Asas Kejuruteraan Elektrik: pek ulang kaji kilat

Lembaran formula, langkah kaedah utama untuk setiap topik dan 16 soalan latihan, dengan penyelesaian penuh di bahagian belakang.

Soalan baharuKembali ke kursus

Dalam tetingkap cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan pada peranti anda.

1Formula dan kaedah

Perintang bersiri & selari

Perintang bersiri
Req = R1 + R2 + …
Perintang selari
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + …
Dua secara selari
Req = R1R2 / (R1 + R2)
Hukum Ohm
V = I·R
Kuasa
P = V·I = I²R = V²/R

Kaedah

  1. Mulakan di hujung rangkaian yang paling jauh daripada terminal.
  2. Gabungkan perintang secara bersiri dengan menambahnya, dan perintang secara selari dengan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …
  3. Lukis semula litar selepas setiap langkah.
  4. Ulang sehingga tinggal satu perintang antara terminal.

Analisis nod

Hukum arus Kirchhoff
ΣIin = ΣIout
Arus cabang
I = (Va − Vb)/R
Nod rujukan
Vground = 0

Kaedah

  1. Pilih nod rujukan (bumi) dan labelkan voltan nod yang lain.
  2. Tulis hukum arus Kirchhoff pada setiap nod yang tidak diketahui: arus yang meninggalkan melalui setiap cabang sama dengan arus yang masuk.
  3. Ungkapkan setiap arus cabang sebagai (Va − Vb)/R.
  4. Selesaikan sistem persamaan, kemudian cari sebarang arus yang anda perlukan.

Thévenin & Norton

Voltan Thévenin
Vth = Vopen circuit
Rintangan Thévenin
Rth: semua sumber dimatikan, dilihat dari a–b
Arus Norton
IN = Vth/Rth
Arus beban
IL = Vth/(Rth + RL)
Pemindahan kuasa maksimum
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)

Kaedah

  1. Keluarkan beban dan tandakan dua terminal a dan b.
  2. Cari voltan litar buka antara a dan b: inilah Vth.
  3. Matikan semua sumber bebas dan cari rintangan yang dilihat dari a–b: inilah Rth.
  4. Pasang semula beban pada litar setara: Vth bersiri dengan Rth.
  5. Untuk setara Norton, tukarkan: IN = Vth/Rth, dengan RN = Rth secara selari.

Fana RC & RL

Pemalar masa
τ = RC | τ = L/R
Sambutan
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
Kapasitor pada AT
litar buka; vC tidak boleh melompat
Induktor pada AT
litar pintas; iL tidak boleh melompat
Mantap
t ≈ 5τ

Kaedah

  1. Cari nilai awal sejurus selepas pensuisan: voltan kapasitor dan arus induktor tidak boleh melompat.
  2. Cari nilai akhir lama selepas pensuisan: kapasitor bertindak sebagai litar buka, induktor sebagai litar pintas.
  3. Cari pemalar masa: τ = RC atau τ = L/R, menggunakan rintangan yang dilihat oleh kapasitor atau induktor.
  4. Gunakan x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ.

Impedans AU & fasor

Impedans
ZR = R, ZL = jωL, ZC = 1/(jωC)
Frekuensi sudut
ω = 2πf
Magnitud dan sudut
|Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
Hukum Ohm fasor
V = I·Z

Kaedah

  1. Tukar frekuensi: ω = 2πf.
  2. Cari setiap reaktans: XL = ωL dan XC = 1/(ωC).
  3. Tambah impedans seperti perintang, dengan Z = R + jX.
  4. Cari magnitud |Z| = √(R² + X²) dan sudut φ = atan(X/R), kemudian gunakan hukum Ohm dengan fasor.

