電力工程 91 年電機機械考古題

有一台60-Hz, 240-kVA, 4800/240-V 之單相變壓器欲作參數辨識，其試驗結果如下： 開路測試（低壓側測量值） V=240 V I=10 A P=1440 W 短路測試（高壓側測量值） V=187.5 V I=50 A P=2625 W 請計算其等效參數值，畫出等效至高壓側的電路圖並標示參數值。（20 分）

一直流電動機為疊繞(lap winding)、4 極、他激式、900rpm、200V、50kW，其電樞 面上共繞72 圈，每圈電阻為0.008 歐姆，場繞電阻為100 歐姆，場電流為1 安培， 每極之有效面積為0.48 平方公尺，其轉動耗損及雜散損失共1600W。此機有中間極， 其繞組電阻為0.004 歐姆。（每小題5 分，共20 分） 求： 電樞電阻 滿載時之電勢Ea 每極之磁通及平均磁通密度 滿載時之效率

今有某輸電電壓為46 仟伏之輸電線，係以三具相同之單相變壓器經由△－△方式連接 予以供電，若有二台180 馬力，2300 伏特之三相感應電動機與此輸電線相接，且此二 台感應電動機之功率因數為0.85 滯後，效率均為0.92，今已知有某具變壓器因損壞而 卸下維修，試計算此時電動機之負載共需降至多少仟瓦，方可避免變壓器發生過載？ （20 分）

有一部480-V，60-Hz 四極三相同步發電機，同步電抗為0.0333Ω 電樞電阻為0.005Ω， 在額定電壓時輸出電流1200A 與0.8 滯後功因，請計算轉子轉速、內電壓、輸出實 功率與虛功率。（20 分）

試述在Y-Δ- Y 三相三線式變壓器中，其各地相電壓及相電流各為何種波形？若Δ開 路則各地相電壓又如何？（20 分）

某三相感應電動機，如以全壓啟動時，線路電流為180 安培，且啟動轉矩為滿載轉矩 之兩倍，今若改以自耦變壓器啟動，但所加之電壓為原線路電壓之70%，則： 試計算此時之啟動轉矩為滿載轉矩之多少倍？（10 分） 又若改用補償器來啟動此電動機，且已知此時線路電流為142 安培，試計算此時啟 動轉矩與滿載轉矩之比值？（10 分）

請說明傳統三相感應電動機任何四種可行的啟動方法，並畫出單線圖與簡述啟動過 程。（20 分）

何謂空間諧波？對三相感應電動機電磁轉矩影響如何？（15 分）

今有某台三相Y 接，60 赫茲，六極，220 伏特，50 仟伏安之同步發電機，經執行下述 測試後，可得結果如下： 執行開路試驗，求得無載時之旋轉損失為2.2 仟瓦。 執行短路試驗，求得在額定電樞電流時之短路負載損失為4.0 仟瓦。 以電橋在25℃時，測得轉子之場繞組電阻為30 歐姆。 試求此發電機於額定輸出容量為50 仟伏安，場電流為5.5 安培，負載之功率因數為 1.0，且運轉中之轉子溫度為75℃時之效率為何？（20 分）

有一部20 馬力，230-V，1150-rpm 四極分激（並激）直流電動機，電樞電阻為0.188Ω， 在額定速度與額定馬力時電樞電流為73A 場電流為1.6A，請計算轉子轉矩、場電阻、 內電壓、總功率損失。（20 分）

何以同步電機有阻尼繞組(damper winding)？試述其結構。（15 分）

試簡述下列二種電機之運轉原理： 感應發電機。（10 分） 直流永磁式無刷電動機。（10 分）

近來工業界經常使用可變速度驅動器（變頻器）控制三相感應電動機，請畫出其電 路簡圖，說明使用元件與控制原理。（20 分）

變壓器之鐵損(core losses)有那些成份？如何降低？（15 分） 六、試述電機模型採用d-q 軸有何特點？並以同步凸極機為例，定出d、q 軸位置。（15 分）

某台具有額定電流100 安培之八極直流發電機，其電樞採用單重波繞之繞法，且其表 面共有520 根導體及130 個整流片，今若使該電刷前移二個整流片時，試求每極去磁 安匝及交磁安匝各為若干？（20 分）