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moea_joint_essay 102年 [電機] 電力系統與電機機械、電磁學

第 一 題

📖 題組:
某用戶有兩負載,分別為 Z1 = 5.5 + j 11 Ω及 Z2 = 55 Ω,並聯後由單相 60 Hz、220 V (R.M.S)之電源供電。(請計算至小數點後 2 位,以下四捨五入)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

求該用戶用電之功率因數(power factor) ?(5 分)

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利用各負載之阻抗求出電流及視在功率,將實功與虛功相加計算出總功率,並得出整體的功率因數。

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  1. 總電壓 V = 220∠0° V。
  2. I1 = V / Z1 = 220 / (5.5 + j11) = 220 / (12.3∠63.43°) = 17.89∠-63.43° A = 8 - j16 A。
  3. I2 = V / Z2 = 220 / 55 = 4 A。

小題 (二)

如欲將該用戶之功率因數改善為 0.8(落後),求應並聯多少電容值(μF)之電容器? (5 分)

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先計算改善前之實功(P)及虛功(Q),並依據目標功率因數求出新的虛功,兩者之差即為電容器須提供的虛功。

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  1. 原實功 P = V * I_total * cos(θ) = 220 * 20 * 0.6 = 2640 W。
  2. 原虛功 Q_old = V * I_total * sin(θ) = 220 * 20 * 0.8 = 3520 VAR。
  3. 目標 pf = 0.8 落後,對應之視在功率 S_new = P / 0.8 = 3300 VA。

小題 (三)

求該用戶功率因數改善後較改善前之用電電流大小增加或減少多少? (5 分)

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比較改善前與改善後的總視在電流大小即可。

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  1. 改善前電流大小:|I_total| = 20 A。
  2. 改善後視在功率 S_new = 3300 VA,新電流大小:|I_new| = S_new / V = 3300 / 220 = 15 A。
  3. 減少之電流大小 = 20 - 15 = 5 A。

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