電氣工程師專業考試2025年模擬下午題試卷（含精講答案）詳解詳析精講一、電路分析要求：請根據所給電路圖，計算電路中各元件的電流、電壓和功率。1.電路圖如下，已知電源電壓為12V，電阻R1=10Ω，R2=20Ω，R3=30Ω，開關S1和S2均閉合，求：（1）電流I1、I2、I3的值；（2）電壓U1、U2、U3的值；（3）功率P1、P2、P3的值。2.電路圖如下，已知電源電壓為24V，電阻R1=5Ω，R2=10Ω，R3=15Ω，開關S1和S2均閉合，求：（1）電流I1、I2、I3的值；（2）電壓U1、U2、U3的值；（3）功率P1、P2、P3的值。二、電機與變壓器要求：請根據所給電機和變壓器參數，計算電機和變壓器的相關參數。1.電機參數如下：額定功率P=7.5kW，額定電壓U=380V，額定電流I=15.6A，效率η=0.85，求：（1）額定轉速n；（2）額定轉矩T；（3）空載電流Io。2.變壓器參數如下：一次側電壓U1=220V，二次側電壓U2=110V，一次側電流I1=5A，二次側電流I2=10A，求：（1）變壓器的變比k；（2）一次側繞組的匝數N1；（3）二次側繞組的匝數N2。三、電力系統要求：請根據所給電力系統參數，計算電力系統的相關參數。1.電力系統參數如下：發電機額定功率P=100MW，額定電壓U=10kV，額定電流I=10kA，系統功率因數cosφ=0.8，求：（1）發電機額定轉速n；（2）發電機額定轉矩T；（3）發電機額定勵磁電流If。2.電力系統參數如下：輸電線路長度L=100km，導線截面積S=300mm2，輸電線路電阻R=0.1Ω/km，輸電線路電抗X=0.2Ω/km，輸電線路額定電壓U=110kV，輸電線路額定電流I=5kA，求：（1）輸電線路的功率損耗P；（2）輸電線路的電壓損耗U；（3）輸電線路的功率因數cosφ。四、電力電子技術要求：分析以下電力電子電路的工作原理，并計算關鍵參數。1.給定一個全橋逆變器電路，輸入直流電壓為300V，開關頻率為2kHz，負載為感性負載，電感值為10mH，電阻值為5Ω。計算以下參數：（1）逆變器輸出電壓的有效值；（2）逆變器輸出電流的有效值；（3）逆變器輸出功率；（4）逆變器開關管的開關頻率。2.設計一個單相半波整流電路，輸入交流電壓為220V（有效值），負載電阻為10Ω。計算以下參數：（1）整流電路的輸出電壓；（2）整流電路的輸出電流；（3）整流電路的輸出功率；（4）整流二極管上的峰值電壓。五、電磁場與電磁波要求：根據麥克斯韋方程組，推導出電磁波在真空中的傳播速度公式，并計算其數值。1.推導電磁波在真空中的傳播速度公式，并解釋公式的物理意義。2.計算電磁波在真空中的傳播速度，并說明其數值。六、電力系統保護要求：分析以下電力系統保護裝置的工作原理，并判斷其是否能夠有效保護系統。1.分析過電流保護裝置的工作原理，并說明其適用范圍。2.分析距離保護裝置的工作原理，并討論其在不同故障類型下的保護效果。3.分析繼電保護裝置的整定原則，并解釋其目的。本次試卷答案如下：一、電路分析1.電流I1、I2、I3的值：I1=U/(R1+R2+R3)=12V/(10Ω+20Ω+30Ω)=0.2AI2=U/(R1+R2+R3)=12V/(10Ω+20Ω+30Ω)=0.2AI3=U/(R1+R2+R3)=12V/(10Ω+20Ω+30Ω)=0.2A電壓U1、U2、U3的值：U1=I1*R1=0.2A*10Ω=2VU2=I2*R2=0.2A*20Ω=4VU3=I3*R3=0.2A*30Ω=6V功率P1、P2、P3的值：P1=U1*I1=2V*0.2A=0.4WP2=U2*I2=4V*0.2A=0.8WP3=U3*I3=6V*0.2A=1.2W2.電流I1、I2、I3的值：I1=U/(R1+R2+R3)=24V/(5Ω+10Ω+15Ω)=1AI2=U/(R1+R2+R3)=24V/(5Ω+10Ω+15Ω)=1AI3=U/(R1+R2+R3)=24V/(5Ω+10Ω+15Ω)=1A電壓U1、U2、U3的值：U1=I1*R1=1A*5Ω=5VU2=I2*R2=1A*10Ω=10VU3=I3*R3=1A*15Ω=15V功率P1、P2、P3的值：P1=U1*I1=5V*1A=5WP2=U2*I2=10V*1A=10WP3=U3*I3=15V*1A=15W二、電機與變壓器1.額定轉速n：n=(120*P)/(2*π*T)=(120*7.5kW)/(2*π*T)需要T的值才能計算n。額定轉矩T：T=(P*9.55)/n空載電流Io：Io=I/(1+(η*T/P))2.變壓器的變比k：k=U2/U1=110V/220V=0.5一次側繞組的匝數N1：N1=k*N2二次側繞組的匝數N2：N2=I1*(U1/U2)三、電力系統1.發電機額定轉速n：n=(120*P)/(2*π*T)=(120*100MW)/(2*π*T)需要T的值才能計算n。發電機額定轉矩T：T=(P*9.55)/n發電機額定勵磁電流If：If=I/(1+(η*T/P))2.輸電線路的功率損耗P：P=3*I2*R=3*(5kA)2*0.1Ω/km*100km輸電線路的電壓損耗U：U=3*I*X=3*5kA*0.2Ω/km*100km輸電線路的功率因數cosφ：cosφ=P/(3*I2*R)四、電力電子技術1.逆變器輸出電壓的有效值：Vo=2*Udc/√2=2*300V/√2≈424.26V逆變器輸出電流的有效值：Io=Vo/(2*R)=424.26V/(2*5Ω)≈42.43A逆變器輸出功率：P=Vo*Io=424.26V*42.43A≈18kW逆變器開關管的開關頻率：f=1/(T/2)=1/(1/(2*2kHz))=2kHz2.整流電路的輸出電壓：Vo=Uac/√2=220V/√2≈155.56V整流電路的輸出電流：Io=Vo/R=155.56V/10Ω=15.56A整流電路的輸出功率：P=Vo*Io=155.56V*15.56A≈2410.5W整流二極管上的峰值電壓：Vp=2*Uac=2*220V=440V五、電磁場與電磁波1.電磁波在真空中的傳播速度公式推導：根據麥克斯韋方程組，可以推導出電磁波在真空中的傳播速度公式：c=1/√(ε?*μ?)其中，ε?是真空的電容率，μ?是真空的磁導率。2.電磁波在真空中的傳播速度計算：c=1/√(ε?*μ?)≈3*10^8m/s六、電力系統保護1.過電流保護裝置的工作原理：過電流保護裝置通過檢測電流的大小，當電流超過設定值時，保護裝置動作，切斷電路