電氣與自動化專業(yè)研究生入學(xué)考試2025年試卷及答案一、選擇題（每題3分，共30分）1.在自動控制系統(tǒng)中，積分環(huán)節(jié)的作用是（）A.改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.提高系統(tǒng)的快速性C.消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差D.減小系統(tǒng)的超調(diào)量答案：C解析：積分環(huán)節(jié)的輸出與輸入信號的積分成正比，它能對誤差進行積累，從而消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。而改善系統(tǒng)穩(wěn)定性主要靠比例微分等環(huán)節(jié)的合理設(shè)置；提高系統(tǒng)快速性通常與系統(tǒng)的增益及時間常數(shù)等有關(guān)；減小系統(tǒng)超調(diào)量可通過合適的阻尼比等方式，所以本題選C。2.三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與（）成正比。A.定子電流的平方B.轉(zhuǎn)子電流的平方C.電源電壓的平方D.轉(zhuǎn)差率的平方答案：C解析：三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩公式為(T=K_TU13.以下哪種電力電子器件屬于全控型器件（）A.二極管B.晶閘管C.門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）D.雙向晶閘管答案：C解析：二極管是不可控器件，它只能單向?qū)?，不能通過控制信號來關(guān)斷；晶閘管是半控型器件，一旦觸發(fā)導(dǎo)通后，就不能通過門極信號關(guān)斷，只能依靠電源電壓過零或其他方式來關(guān)斷；雙向晶閘管也是半控型器件；而門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）可以通過門極信號來實現(xiàn)導(dǎo)通和關(guān)斷，屬于全控型器件，所以本題選C。4.同步發(fā)電機的短路比越大，表明（）A.發(fā)電機的過載能力越強B.發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定性越好C.發(fā)電機的短路電流越大D.發(fā)電機的直軸同步電抗越大答案：B解析：短路比是指發(fā)電機在空載額定電壓下的勵磁電流與短路時產(chǎn)生額定電流的勵磁電流之比。短路比越大，說明發(fā)電機的直軸同步電抗越小，發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定性越好。雖然短路比大在一定程度上可能意味著發(fā)電機有較好的過載能力，但這不是最主要的體現(xiàn)；短路比大并不意味著短路電流越大；相反，短路比大時直軸同步電抗是小的，所以本題選B。5.在直流電動機的調(diào)速方法中，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的是（）A.改變電樞電壓調(diào)速B.改變勵磁磁通調(diào)速C.改變電樞回路電阻調(diào)速D.以上都是答案：A解析：改變電樞電壓調(diào)速時，電動機的機械特性是一組平行直線，在不同電壓下，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系保持不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。改變勵磁磁通調(diào)速是恒功率調(diào)速，因為隨著磁通的減小，轉(zhuǎn)速升高，而功率基本保持不變。改變電樞回路電阻調(diào)速時，機械特性變軟，但也不是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的典型方式，所以本題選A。6.自動控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為(G(s)H(s)=Ks(Ts+A.0型B.Ⅰ型C.Ⅱ型D.Ⅲ型答案：B解析：系統(tǒng)的型別是根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個數(shù)來確定的。在給定的開環(huán)傳遞函數(shù)(G(s)H(s)=Ks(T7.三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別為Y，d11，其中“11”表示（）A.一次側(cè)線電壓超前二次側(cè)線電壓330°B.一次側(cè)線電壓滯后二次側(cè)線電壓330°C.一次側(cè)相電壓超前二次側(cè)相電壓330°D.一次側(cè)相電壓滯后二次側(cè)相電壓330°答案：A解析：三相變壓器聯(lián)結(jié)組別的時鐘表示法中，“11”表示一次側(cè)線電壓超前二次側(cè)線電壓(30×11=330^{°8.電力系統(tǒng)的中性點運行方式有（）A.中性點直接接地B.中性點不接地C.中性點經(jīng)消弧線圈接地D.以上都是答案：D解析：電力系統(tǒng)的中性點運行方式主要有中性點直接接地、中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地三種。中性點直接接地系統(tǒng)供電可靠性相對較低，但發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓不會升高；中性點不接地系統(tǒng)供電可靠性較高，但發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓會升高到線電壓；中性點經(jīng)消弧線圈接地可以補償接地電流，提高供電可靠性，所以本題選D。9.在可編程邏輯控制器（PLC）中，定時器的定時時間由（）決定。A.定時器的編號B.定時器的設(shè)定值C.定時器的分辨率D.定時器的設(shè)定值和分辨率答案：D解析：定時器的定時時間等于定時器的設(shè)定值乘以定時器的分辨率。定時器的編號只是用于區(qū)分不同的定時器，不決定定時時間。