電力工程 92 年電機機械考古題

如果某一台直流並激式發電機之額定量為4.8kW，120V，1800rpm，電樞電路之電阻 值為0.1Ω，而其並激場總電阻為240Ω的話，試計算出此發電機操作於額定條件下時 之電樞內部產生電動勢Ea 及發電機在此時之電壓調整率（20 分）。

若將前一題中所描述的直流並激式電機操作成電動機的話，並於其輸入端輸入120V 的直流電壓及4.8kW 的總功率時，此電動機將可運轉至1800rpm。在同樣的輸入電壓 情況下，若將輸入的功率增加至5.04kW 的話，此時電動機的轉速將變為多少？如果 電動機在此時的機械功率損失為100W，試求出在此操作狀況下電動機的整體效率為 多少（20 分）？

若從一台三相Y 型聯接的同步發電機任意兩個端點所測得的電阻值均為0.2Ω，而今 將此同步機以外力轉至額定之同步速度，並分別的進行開路與短路測試後可得到如下 表所示的線間電壓、線電流與激磁電流IF間的關係。試求出（40 分）： ``` 此電機在激磁電流為1A 時之單相等效電路。 若此發電機必須提供予其負載之相電壓V=100V，三相總功率S=1500+j900VA。試問 此時同步發電機之電壓調整率為多少？ 而在前述b 之工作條件下的電機內部等效相電壓Ea 之大小與角度又應調整為多少 方能滿足系統需求？為提供此電壓Ea條件時的轉子激磁電流又為多少？ 激磁電流(A) 0 0.4 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 短路線電流(A) 0 10 20 25 30 35 40 開路線間電壓(V) 0 69.28 138.56 173.21 207.85 212.18 242.48

某一台兩相旋轉電機中單獨由其中之A 相電流所產生的空氣隙磁場強度可以表示為 Ha(θ)=KIasin(θ-π/6)，而由其中之B 相電流所產生的空氣隙磁場強度則可以表示為 Hb(θ)=KIbcos(θ- π/6)。若Ia=Imaxsin(ωt)，Ib=Imaxcos(ωt)，則（20 分）： 試將此旋轉電機空氣隙中所產生的總旋轉磁場強度以數學式完整表示之。 而此旋轉磁場的轉動方向為順時針或逆時針？

三相變頻器 (three-phase inverter) 經常被應用做為電動機的變速控制，且能達到相當 良好的性能。 試繪出三相變頻器的主電路圖。（5 分） 試簡要說明此變頻器的基本原理。（10 分） 試舉出三個應用實例，說明三相變頻器在日常生活或工業界的實際應用場所。（5 分）