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地特三等申論題 107年 [電力工程] 電路學

第 一 題

📖 題組:
三、圖(三)為負載不相同的三相電路,計算圖(三)中線電流: (一) Ia。(5 分) (二) Ib。(5 分) (三) Ic。(5 分) (四)負載總實功率。(10 分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

Ia。(5 分)

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  1. 觀察電路為無傳輸線阻抗的 Δ-Δ 系統,可直接由電源端判讀出負載端的各相電壓(注意極性標示,此為逆相序系統)。
  2. 利用歐姆定律 I = V/Z 算出與節點 A 相關的負載端相電流 I_AB 與 I_CA。
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【解題關鍵】利用克希荷夫電流定律(KCL)分析 Δ 接負載節點,線電流等於流出相電流減去流入相電流,即 $\mathbf{I}a = \mathbf{I}{AB} - \mathbf{I}_{CA}$。 【解答】 計算:

小題 (二)

Ib。(5 分)

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本題為不平衡的三相 Δ-Δ 系統分析。首先藉由電源側的電壓極性與角度,確認線電壓(負載的相電壓)。接著利用歐姆定律計算出與節點 B 相連的兩個 Δ 負載支路電流(相電流 I_AB 與 I_BC),最後運用克希荷夫電流定律 (KCL) 求得流入該節點的線電流 I_b。

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【解題關鍵】利用電源線電壓求出負載 Δ 支路的相電流,再藉由節點 B 的克希荷夫電流定律(KCL)求得線電流 I_b。 【解答】 已知:

小題 (三)

Ic。(5 分)

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面對不平衡 Δ 接負載,應先確認施加於負載端的線電壓。欲求線電流 Ic,關鍵在於先以歐姆定律求出流入與流出節點 C 的相電流(IBC 與 ICA),最後利用克希荷夫電流定律 (KCL) 的相量關係(Ic = ICA - IBC)即可解得。

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【解題思路】利用克希荷夫電流定律 (KCL) 於負載端節點 C,藉由求出相電流 $\mathbf{I}{CA}$ 與 $\mathbf{I}{BC}$,以 $\mathbf{I}c = \mathbf{I}{CA} - \mathbf{I}_{BC}$ 相量相減求得線電流。 【詳解】 已知:

小題 (四)

負載總實功率。(10 分)

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先觀察電路架構為不平衡的 Delta-Delta 連接,並確認各相負載元件的物理性質。由於純電感與純電容不消耗平均功率(實功率),故總實功率僅由接在 C-A 相間的 10 Ω 電阻所消耗,直接利用電壓有效值的平方除以電阻即可快速求解。

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【解題關鍵】負載的總實功率僅由純電阻元件消耗,純電容與純電感不消耗實功率,直接計算電阻負載上的功率即可。 【解答】

  1. 判斷負載性質:

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