僅設(shè)定值或僅分辨率都不能確定最終的定時時間，所以本題選D。10.以下關(guān)于PID控制器的說法，錯誤的是（）A.比例環(huán)節(jié)能加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度B.積分環(huán)節(jié)能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差C.微分環(huán)節(jié)能減小系統(tǒng)的超調(diào)量D.PID控制器的參數(shù)一旦確定就不能再改變答案：D解析：比例環(huán)節(jié)可以根據(jù)誤差的大小成比例地輸出控制信號，能加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。積分環(huán)節(jié)通過對誤差的積累來消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。微分環(huán)節(jié)能根據(jù)誤差的變化率提前給出控制信號，從而減小系統(tǒng)的超調(diào)量。而PID控制器的參數(shù)需要根據(jù)系統(tǒng)的實際運行情況和性能要求進行調(diào)整和優(yōu)化，不是一旦確定就不能改變的，所以本題選D。二、填空題（每題3分，共30分）1.電力系統(tǒng)的無功功率平衡對維持系統(tǒng)的_______穩(wěn)定至關(guān)重要。答案：電壓2.同步發(fā)電機的并列方法有_______并列和_______并列兩種。答案：準同期；自同期3.直流電動機的調(diào)速方法主要有改變_______、改變_______和改變_______三種。答案：電樞電壓；勵磁磁通；電樞回路電阻4.自動控制系統(tǒng)的基本控制方式有_______控制、_______控制和復(fù)合控制。答案：開環(huán)；閉環(huán)5.三相異步電動機的調(diào)速方法可分為_______調(diào)速、_______調(diào)速和改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速三大類。答案：變極對數(shù)；變頻6.電力電子器件的驅(qū)動電路的作用是將_______信號轉(zhuǎn)換為適合電力電子器件控制極的驅(qū)動信號。答案：控制7.變壓器的損耗主要包括_______損耗和_______損耗。答案：鐵；銅8.可編程邏輯控制器（PLC）的編程語言主要有_______、_______、功能塊圖等。答案：梯形圖；指令表9.自動控制系統(tǒng)的性能指標主要包括_______性能指標、_______性能指標和穩(wěn)態(tài)性能指標。答案：動態(tài)；靜態(tài)10.三相交流電路中，線電壓與相電壓的關(guān)系在Y聯(lián)結(jié)時為(U_{l}=3U_{p})，在Δ聯(lián)結(jié)時為(U_{l})_______(U_{p})。答案：=三、判斷題（每題2分，共20分）1.自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到擾動后，能夠恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的能力。（）答案：√解析：這是自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本定義，當系統(tǒng)受到外界擾動偏離原來的平衡狀態(tài)時，如果能夠在擾動消失后恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)，則說明系統(tǒng)是穩(wěn)定的，所以本題說法正確。2.三相異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速。（）答案：√解析：三相異步電動機之所以稱為異步，就是因為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速存在差異。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，那么轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場之間就沒有相對運動，就不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，也就不會有電磁轉(zhuǎn)矩，電動機就無法正常運轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速，本題說法正確。3.電力電子器件的導(dǎo)通和關(guān)斷都需要控制信號。（）答案：×解析：并非所有電力電子器件的導(dǎo)通和關(guān)斷都需要控制信號。例如二極管是不可控器件，它的導(dǎo)通和關(guān)斷取決于外加電壓的方向，不需要額外的控制信號。晶閘管雖然導(dǎo)通需要觸發(fā)信號，但關(guān)斷不能通過門極信號控制，所以本題說法錯誤。4.同步發(fā)電機的功角特性是指發(fā)電機的電磁功率與功角之間的關(guān)系。（）答案：√解析：同步發(fā)電機的功角特性描述了發(fā)電機的電磁功率與功角之間的函數(shù)關(guān)系，它是分析同步發(fā)電機運行特性和穩(wěn)定性的重要依據(jù)，所以本題說法正確。5.自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差只與系統(tǒng)的開環(huán)增益有關(guān)。（）答案：×解析：自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差不僅與系統(tǒng)的開環(huán)增益有關(guān)，還與系統(tǒng)的型別、輸入信號的形式等因素有關(guān)。不同型別的系統(tǒng)對不同輸入信號的穩(wěn)態(tài)誤差表現(xiàn)不同，而且即使是同一型別的系統(tǒng)，開環(huán)增益的變化也只是影響穩(wěn)態(tài)誤差的一個方面，所以本題說法錯誤。6.變壓器的變比等于一次側(cè)繞組匝數(shù)與二次側(cè)繞組匝數(shù)之比。