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高考申論題 105年 [航空器維修] 航空器電氣系統

第 一 題

📖 題組:
大型客機的交流電源供應方式與架構,試問: (一)試繪出交流電源系統架構圖,並說明交流電源的規格包括電壓、頻率、單相、三相、相位與接線方式等。(8 分) (二)客機的交流電源是如何產生?有那些發電機組或設備,可以供應交流電力?並說明其任務。(7 分) (三)這些交流發電機組如何控制電壓和頻率?(說明使用了那些設備來調節電壓和頻率?)(7 分) (四)交流電源與直流電源相互間供應的關係是如何?(可以繪圖說明)(8 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

試繪出交流電源系統架構圖,並說明交流電源的規格包括電壓、頻率、單相、三相、相位與接線方式等。(8 分)

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看到此題,首先應聯想到傳統大型民航機(如 B737/B777、A320)的標準交流電源規格:115V/200V、400Hz、三相四線式 Y 型接法。繪圖時需掌握核心的對稱式雙匯流排架構,包含主發電機、APU、外部電源及匯流排聯結斷路器(BTB),並清楚解釋中性點接地對飛機減重的工程意義。

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【破題】 大型客機之交流電力系統為全機供電網路之骨幹,為兼顧大功率傳輸與設備輕量化,主流標準採用 115/200 VAC、400 Hz 的三相交流電源系統。 【論述】

小題 (二)

客機的交流電源是如何產生?有那些發電機組或設備,可以供應交流電力?並說明其任務。(7 分)

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看到此題,考生應首先聯想現代大型客機(如B777/A330等)的交流電源產生原理(機械能轉電能),並分類列舉主要交流電源來源:主引擎驅動發電機(IDG/VFSG)、輔助動力單元(APU)、外部電源(GPU)及緊急備援設備(RAT、Inverter)。解題時應清楚敘明各設備在不同情境(正常飛行、地面整備、緊急失效)下的供電任務,以展現對航空冗餘設計的理解。

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【破題】 現代大型客機的交流電源主要透過航空發動機的機械能轉換為電能來產生,並由多個獨立且具備冗餘設計的發電機組或設備共同供應,以符合 FAA/EASA 規範,確保飛行各階段的電力需求與適航安全。 【論述】

小題 (三)

這些交流發電機組如何控制電壓和頻率?(說明使用了那些設備來調節電壓和頻率?)(7 分)

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看到這題,首先應將問題拆解為「電壓控制」與「頻率控制」兩大核心。電壓控制需聯想到發電機控制單元(GCU)透過調節激磁電流來實現;頻率控制則需說明發電機轉速的控制機制,包含傳統的恆速傳動裝置(CSD)/整體驅動發電機(IDG),以及現代客機採用的變頻發電機(VFG)架構。

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【破題】 航空交流發電機的輸出品質至關重要,其電壓與頻率控制分別由激磁調節系統與轉速控制機構(或電力電子設備)負責,以確保輸出符合航空標準(如 115V / 400Hz)。 【論述】

小題 (四)

交流電源與直流電源相互間供應的關係是如何?(可以繪圖說明)(8 分)

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看到此題,應立即聯想航空電力系統的轉換元件:變壓整流器(TRU)與靜態變流器(Static Inverter)。解題時須分述「正常狀況下 AC 如何轉 DC」以及「緊急狀況下 DC 如何轉 AC」,並強烈建議繪製簡單的方塊圖(Block Diagram)標示電力流向,以獲取滿分。

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【破題】大型客機的主電網通常為交流(AC)系統,直流(DC)電力主要由交流電力轉換而來;但在緊急狀態下,直流電瓶亦可逆向提供關鍵的交流電力,兩者透過轉換設備形成互補與備援關係。 【論述】 一、交流轉換為直流(AC to DC)— 正常供電模式

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