高考申論題
110年
[電力工程] 電機機械
第 五 題
📖 題組:
一部三相、460 V、60 Hz、4 極、Y 接線感應電動機有以下等效到定子側的單相等效電路參數,包含鐵芯損失的總旋轉損失為 1 kW。 R1=0.3 Ω,R2=0.3 Ω,X1=1.0 Ω,X2=1.0 Ω,XM=25 Ω 若此感應電動機操作轉差率為 3%,試計算:(每小題 5 分,共 25 分) (一)轉子轉速多少 rpm? (二)轉子感應電流頻率多少 Hz? (三)定子電流與功率因數(power factor)。 (四)轉子輸出轉矩多少 kg-m? (五)感應電動機效率。
一部三相、460 V、60 Hz、4 極、Y 接線感應電動機有以下等效到定子側的單相等效電路參數,包含鐵芯損失的總旋轉損失為 1 kW。 R1=0.3 Ω,R2=0.3 Ω,X1=1.0 Ω,X2=1.0 Ω,XM=25 Ω 若此感應電動機操作轉差率為 3%,試計算:(每小題 5 分,共 25 分) (一)轉子轉速多少 rpm? (二)轉子感應電流頻率多少 Hz? (三)定子電流與功率因數(power factor)。 (四)轉子輸出轉矩多少 kg-m? (五)感應電動機效率。
📝 此題為申論題,共 5 小題
小題 (五)
感應電動機效率。
思路引導 VIP
效率 = Pout / Pin。Pin 需考慮總三相輸入功率(√3 * VLL * IL * PF)。Pout 已於上題算出。
小題 (一)
轉子轉速多少 rpm?
思路引導 VIP
轉速計算是感應機的第一步。先利用公式 ns = 120f/P 計算同步轉速,再利用轉差率(slip, s)公式 nr = (1-s)ns 求出實際轉速。
小題 (二)
轉子感應電流頻率多少 Hz?
思路引導 VIP
轉子頻率(fr)是由轉差率決定的,公式為 fr = s * f。
小題 (三)
定子電流與功率因數(power factor)。
思路引導 VIP
這需要解等效電路。首先算出轉子側支路的阻抗(R2/s + jX2),然後與激磁支路(jXM)並聯,最後加上定子阻抗(R1 + jX1)。總輸入電壓除以總阻抗即為定子電流。注意三相系統中,單相計算使用相電壓(Vp = 460 / √3)。
小題 (四)
轉子輸出轉矩多少 kg-m?
思路引導 VIP
轉矩計算流程:先算氣隙功率(Pag),再求轉換功率(Pconv),扣除旋轉損耗得到輸出功率(Pout),最後除以轉子角速度(ωr)。本題要求 kg-m,需注意單位轉換(1 kg-m ≈ 9.806 N-m)。