普考申論題
107年
[電力工程] 電工機械概要
第 一 題
📖 題組：
有一部三相 Y-接隱極式（Non-salient pole）同步發電機，600 V, 4-pole, 60 Hz，其 Ra = 0, Xs = 10 Ω/phase。將其接至 600 V 無窮匯流排：
有一部三相 Y-接隱極式（Non-salient pole）同步發電機，600 V, 4-pole, 60 Hz，其 Ra = 0, Xs = 10 Ω/phase。將其接至 600 V 無窮匯流排：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
供給 P = 25 kW, Q = 0 kVAR 至電源，求此時之激磁電壓 Ef = |Ef|∠δf。（8 分）
思路引導 VIP
這是同步發電機連接無窮匯流排的經典題型。首先畫出單相等效電路：激磁電壓 $\tilde{E_f}$ 經過同步電抗 $jX_s$ 連接到端電壓 $\tilde{V_\phi}$。解題步驟：
- 相電壓基準：題目給的 600V 是線電壓，Y接必須除以 $\sqrt{3}$ 變為相電壓。設 $\tilde{V_\phi} = 600/\sqrt{3} \angle 0^\circ$ 作為參考相位。
小題 (二)
如改供給 P = 25 kW, Q = 10 kVAR，重求新的磁化電壓及功率角（Ef∠δf）。（8 分）
思路引導 VIP
分析架構與(一)完全相同，唯一的差別在於負載加入了無效功率 $Q = 10$ kVAR。這代表發電機現在不僅提供實功，還要提供落後無效功率（過激磁狀態）。重新計算複數電流：$S_\phi = (25000 + j10000) / 3$，求出帶有負角度的電流 $\tilde{I_a}$。然後再次代入 $\tilde{E_f} = \tilde{V_\phi} + \tilde{I_a}(jX_s)$，注意實部和虛部的加法，最後轉極座標。
小題 (三)
此激磁式同步發電機與永磁式同步發電機之基本差異為何？（4 分）
思路引導 VIP
這是一題概念比較題。從名稱就能看出核心差異：「轉子磁場的來源」。激磁式（Wound-Rotor）是靠轉子繞組通入直流電產生磁場；永磁式（PMSG）是靠轉子上的永久磁鐵產生磁場。由此核心差異延伸出三個比較面向：1. 磁場可控性（激磁式可調無效功率/電壓，永磁式不可）。 2. 效率與構造（激磁式有銅損、需滑環電刷，永磁式效率高且無刷免維護）。 3. 成本與極限（永磁體成本高且有高溫退磁風險）。列出這幾點即可拿滿分。