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地特四等申論題 110年 [電力工程] 電工機械概要

第 一 題

📖 題組:
某廠牌的雙繞組單相桿上變壓器,規格為: 60 Hz、37.5 kVA、11.4 kV/220V。作開路試驗時,於額定電壓下測得實功率消耗為 Poc=600 W;作短路試驗時,於額定電流下測得實功率消耗為 Psc=550 W。若使用 2 部上述之單相變壓器以 V-V 連接,從三相 11.4 kV 電源供應 220 V 之三相負載。
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

繪出電路圖。(5分)

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看到 V-V 連接,應聯想到以兩部單相變壓器構成「開三角形(Open-Delta)」接法。繪圖時務必標示出高壓側(11.4 kV)與低壓側(220 V)的三相電源/負載端點、變壓器繞組的連接方式,以及兩部變壓器的共接點(通常設為中間相 B/b)。

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【解題關鍵】明確繪出兩部單相變壓器於一次側與二次側的開三角形(Open-Delta)接線,並正確標示電壓與端點。 【解答】 本題為繪圖題,標準 V-V 接線電路圖應包含下列要素與對應之文字示意:

小題 (二)

計算此變壓器組的 kVA 容量。(5分)

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看到 V-V 接線,應立即聯想到其三相總容量為單部變壓器額定容量的根號 3 倍(√3 倍)。題目給定的開路與短路測試實功率為計算效率或電壓調整率之用,本小題只需取單台容量 37.5 kVA 代入公式 S_V = √3 × S_1φ 即可求得解。

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【解題關鍵】V-V 接線之變壓器組總容量為單部變壓器額定容量的 √3 倍。 【解答】 計算:

小題 (三)

此變壓器組供應功率因數 0.8 落後的額定負載時,計算其效率。(10分)

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看到 V-V 結線,首要想到其總額定容量為單台變壓器的 √3 倍,且在供應額定負載時,兩台變壓器皆流過額定電流。接著釐清開路試驗測得鐵損、短路試驗測得滿載銅損,將兩台的損失加總後,代入效率公式即可求解。

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【解題關鍵】V-V 結線之額定容量公式 ($S_{VV} = \sqrt{3}S_{1\phi}$) 及變壓器效率公式 ($\eta = \frac{P_{out}}{P_{out} + P_i + P_c} \times 100%$)。 【解答】 計算:

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