電力工程 102 年電工機械概要考古題

一標稱額定為120 kVA，12 kV/220V，60 Hz 單相變壓器，若此變壓器輸入電壓為 11.4 kV， 輸出電壓為多少（V）？（10 分） 最大可傳輸功率為多少（kVA）？（15 分）

試說明電機機械設備利用磁場於能量轉換機制的基本原理。（20 分）

如圖所示弦波交流穩態電路，其中兩個理想變壓器匝數比均為1 比2，且輸入側及 輸出側繞組均聯接成並聯形式以提供足夠大的負載電流；試求該電路中之輸入電流 Iin θin 及輸出電壓Vo θo。（25 分）

說明若將一以直流電壓源供電之串激式直流電動機的電源正負兩端互換，則此直流 電動機之運轉會如何變化？（25 分）

設有一台100MVA、15/200 kV 單相電力變壓器，其銘牌上電阻值為0.012 標么、電 抗值為0.06 標么、鐵損電阻值為100 標么、磁化電抗值為80 標么。試畫出換算至 低壓側之等效電路圖並標示各項電路參數值。（20 分）

有一台額定為35 kW，130 V 之它激式直流電機運轉於固定3000 轉／分轉速及固定 的激磁場電流。若已知該機之電樞電阻為0.02 Ω及該運轉情況下開路端電壓為 130 V，假設忽略磁飽和、摩擦、風阻等影響試求當該機端電壓為135 V 時之電 樞電流Ia 及其電磁轉矩Tm；（18 分）請問該電機此時是運轉於電動機模式或是 發電機模式？並說明其理由。（7 分）

一部50 kVA 三相同步發電機，原單機獨立運轉，供應220 V、20 kW 純電阻負載。 若負載變成滯後功因0.8 之20 kW 電感性負載。說明要如何調整，才可維持輸出電 壓不變？（25 分）

設有一外激式（separately excited）直流電動機，其電樞電阻RA=0.03 Ω，最初運轉 於端電壓VA=250 V、電樞電流IA=120 A、轉速n=1103 rpm，所加負載為定轉矩負 載。若VA 降低至200 V，試計算電動機之轉速。（20 分）

有一台三相四極額定15 kV，25 MVA，60 Hz 之同步發電機，當其以額定電壓、 頻率供電額定負載時，其轉子之轉速為每分鐘多少轉？（10 分）當其三相短路電 流達額定電樞電流時，測得其損失為55 kW，假設忽略其摩擦、風阻及磁滯損失等， 試求該發電機額定電樞電流Ia 及每相電樞電阻Ra。（15 分）

有一部一般用途之三相感應機，原操作於電動機模式穩定運轉。說明若將三相電源 其中兩相互換，則此感應機之運轉會有何變化？（25 分）

設有一10 HP、60 Hz、四極、208 V 的Y 接感應電動機，其滿載轉差率為5%。試求 此電動機的同步轉速、轉子機械轉速、轉子頻率、額定負載時轉軸轉矩。（20 分）

已知一台三相四極額定為460 V，60 Hz 之感應電動機，其每相電樞電阻為0.05 Ω， 且當其以穩態轉速1750 轉／分運轉時之輸入實功率與線電流依序分別為48 kW 及 78 A；假設忽略摩擦、風阻及鐵心損失等，試求該機在此運轉情況下之轉差率S 及轉子繞組電阻消耗之功率PR2。（25 分） Vrms ＋ － ＋ － 1 Ω 2 Ω 4 Ω 1：2 1：2 10 30° Iin θin Vo θo

如何測試同步機V-曲線？繪出同步機之V-曲線，並標明激磁及功率因數狀況。 （10 分） 一個工廠具有下列馬達：三相感應馬達（100 kVA，功因cosθ = 0.6 落後）；及 三相同步馬達（80 kVA，實功率 = 48 kW，虛功率可調整），今欲調整同步馬 達之激磁使此工廠得到最佳功率因數，其激磁調整應為過激還是欠激?（10 分）

考量一部三相同步發電機，其同步電抗為XS=10 Ω，設其激磁電壓與相電壓分別為 E、V。若忽略電樞電阻，試繪出其單相等效電路。若該發電機連接一純電感性 負載，每相電抗值5 Ω，試求E/V 比值。若該發電機連接一純電容性負載，每相 電抗值-15 Ω，試求E/V 比值。試說明功率因數超前或落後與E/V 比值的關係。 （20 分）