（）答案：√解析：變壓器的變比定義就是一次側(cè)繞組匝數(shù)與二次側(cè)繞組匝數(shù)之比，它反映了變壓器一次側(cè)和二次側(cè)電壓、電流等參數(shù)的變換關(guān)系，所以本題說法正確。7.直流電動機的制動方法有能耗制動、反接制動和回饋制動三種。（）答案：√解析：能耗制動是將電動機的動能轉(zhuǎn)化為電能消耗在電阻上；反接制動是改變電動機的電源電壓極性或相序；回饋制動是當電動機的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速時，將電能回饋給電網(wǎng)。這三種是直流電動機常見的制動方法，所以本題說法正確。8.可編程邏輯控制器（PLC）的掃描周期只與程序的長短有關(guān)。（）答案：×解析：PLC的掃描周期不僅與程序的長短有關(guān)，還與CPU的運算速度、輸入輸出模塊的響應(yīng)時間等因素有關(guān)。程序越長，掃描所需的時間可能越長，但其他因素也會對掃描周期產(chǎn)生影響，所以本題說法錯誤。9.自動控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為(G(s)1+答案：√解析：這是自動控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的基本公式，通過對閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和信號傳遞關(guān)系進行推導(dǎo)可以得到該公式，所以本題說法正確。10.三相交流電路中，負載作Y聯(lián)結(jié)時，線電流等于相電流。（）答案：√解析：在三相交流電路中，當負載作Y聯(lián)結(jié)時，每相負載的電流就是對應(yīng)的線電流，所以線電流等于相電流，本題說法正確。四、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述電力系統(tǒng)中無功功率平衡的重要性以及提高系統(tǒng)無功功率補償?shù)拇胧?1).無功功率平衡的重要性：維持電壓穩(wěn)定：無功功率的平衡對于維持電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定至關(guān)重要。當系統(tǒng)中無功功率不足時，電壓會下降；無功功率過剩時，電壓會升高。合理的無功功率平衡可以使系統(tǒng)各節(jié)點的電壓保持在允許的范圍內(nèi)，保證電力設(shè)備的正常運行。降低功率損耗：電力系統(tǒng)中的有功功率損耗與電流的平方成正比，而無功功率的存在會使電流增大。通過無功功率補償，減少無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，可以降低電流，從而減少線路和變壓器的功率損耗，提高電力系統(tǒng)的運行效率。提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性：無功功率的平衡有助于提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性。在系統(tǒng)發(fā)生故障或受到擾動時，合理的無功功率支撐可以使系統(tǒng)更快地恢復(fù)到穩(wěn)定運行狀態(tài)，避免電壓崩潰等嚴重事故的發(fā)生。(2).提高系統(tǒng)無功功率補償?shù)拇胧和秸{(diào)相機：同步調(diào)相機是一種專門用于無功功率補償?shù)耐诫姍C。它可以根據(jù)系統(tǒng)的需要，通過調(diào)節(jié)勵磁電流來發(fā)出或吸收無功功率。在系統(tǒng)無功功率不足時，同步調(diào)相機可以過勵磁運行，發(fā)出無功功率；在系統(tǒng)無功功率過剩時，同步調(diào)相機可以欠勵磁運行，吸收無功功率。并聯(lián)電容器：并聯(lián)電容器是最常用的無功功率補償設(shè)備之一。它具有投資少、安裝方便、運行維護簡單等優(yōu)點。電容器可以直接并聯(lián)在負荷側(cè)或變電站的母線上，根據(jù)系統(tǒng)的無功需求，通過投切電容器組來實現(xiàn)無功功率的補償。靜止無功補償器（SVC）：SVC是一種基于電力電子技術(shù)的無功功率補償裝置。它主要由晶閘管控制電抗器（TCR）和晶閘管投切電容器（TSC）等部分組成。SVC可以快速、連續(xù)地調(diào)節(jié)無功功率，具有響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)性能好等優(yōu)點，適用于對無功功率補償要求較高的場合。靜止同步補償器（STATCOM）：STATCOM是一種更為先進的無功功率補償裝置。它采用電壓源型逆變器（VSI）技術(shù)，通過控制逆變器的輸出電壓和電流，實現(xiàn)對無功功率的快速、精確控制。STATCOM具有更小的體積、更高的響應(yīng)速度和更好的補償效果，是未來無功功率補償技術(shù)的發(fā)展方向。2.簡述自動控制系統(tǒng)的基本組成部分及其作用。(1).被控對象：被控對象是自動控制系統(tǒng)所要控制的設(shè)備或過程。例如，在溫度控制系統(tǒng)中，被控對象可以是一個加熱爐；在速度控制系統(tǒng)中，被控對象可以是一臺電動機。被控對象的輸出量是系統(tǒng)需要控制的物理量，如溫度、速度等。(2).測量元件：測量元件的作用是對被控對象的輸出量進行測量，并將其轉(zhuǎn)換為與給定值具有相同量綱和量級的信號。例如，在溫度控制系統(tǒng)中，測量元件可以是熱電偶，它將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號。測量元件的精度和可靠性直接影響到控制系統(tǒng)的性能。(3).比較元件：比較元件的作用是將測量元件輸出的反饋信號與給定值進行比較，得到偏差信號。偏差信號反映了被控對象的實際輸出與期望輸出之間的差異。比較元件通常可以用減法器來實現(xiàn)。(4).放大元件：由于偏差信號一般比較微弱，不能直接驅(qū)動執(zhí)行元件，因此需要通過放大元件將偏差信號進行放大。放大元件可以是電子放大器、功率放大器等，其作用是提高信號的幅值和功率，以便能夠驅(qū)動執(zhí)行元件。(5).