年公務人員高等考試三級考試試題

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103年公務人員高等考試三級考試試題 代號:26570 類 科: 電力工程

科 目: 電機機械

考試時間: 2 小時 座號:

※注意: 可以使用電子計算器,須詳列解答過程。

不必抄題,作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上,於本試題上作答者,不予計分。

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一、一個簡單的單相系統藉由二台單相變壓器順序串接後組成,其等效電路(各台變壓 器的串聯阻抗標么值均以該變壓器自身之額定量為基準)及相關電路參數如下圖所 示,若電路中變壓器的鐵損與所需的激磁電流均甚小而可以忽略的話,則試求出本 電路中由電源 Vs所提供的總功率 Ss為多少(請標示正確之單位)?(25 分)

二、以一台額定為 2.0 kW 之直流並激式(Shunt excited)電動機而言,可以透過改變激 磁電流或是電樞線圈輸入電壓的大小來達到控制速度的目的。若該電動機之磁場電 阻為 250 Ω,電樞電阻為 0.5 Ω,輸入端電壓為 125 V,且轉軸連接一額定功率之機 械負載時,此電動機的轉速將為 1494 rpm(轉/分)。假設轉軸之摩擦及風阻等機械 損失可以忽略,試問此電動機在輸出額定負載時的電樞電流為多少 A?(15 分)若 希望在輸出額定負載時能夠將電動機的轉速提升為 1500 rpm,試問此時應將輸入端 電壓自原有之 125 V 調整為多少 V?(10 分)

三、一台三相四極,380 V, 60 Hz, 22 kW 之感應電動機具有以下的等效電路參數(等效 至定子側):rs = 0.35 Ω,rr'= 0.35 Ω,xs = 0.8 Ω,xr'= 0.8 Ω,xm = 600 Ω,且可忽略 其鐵心及轉動機械損失。當供應額定電壓及頻率之電源至此電動機時,試求此感應 電動機之啟動定子電流大小?(15 分)若將此一感應機應用至風力發電系統,並透 過齒輪組帶動使其轉速達到 1890 rpm(端電壓仍維持額定值),則此時的定子線圈 輸出之三相實功率為多少 W?(10 分)

四、將一個 208 V, 60 Hz 且每相等效同步電抗為 0.88 Ω 之三相同步發電機連接至負載側 並提供額定電壓時,該同步機將可提供 9 kW,功率因數為 0.9 滯後的輸出(假設定 子線圈電阻遠小於同步電抗,而電機之激磁場、機械與鐵芯損失亦可以忽略)。試 求此時該同步發電機之電壓調整率(15 分)及效率(10 分)各為多少%?

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