電力工程 111 年電工機械概要考古題

某一台100 仟伏安的變壓器在額定電壓下，鐵損為1200 瓦特；在滿載 只考慮銅損與鐵損下，效率為0.98。請回答以下問題： 請說明銅損發生的原因。（5 分） 請說明鐵損發生的原因。（5 分） 請說明變壓器效率的計算方式。（5 分） 當這個變壓器在額定電壓下功率因數為0.8 落後的負載時，試求滿載 的銅損。（10 分）

一部三相變壓器組、供應300 kVA 之負載容量，線電壓額定值為 34.5/13.8 kV。若此三相系統供電的變壓器組，由兩個單相變壓器之 開Y-開連接所組成。 試繪製以兩個單相變壓器組合之開Y-開連接的三相變壓器接線圖。 （10 分） 試求每一單相變壓器之高壓側與低壓側的相電壓額定值及各單相變 壓器所需的最低kVA 容量值。（15 分）

輸入11 kV 之單相變壓器，輸出供應單相三線式110 V/220 V 交流電源 給家中各種電器用品。若輸出發生中性線斷路時，繪電路接線圖，說明 使用中之電器可能發生故障的原因。（25 分）

關於同步發電機，請說明以下問題： 為了使同步發電機之輸出波形為正弦波（減少諧波成分），請說明電樞 繞組的方式。（10 分） 一台四極、60 Hz 三相同步發電機，定子共有144 槽，試求其分布因數。 （15 分）

一部額定輸出馬力10 hp，額定輸入電樞電壓200 V、額定電樞電流50 A、 固定激磁場之外激式馬達。馬達電樞電阻Ra = 0.1 Ω，滿載運轉時額定轉 速1,200 rpm。假設鐵損與機械損失可忽略，求在額定操作時，滿載之輸 出轉矩與馬達的反電勢（back electromotive force）及這部外激式馬達的 速度調整率。（25 分）

繪串激式直流電動機的等效電路，並說明其適合用於高啟動轉矩之機械 負載的理由。（25 分）

交流電動機用途很廣，常在日常生活周遭出現，請回答下列關於交流電 動機的問題： 若以轉速特性來區分，交流電動機可分為那些種類，並說明其應用。 （5 分） 請比較並說明直流電動機與交流電動機的工作原理。（10 分） 一部200 V、20 HP、60 Hz 的三相四極感應電動機，無載時以1700 轉/分 運轉，在滿載時以1680 轉/分運轉。請計算無載與額定負載的轉差率。 （10 分）

一部三相10 kVA、380 V、6 極、60 Hz、Y 接線的同步發電機，功率因 數為0.85 落後運轉。若各種損失可忽略，估算下列各值：（每小題5 分， 共25 分） 發電機的轉速為何？ 發電機相電流大小為何？ 發電機供應（或吸收）多少實功率？ 發電機供應（或吸收）多少虛功率？ 維持此同步發電機同步轉速運轉，必須供應多少轉矩？

一部一般用途之三相四極220 V，60 Hz，10 hp 之感應機。若測得穩態 轉速為1818 rpm，繪此感應機之轉矩對轉速操作特性曲線，並於圖上標 出操作點。（25 分）

關於分激式直流電動機，請說明以下問題： 請畫出其等效電路並說明元件意義。（5 分） 請說明並畫出其轉速特性曲線（轉速與電樞電流）的特性。（5 分） 請說明並畫出其轉矩特性曲線（轉矩與電樞電流）的特性。（5 分） 一部220 V 分激式直流電動機，電樞電阻為1 Ω，磁場電阻為100 Ω。 在無載時轉速為1500 轉/分，電樞電流2 A，試求無載時激磁電流。 （10 分）

一部三相、380 V、60 Hz、2 極、20 馬力、連接的感應電動機在額定負 載運轉時，其轉速為3,492 rpm。求下列各值：（每小題5 分，共25 分） 電動機定子磁場旋轉速度。 額定負載下的轉子轉差率。 額定負載下的轉子導體電流之電氣頻率。 若負載轉矩減少為二分之一的額定轉矩，定子磁場旋轉速度。 承小題，此時轉子轉速約為多少？

說明以變頻電源驅動永磁式同步電動機時，電源頻率於啟動期間變化的 情形。（25 分）