地特三等申論題
110年
[電力工程] 電機機械
第 一 題
磁路結構示意如圖(一)所示,鐵心的截面積為 9 cm²、平均長度為 50 cm、相對導磁係數為 200,線圈編號 1 的匝數 N₁ 為 100 匝,線圈編號 2 的匝數 N₂ 為 200 匝,忽略線圈的漏磁及鐵心磁飽和。計算線圈編號 1 及編號 2 的自感及互感。若線圈編號 1 的電流 i₁(t) = 2sin(2000t) A,計算線圈編號 2 的開路端電壓 v₂ 時間函數。(註:真空的導磁係數為 4π×10⁻⁷ H/m)(20 分)
📝 此題為申論題
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解答本題需先建立等效磁路模型。第一步務必將截面積與長度轉換為標準公制單位(公尺),代入磁阻公式計算出等效磁阻。接著利用電感與磁阻的關係式求得自感與互感,最後應用法拉第電磁感應定律(v = M*di/dt),將電流函數求導即可得到次級線圈的感應電壓時間函數。
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【解題思路】本題核心在於磁路模型的量化分析。首先求出鐵心的等效磁阻,再利用電感與匝數、磁阻之關係式計算自感與互感;最後依據法拉第電磁感應定律,利用互感及一次側電流的時間變化率推導二次側開路電壓。 【詳解】 已知條件整理:
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