高考申論題
105年
[電力工程] 電機機械
第 一 題
📖 題組：
三、(一)有一單相變壓器 10 kVA, 2200/220 V, 60 Hz，其最大效率 η max = 0.9715 發生在功因 cos θ = 1 及 68.2% 額定負載下，求：(a)鐵損 Pc；(b)額定負載下之銅損 Pcu；(c)於功因 cos θ = 0.6 落後及 75% 額定負載下之效率。（14 分） (二)請敘述圖三所示之變壓器於開關 SW 投入加壓以及開關 SW 打開除壓時之暫態產生情形。（6 分）
三、(一)有一單相變壓器 10 kVA, 2200/220 V, 60 Hz，其最大效率 η max = 0.9715 發生在功因 cos θ = 1 及 68.2% 額定負載下，求：(a)鐵損 Pc；(b)額定負載下之銅損 Pcu；(c)於功因 cos θ = 0.6 落後及 75% 額定負載下之效率。（14 分） (二)請敘述圖三所示之變壓器於開關 SW 投入加壓以及開關 SW 打開除壓時之暫態產生情形。（6 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
有一單相變壓器 10 kVA, 2200/220 V, 60 Hz，其最大效率 η max = 0.9715 發生在功因 cos θ = 1 及 68.2% 額定負載下，求：(a)鐵損 Pc；(b)額定負載下之銅損 Pcu；(c)於功因 cos θ = 0.6 落後及 75% 額定負載下之效率。（14 分）
思路引導 VIP
本題涉及變壓器效率計算與損耗分析。核心考點是「最大效率條件」：當變動損耗（銅損）等於固定損耗（鐵損）時，效率最大。考生須先利用最大效率點的數據計算出鐵損，再推導出全載銅損。最後，代入不同負載率與功因的公式求效率。
小題 (二)
請敘述圖三所示之變壓器於開關 SW 投入加壓以及開關 SW 打開除壓時之暫態產生情形。（6 分）
思路引導 VIP
這題考查變壓器的開關暫態，特別是「湧浪電流」（Inrush Current）與「感應高壓」。考慮磁路飽和與能量釋放。投入開關時，磁通的變化受法拉第定律限制，若投入瞬間電壓為零，磁通會偏移至飽和區；打開開關時，電感電流不能突變，會產生高感應電壓。
變壓器效率與損耗計算
💡 掌握最大效率發生條件與損耗隨負載變化的比例關係。
🔗 變壓器效率分析流程
- 1 判定最大效率點 — 利用 Pc = x^2 * Pcu 關係求得總損耗
- 2 分離損耗參數 — 求出固定鐵損及額定滿載銅損各別數值
- 3 調整負載參數 — 依新負載率 x 及功因計算該負載下之銅損
- 4 代入效率公式 — 計算輸出/輸入功率比值，求得最終效率
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🔄 延伸學習：延伸學習：了解損耗如何影響變壓器運作溫升與電力系統節能規劃。
