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普考申論題 109年 [電力工程] 電工機械概要

第 二 題

📖 題組:
一部三相Y接同步發電機之內部生成電壓EA為14 kV,端電壓VT為13 kV,同步電抗為5 Ω,電樞電阻忽略不計。試求: (一)若發電機之轉矩角δ = 18°,此時發電機的輸出功率MW。(10分) (二)發電機的功率因數。(5分) (三)繪出此情形之相量圖。(10分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (二)

發電機的功率因數。(5分)

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功率因數 PF 為 $\cos \theta$,其中 $\theta$ 是 $V_\phi$ 與 $I_a$ 的夾角。我們需要利用相量公式:$E_A = V_\phi + I_a(jX_s)$ 來反推 $I_a$。1. 設定 $V_\phi$ 為參考相量(角度 0)。2. $E_A$ 角度為 $18^circ$。3. 解出 $I_a$。4. 求 $I_a$ 相位角的餘弦值。

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【考點分析】 同步發電機相量運算與功率因數定義。 【理論/法規依據】

小題 (一)

若發電機之轉矩角δ = 18°,此時發電機的輸出功率MW。(10分)

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同步發電機的輸出功率公式是重點。要注意:1. 題目給的是「線電壓」還是「相電壓」?(通常給線電壓,需轉為相值)。2. 發電機是三相,公式中要有 3 倍。3. 轉矩角 $\delta$ 是 $E_A$ 與 $V_phi$ 之間的夾角。

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【考點分析】 同步發電機功率傳輸方程式。 【理論/法規依據】

小題 (三)

繪出此情形之相量圖。(10分)

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繪製相量圖需標出四個關鍵量:$V_\phi$, $E_A$, $I_a$, 以及壓降 $jI_a X_s$。1. 以 $V_\phi$ 水平向右。2. $E_A$ 長度稍長,領先 $V_\phi$ 角度 $18^circ$。3. $I_a$ 繪於 $V_\phi$ 下方(角度很小)。4. 標出 $jI_a X_s$ 垂直於 $I_a$ 方向且連接 $V_\phi$ 末端與 $E_A$ 末端。

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【考點分析】 同步發電機相量圖繪製(忽略電樞電阻)。 【分析與論述】

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