消除高頻干擾（如按鈕抖動(dòng)、電磁噪聲）。例如S7-1200的DI模塊可設(shè)置0.1ms-12.8ms的濾波時(shí)間，濾波時(shí)間越長，抗干擾能力越強(qiáng)，但信號(hào)響應(yīng)延遲越大。（2）輸出響應(yīng)時(shí)間：從PLC輸出點(diǎn)狀態(tài)變化到外部負(fù)載實(shí)際動(dòng)作的時(shí)間（包括輸出模塊電子元件延遲、繼電器吸合時(shí)間等）。繼電器輸出響應(yīng)時(shí)間約10ms，晶體管輸出約1μs。（3）影響與設(shè)置：對于需要快速響應(yīng)的信號(hào)（如急停按鈕），應(yīng)設(shè)置較小的輸入濾波時(shí)間（0.1ms）；對于抖動(dòng)頻繁的機(jī)械觸點(diǎn)（如行程開關(guān)），可設(shè)置2ms-5ms濾波。輸出方面，若控制電磁閥需快速動(dòng)作，應(yīng)選擇晶體管輸出；若控制交流接觸器，繼電器輸出更可靠，但需考慮吸合延遲對時(shí)序控制的影響。（三）綜合分析題答案1.生產(chǎn)線控制設(shè)計(jì)（1）電氣控制原理圖（簡化描述）：主電路：三相電源→斷路器QF→交流接觸器KM1（M1）、KM2（M2）、KM3（M3）主觸點(diǎn)→熱繼電器FR1-FR3→電動(dòng)機(jī)M1-M3。控制電路：-啟動(dòng)回路：啟動(dòng)按鈕SB1→KM1線圈（自鎖）→FR1常閉→電源；-M2啟動(dòng)：KM1輔助常開觸點(diǎn)→時(shí)間繼電器KT1線圈→KT1延時(shí)閉合觸點(diǎn)→KM2線圈（自鎖）→FR2常閉；-M2未啟動(dòng)報(bào)警：KT1延時(shí)時(shí)間（5秒）到后，若KM2未吸合（KM2輔助常閉觸點(diǎn)閉合）→聲光報(bào)警繼電器KA線圈→報(bào)警燈HL+蜂鳴器HA；-M3啟動(dòng)：KM2輔助常開觸點(diǎn)→時(shí)間繼電器KT2線圈（延時(shí)10秒）→KT2延時(shí)閉合觸點(diǎn)→KM3線圈（自鎖）→FR3常閉；-停機(jī)回路：總停按鈕SB2（常閉）→時(shí)間繼電器KT3線圈（斷電延時(shí)）→KT3延時(shí)斷開觸點(diǎn)（控制KM3線圈）→KT3另一組延時(shí)斷開觸點(diǎn)（2秒后斷開KM2線圈）→KT3第三組延時(shí)斷開觸點(diǎn)（4秒后斷開KM1線圈）。（2）PLCI/O分配（S7-1200）：輸入：I0.0：啟動(dòng)按鈕SB1I0.1：總停按鈕SB2（常閉）I0.2：FR1常閉觸點(diǎn)I0.3：FR2常閉觸點(diǎn)I0.4：FR3常閉觸點(diǎn)輸出：Q0.0：KM1線圈Q0.1：KM2線圈Q0.2：KM3線圈Q0.3：時(shí)間繼電器KT1（PLC內(nèi)部定時(shí)器T1）Q0.4：時(shí)間繼電器KT2（PLC內(nèi)部定時(shí)器T2）Q0.5：時(shí)間繼電器KT3（PLC內(nèi)部定時(shí)器T3）Q0.6：聲光報(bào)警（HL+HA）梯形圖邏輯：-啟動(dòng)邏輯：I0.0閉合→Q0.0置位并自鎖；Q0.0閉合→T1（5秒）啟動(dòng)；T1定時(shí)到→檢查Q0.1是否得電，若未得電→Q0.6報(bào)警并復(fù)位所有輸出；若Q0.1得電→T2（10秒）啟動(dòng)，T2定時(shí)到→Q0.2置位。-停機(jī)邏輯：I0.1斷開→T3（斷電延時(shí)，初始值4秒）啟動(dòng)；T3開始計(jì)時(shí)，2秒時(shí)斷開Q0.2，4秒時(shí)斷開Q0.1，6秒時(shí)斷開Q0.0（注：需根據(jù)停機(jī)順序調(diào)整定時(shí)器時(shí)間，實(shí)際應(yīng)為M3先停，2秒后M2停，再2秒后M1停，故T3總延時(shí)4秒，2秒觸發(fā)M3停，4秒觸發(fā)M2停，6秒觸發(fā)M1停，需分多個(gè)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)）。