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普考申論題 114年 [電力工程] 電工機械概要

第 一 題

📖 題組:
一、一單相變壓器的二次側電壓為 Vs(t)=155.6 sin377t V,匝數比為 200:100。如果二次側的電流為 Is=14.1 sin(377t-30°) A,且此變壓器參考至一次側的阻抗為 Req=0.2 Ω,Xeq=0.8 Ω,其激磁並聯分支忽略不計,試求: (一)一次側電流 Ip。(10 分) (二)一次側電壓 Vp。(15 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

一次側電流 Ip。(10 分)

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本題測驗理想變壓器的基本變頻與變流原理。在忽略激磁電流的情況下,一次側與二次側的電流與匝數成反比關係,直接應用安培環流定律推導之關係式 N1×Ip = N2×Is,將二次側電流除以匝數比即可求出一次側電流瞬時式。

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【解題關鍵】忽略激磁電流時,變壓器一、二次側電流與匝數成反比(Ip = Is / a)。 【解答】 計算:

小題 (二)

一次側電壓 Vp。(15 分)

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本題重點在於變壓器的等效電路與相量分析。看到題目給定瞬時式,應先將電壓與電流轉為相量形式(有效值與相角),接著利用匝數比將二次側電壓與一次側電流換算至同一側。最後依據等效電路模型,使用克希荷夫電壓定律(KVL)求得一次側電壓 $V_p$,並轉換回瞬時方程式。

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【解題關鍵】將瞬時式轉為相量(有效值)形式,利用變壓器匝比換算等效至一次側後,代入 KVL 電壓方程式 $V_p = aV_s + I_p Z_{eq1}$ 求得。 【解答】 計算:

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