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普考申論題 108年 [電力工程] 輸配電學概要

第 一 題

📖 題組:
有一具工廠的主變壓器 1500 kVA,其鐵損為 30 kW,滿載銅損為 90 kW,某日的負載狀態為滿載 16 小時、3/4 負載 4 小時、1/2 負載 4 小時,假設負載功率因數為 1.0,試求:
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

此變壓器的全日效率。(10 分)

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全日效率評估的是一整天的能量轉換效率。核心觀念是:1. 鐵損是固定損耗,只要變壓器加電壓,一天 24 小時都存在;2. 銅損是變動損耗,與「負載率的平方」成正比。依時間區段分別計算出總輸出電能、總鐵損電能與總銅損電能,最後代入效率公式:總輸出 / (總輸出 + 總鐵損 + 總銅損)。

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【考點分析】 變壓器損耗計算(鐵損與銅損之差異)與全日效率(All-Day Efficiency)評估。 【理論/法規依據】

小題 (二)

請繪出變壓器的等效電路。(5 分)

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這是一道畫圖題。需畫出變壓器的「精確等效電路」或「折算至一次側的 T 型等效電路」。關鍵元件包含:一次側電阻與漏電抗、激磁支路(鐵損電阻並聯激磁電抗)、理想變壓器、二次側電阻與漏電抗。畫完後,務必標明每個符號所代表的物理意義,才能拿滿分。

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【考點分析】 變壓器的內部物理特性與集總參數等效電路模型之對應關係。 【理論/法規依據】

小題 (三)

請繪出三相感應電動機的等效電路,並說明其與變壓器等效電路間的差異。(10 分)

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感應電動機(IM)在電氣原理上相當於一個「二次側短路且含有氣隙」的旋轉變壓器。因此其單相等效電路外觀與變壓器極為相似。畫出 IM 轉移至定子側的等效電路後,要針對三個核心差異進行說明:1. 負載的性質(虛擬機械阻抗 vs 實體電氣阻抗);2. 氣隙造成的影響(激磁電流大,Xm小);3. 漏磁現象差異(IM 漏抗大)。

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【考點分析】 感應電動機之單相等效電路模型及其與變壓器模型之物理意義比較。 【理論/法規依據】

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