（3）M2啟動(dòng)后M3未按時(shí)啟動(dòng)的可能故障點(diǎn)：①KM2輔助常開觸點(diǎn)接觸不良（PLC輸入I0.3未檢測到KM2運(yùn)行信號(hào)）；②時(shí)間繼電器KT2（PLC內(nèi)部T2）參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤（延時(shí)時(shí)間大于10秒）；③KM3線圈損壞或主電路熔斷器熔斷；④FR3熱繼電器因過載動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開；⑤PLC輸出Q0.2通道故障（如晶體管損壞）。2.變頻器F0001過流故障分析（1）可能原因：①電機(jī)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤：變頻器的額定電流、電機(jī)極數(shù)、額定轉(zhuǎn)速等參數(shù)與實(shí)際電機(jī)不匹配（如設(shè)置為30kW電機(jī)參數(shù)，實(shí)際為45kW，導(dǎo)致電流檢測誤判）；②負(fù)載突變：電機(jī)所帶負(fù)載瞬間增大（如機(jī)械卡阻、傳送帶卡死），電流超過變頻器過載閾值（通常為額定電流的150%×1分鐘）；③變頻器輸出側(cè)短路：電纜絕緣損壞、電機(jī)繞組匝間短路（用兆歐表測電機(jī)三相繞組對地及相間絕緣，正常應(yīng)≥5MΩ）；④逆變模塊故障：IGBT模塊損壞（測量輸出端U、V、W之間的電阻，正常應(yīng)三相平衡，約幾十歐；若某相電阻為0或無窮大，模塊損壞）；⑤控制參數(shù)設(shè)置不當(dāng)：加速時(shí)間過短（如設(shè)置為5秒，電機(jī)無法在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，啟動(dòng)電流過大）、轉(zhuǎn)矩提升過高（導(dǎo)致低頻時(shí)電流異常增大）；⑥電網(wǎng)電壓波動(dòng)：輸入電壓過低（低于320V），變頻器為維持輸出轉(zhuǎn)矩增大電流；⑦電機(jī)與變頻器容量不匹配：變頻器額定容量（55kW）雖大于電機(jī)（45kW），但若電機(jī)頻繁啟動(dòng)或帶沖擊負(fù)載，可能超出變頻器瞬時(shí)過載能力。（2）排查步驟：①檢查變頻器參數(shù)：確認(rèn)P0305（電機(jī)額定電流）=85A，P0310（額定頻率）=50Hz，P0311（額定轉(zhuǎn)速）=1480r/min，P1120（加速時(shí)間）≥10秒（根據(jù)負(fù)載慣量調(diào)整）；②測量電機(jī)絕緣：斷開變頻器輸出端，用2500V兆歐表測電機(jī)三相繞組對地絕緣（應(yīng)≥10MΩ），相間絕緣（應(yīng)≥5MΩ）；③檢查機(jī)械負(fù)載：手動(dòng)盤車電機(jī)，確認(rèn)無卡阻；測量負(fù)載扭矩（用扭矩儀），確認(rèn)未超過電機(jī)額定扭矩（T=9550×P/n=9550×45/1480≈290N·m）；④觀察故障時(shí)運(yùn)行狀態(tài)：通過變頻器故障記錄（r0949）查看故障發(fā)生時(shí)的輸出頻率、電流、電壓（若故障時(shí)頻率50Hz，電流150A，可能為負(fù)載過重；若頻率5Hz時(shí)電流150A，可能為加速時(shí)間過短或轉(zhuǎn)矩提升過高）；⑤測試變頻器輸出：空載試運(yùn)行（不帶電機(jī)），測量輸出電壓是否平衡（三相電壓差≤5%）；帶電機(jī)空載試運(yùn)行，測量電流（應(yīng)≤電機(jī)額定電流的30%，即25.5A），若空載電流過大，可能為電機(jī)軸承損壞或變頻器模塊故障；⑥更換模塊測試：若以上步驟無異常，更換變頻器逆變模塊（如G120的PM240-2模塊），重新試運(yùn)行。