104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題

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104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號:21760 等 別: 高考二級

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。

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。

請以黑色鋼筆或原子筆在申論試卷上作答。

(請接背面)

全一張

(正面)

一、如圖一所示之電磁裝置:

其鐵心之φ ↔i特性若以磁滯迴線表之,以及以磁化特性曲線近似表之,分別繪 出其激磁支路等效電路。激磁電壓之頻率提高時,磁滯迴線之形狀如何改變。

(6 分)

鐵心之相對導磁係數

μ

r = 2500

μ

0 = 4

π

×107 H/m,鐵心截面積為4cm×4cm, 鐵心磁路平均長度為40 cm,如所需之磁化電感為 10 mH,求線圈匝數 N。(6 分)

如鐵心具有一氣隙,長度為g =2mm,忽略鐵心之磁阻,如所需之磁化電感亦為 10 mH,求線圈匝數 N。(6 分)

+ -(t)

v

) φ(t )

(t i

二、如圖二所示之它激直流馬達,其運轉於 1000 rpm 下之旋轉損失為 500 W:

求此馬達之效率。(5 分)

求此馬達之輸出轉矩Tout(N-m)。(5 分)

繪出直流至直流轉換器(DC-DC converter),提供Vt以使此馬達具正反轉及再生 煞車功能。(5 分)

繪出它激直流馬達與差複激直流馬達之

ω

mIa於同一圖中;繪出它激直流 發電機與差複激直流發電機之VtIa於同一圖中。(5 分)

圖一

圖二

Tout

ωm

Ea Vt

(100V) Ia(100A)

Ra(0.05Ω)

Lf

Rf

(10Ω)

If(5A) Pa

It

+ + +

- - -

(50V)Vf

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104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號:21760 等 別: 高考二級

類 科: 電力工程 科 目: 電機機械

全一張

(背面)

三、有一單相變壓器10 kVA, 2000/100 V, 60Hz:

其於額定頻率及額定電壓下之鐵損為 100 W,而於(1/4)額定負載及單位功率因 數下之效率為 0.956,求其額定負載下之銅損。(5 分)

求功率因數

cos θ = 1 . 0

下之最大效率

η

max。(5 分)

將此傳統變壓器接成 2000 V/2100 V 之自耦變壓器,求其額定功率。(3 分)

一個Δ−Y接三相四線式配電系統,其二次側之三個單相迴路供給相同之非線性 負載,如ia = 20sin2

π

60t +5sin2

π

180t(A),求流於中性線上之電流。(3 分)

四、一 部 三 相 線 繞 式 感 應 馬 達 (460 V, 6-pole, 60 Hz),其轉子之相線圈電阻為 Ω

2 .

2′ =0

R ,轉子短路下,供給 100 N-m 之定轉矩負載,運轉於 1140 rpm,忽略旋 轉損失。

此馬達於市電三相電源額定電壓及頻率(460 V, 60 Hz)供電下,求外加之轉子相 線圈電阻R2e,以使轉速成為 1000 rpm,並求此時之氣隙功率。(8 分)

此馬達以變頻器供電運轉於 1140 rpm,如含 5 次諧波電流,求其轉差率s5,電磁 產生轉矩為正或負。(3 分)

繪出此馬達於下列條件下之轉矩-轉速(Tn)特性曲線於同一圖中:

(460 V, 60 Hz);(230 V, 30 Hz);(460 V, 90 Hz)。(6 分)

此馬達以原動機驅動其轉子當成變頻發電機,轉子線圈經滑環輸出變頻之電壓,

如定子電樞激勵之市電三相電源為 f1 =60Hz,輸出頻率欲為 f2 =20Hz,求原動 機之驅動速度(rpm)。(3 分)

五、感應機及同步機於定子及轉子結構上有何差異?(4 分)

有一工廠具有兩部感應馬達,每部操作於4.4 kV/60 Hz, 500 kVA, 400 kW, 300 kVAR。

其中一部換成4.4 kV/60 Hz, 2-pole, 450 kVA 之隱極式(Non-salient pole)同步馬達,

輸出相同之實功,虛功可調,在額定 450kVA 下,求此工廠之最佳功率因數。

此同步馬達為 Y-接,Ra =0, Xs =15Ω/phase ,求此時之激磁電壓Ef = Ef

δ

f

(8 分)

如令此同步馬達之輸出實功相同,但功率因數為 1,求此時之激磁電壓Ef = Ef

δ

f

(4 分)

何謂直流無刷馬達(Brushless DC motor, BDCM)。(4 分)

六、有一步進馬達:4-相,定子齒數Ns =8,轉子齒數Nr = 6:求步進角;如時鐘 脈波之頻率為 600 Hz,採全步驅動方式,求轉子轉速為多少 rpm。(6 分)

數據

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參考文獻

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