高考申論題
105年
[電力工程] 電機機械
第 二 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 (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。
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。
變壓器開關暫態分析
💡 分析開關投入引發的激磁湧浪電流及切斷產生的感應高壓。
| 比較維度 | 開關投入 (Closing) | VS | 開關打開 (Opening) |
|---|---|---|---|
| 主要現象 | 激磁湧浪電流 | — | 感應高電壓與電弧 |
| 觸發因素 | 投入瞬間電壓相位 | — | 電流變化率 di/dt |
| 物理成因 | 磁通偏移導致磁飽和 | — | 電感儲能瞬間釋放 |
| 影響對象 | 保護電驛、電力品質 | — | 繞組絕緣、開關接點 |
💬投入需防湧浪電流誤跳脫，打開需防高壓損傷絕緣。
