他の方の回答にもあるように、文末の「了」は語気助詞で、変化や新しい事態が発生したことを示します。
述語の部分、動詞の直後に付ける「了」は、完了の意味を表すアスペクト助詞であって、これは「過去という時制を示す」ものではありません。
1と2は、自分や自分たちが、今そういう状況になった、なったところだよという動作が終わって状態が変化したことに重点があります。
1.私は北京に帰ってきました。→今は旅行を終えて帰って来たところなんだよ。
2.私たちは15課まで学びました。→今は15課が終わったところなんだよ。
一方、3は、過去の事実を述べただけであり、何かひとかたまりのものが終わったというよりも、単純に夜の10時まで働いただけです。
何かの動作をやり終えたという表現であれば完了を用いることができる場合もありますが、この文章では動作の到達点が10時というだけで、ちょっと違います。
(「仕事をやり終えた」というとらえ方があるかもしれませんが)
3の文末に無理やり「了」を付けることは考えられますが、そうすると「ゆうべ10時まで働いてしまったので、→○○○○」というように、この後で何かそのことで引き起こされた今の状態を説明することになるでしょう。(あくまで無理に付けたらの話)
お礼
すごく理解しやすいです!どうもありがとうございました。