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高考申論題 109年 [電力工程] 電機機械

第 一 題

📖 題組:
一部300 hp,440 V,560 A,800 r/min 分(並)激式直流電動機,其測試之資料如下: 轉子堵住試驗: VA = 15 V 扣除電刷電壓, IA = 500 A, VF = 440 V, IF = 7.6 A 無載運轉: VA = 440 V 包含電刷電壓, IA = 23.1 A, IF = 7.5 A, n = 800 r/min (其中VA:電樞電壓,IA:電樞電流,VF:激磁電壓,IF:激磁電流,n:轉速) 假設電刷壓降2 V,鐵損是在電樞電壓等於滿載下之電樞電壓下求得,雜散損失為滿載時之1%,試求額定滿載時:
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

輸入功率。(5分)

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本題測驗最基礎的電功率計算。首先要清楚「額定滿載」時,電機的端電壓與總電流為何。題目給定的「440 V, 560 A」即為額定輸入電壓與額定滿載線電流。直接將兩者相乘即可得到輸入功率。不需要用到後面的測試數據。

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【考點分析】 本題考查直流電動機額定輸入功率之基本計算。 【理論/法規依據】

小題 (二)

輸出功率。(10分)

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求輸出功率,必須用輸入功率扣除各項損失。這是一道典型的「損失分離(Loss segregation)」題型。步驟如下:1. 由堵住試驗求得電樞電阻 $R_A$;2. 由無載試驗計算無載輸入,扣除無載銅損與電刷損,求出旋轉損失(鐵損+機械損);3. 進入滿載條件,計算滿載的電樞電流 $I_A$;4. 計算滿載時的電樞銅損、場銅損、電刷損及旋轉損;5. 根據題目「雜散損為滿載時之1%」(通常指滿載輸出功率的1%)列出功率平衡方程式 $P_{in} = P_{out} + \Sigma P_{loss} + P_{stray}$,解方程式求出 $P_{out}$。

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【考點分析】 考查直流電機試驗數據的解讀、各項內部損失的計算(銅損、電刷損、旋轉損),以及功率平衡方程式的應用。 【理論/法規依據】

小題 (三)

效率。(5分)

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效率的定義就是輸出功率除以輸入功率。這題是前兩小題的總結,只要前面的 $P_{in}$ 和 $P_{out}$ 算對,這題直接代入公式即可。記得化為百分比。

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【考點分析】 考查電機效率之基本定義與計算。 【理論/法規依據】

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