三、技能操作試題（一）實(shí)操項(xiàng)目：某大型注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)故障排查與修復(fù)設(shè)備概況：注塑機(jī)采用西門子S7-300PLC（CPU315-2DP）+ABBACS880變頻器驅(qū)動(dòng)合模電機(jī)（75kW），配置溫度控制模塊（ET200M，4路PT100輸入），故障現(xiàn)象為：合模動(dòng)作時(shí)變頻器報(bào)“過壓故障（F0021）”，同時(shí)人機(jī)界面（HMI）顯示“料筒溫度1通道超量程（＞400℃）”。要求：1.分析變頻器過壓故障的可能原因及排查方法；2.分析溫度通道超量程的可能原因及校準(zhǔn)步驟；3.寫出完整的故障排查流程（從斷電檢查到通電測試）。四、技能操作試題答案1.變頻器過壓故障（F0021）分析：（1）可能原因：①減速時(shí)間過短：合模動(dòng)作結(jié)束后電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)（慣性運(yùn)行），變頻器直流母線電壓升高，若減速時(shí)間（P1121）設(shè)置過短（如＜15秒），能量無法通過制動(dòng)電阻及時(shí)釋放；②制動(dòng)電阻故障：制動(dòng)單元（P1238=1）未啟用，或制動(dòng)電阻損壞（阻值偏離標(biāo)稱值±10%，如標(biāo)稱10Ω實(shí)際15Ω）、接線松動(dòng)；③電網(wǎng)電壓過高：輸入電壓超過460V（ACS880額定輸入380-480V），導(dǎo)致直流母線電壓（約1.35×輸入電壓）超過700V（過壓閾值通常為710V）；④電機(jī)反饋能量過大：合模機(jī)構(gòu)慣性大（如模板重量10噸），減速時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，超過變頻器制動(dòng)能力（制動(dòng)電阻功率不足，如選用5kW電阻，實(shí)際需10kW）；⑤變頻器直流母線電容老化：電容容量下降（正常容量≥2000μF，老化后＜1500μF），無法穩(wěn)定母線電壓。（2）排查方法：①檢查變頻器參數(shù)：P1121（減速時(shí)間）應(yīng)≥20秒（根據(jù)慣性計(jì)算：T=J×Δn/(9.55×T_brake)，J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Δn為轉(zhuǎn)速變化量）；②測量制動(dòng)電阻：斷開電源，用萬用表測制動(dòng)電阻阻值（10Ω），用兆歐表測對地絕緣（≥1MΩ）；③監(jiān)測輸入電壓：用萬用表測R、S、T三相電壓（應(yīng)在380-440V之間）；④觀察直流母線電壓：通電運(yùn)行，通過變頻器面板查看r0026（直流母線電壓），正常應(yīng)≤690V；減速時(shí)若電壓驟升至710V以上，確認(rèn)制動(dòng)單元是否動(dòng)作（r0027制動(dòng)電流應(yīng)＞0）；⑤測試電容容量：使用電容表測量直流母線電容（需斷電放電后拆卸），容量不足則更換。2.溫度通道超量程分析：（1）可能原因：①PT100傳感器故障：傳感器斷路（電阻無窮大，對應(yīng)溫度超上限）或短路（電阻接近0，對應(yīng)溫度超下限）；②接線錯(cuò)誤：PT100為三線制，若線路接成兩線制（未補(bǔ)償導(dǎo)線電阻），或?qū)Ь€接地（干擾信號(hào)）；③溫度模塊故障：ET200M的SM331（AI8×RTD）模塊通道損壞（如內(nèi)部橋路電阻燒毀）；④編程錯(cuò)誤：PLC程序中溫度轉(zhuǎn)換公式錯(cuò)誤（如將PT100的10Ω/℃特性誤算為15Ω/℃），或量程設(shè)置為0-300℃（實(shí)際溫度350℃）。（2）校準(zhǔn)步驟：①斷電檢查傳感器：用萬用表測PT100電阻（25℃時(shí)約109.7Ω），若電阻＞500Ω為斷路，＜100Ω為短路；②檢查接線：確認(rèn)三線制接線（A、B、C三線，其中A和B為測量線，C為補(bǔ)償線），導(dǎo)線對地絕緣≥1MΩ；③替換法測試模塊：將1通道傳感器接入2通道，若2通道仍超