Kuasa AU & faktor kuasa

Kuasa nyata
P = V·I·cos φ
Kuasa reaktif
Q = V·I·sin φ
Kuasa ketara
S = V·I = √(P² + Q²)
Faktor kuasa
pf = cos φ = P/S
Kapasitor pembetulan
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(ωV²)

Kuasa tiga fasa

Sambungan Y
VL = √3·Vph, IL = Iph
Sambungan Δ
VL = Vph, IL = √3·Iph
Jumlah kuasa nyata
P = √3·VL·IL·cos φ = 3·Iph²·R
Kuasa ketara dan reaktif
S = √3·VL·IL, Q = P·tan φ
Kapasitor pembetulan
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(3ωV²)
Voltan merentasi setiap kapasitor
Δ: VL Y: VL/√3
Masukan motor
Pin = Pout/η

Pengubah

Nisbah belitan
a = N1/N2 = V1/V2
Nisbah arus
I1/I2 = N2/N1 = 1/a
Arus terlonggok
I = S/V
Impedans terrujuk
Z1′ = a²·ZL
Kehilangan kuprum pada beban separa
Pcu = x²·Pcu,fl
Kecekapan
η = x·S·pf/(x·S·pf + Pcore + x²·Pcu,fl)
Kecekapan maksimum
x = √(Pcore/Pcu,fl)

2Soalan latihan

1.Perintang bersiri & selariSederhana
R1​ = 5 ΩIR1​R3​ = 10 Ω+−V1​10 VR2​20 ΩAR4​2 ΩB

Cari arus IR1 yang dibekalkan oleh sumber, yang mengalir melalui R1.

V1 = 10 VR1 = 5 ΩR2 = 20 ΩR3 = 10 ΩR4 = 2 Ω
IR1 = A
2.Perintang bersiri & selariSukar
R1​ = 8 ΩR3​ = 15 ΩR5​ = 4 Ω+−V1​24 VR2​4 ΩAR4​5 ΩBR6​25 Ω

Cari rintangan setara Req yang dilihat oleh sumber V1.

V1 = 24 VR1 = 8 ΩR2 = 4 ΩR3 = 15 ΩR4 = 5 ΩR5 = 4 ΩR6 = 25 Ω
Req = Ω
3.Analisis nodSederhana
−+Vs​ = 10 VIs​4 AAR1​12 ΩR2​4 ΩB

Sumber voltan Vₛ antara A dan B mempunyai terminal + pada B, maka ia menjadikan VB − VA = Vₛ. Gunakan analisis nod dengan supernod untuk mencari voltan nod VB (diukur daripada bumi).

Is = 4 AVs = 10 VR1 = 12 ΩR2 = 4 Ω
VB = V
4.Analisis nodSukar
R1​ = 2 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​10 VR2​6 ΩAR4​3 ΩB0.05·VA​

Berlian itu ialah sumber arus dikawal voltan yang menolak arus 0.05·VA (dalam A, dengan VA dalam V) ke atas masuk ke nod B. Gunakan analisis nod untuk mencari voltan nod VB (diukur daripada bumi).

V1 = 10 VR1 = 2 ΩR2 = 6 ΩR3 = 2 ΩR4 = 3 Ωg = 0.05 A/V
VB = V
5.Thévenin & NortonSederhana
R1​ = 4 ΩR3​ = 6 Ω+−V1​9 VR2​6 ΩAab

Cari voltan Thévenin Vth yang dilihat dari terminal a–b.

V1 = 9 VR1 = 4 ΩR2 = 6 ΩR3 = 6 Ω
Vth = V
6.Thévenin & NortonSukar
R1​ = 3 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​15 VR2​6 ΩAIs​5 ABab

Cari arus Norton IN: arus yang mengalir dari a ke b jika terminal dilitar pintaskan.

V1 = 15 VIs = 5 AR1 = 3 ΩR2 = 6 ΩR3 = 8 Ω
IN = A
7.Fana RC & RLSederhana
+−Vs​15 Vt = 0R = 10 ΩL100 mHi(t)

Induktor tidak membawa arus sebelum suis ditutup pada t = 0. Cari tenaga W(∞) yang tersimpan dalam induktor setelah litar menjadi mantap, dalam mJ.

Vs = 15 VR = 10 ΩL = 100 mH
W(∞) = mJ
8.Fana RC & RLSukar
+−Vs​20 Vt = 0R = 1 kΩC220 µF+−vC​vC​(0) = 12 V

Sejurus sebelum suis ditutup pada t = 0, kapasitor menyimpan 12 V dengan polariti seperti yang ditunjukkan. Berapa lama masa yang diambil untuk vC mencapai 17.6 V? Cari t.

Vs = 20 VR = 1 kΩC = 220 µFvC(0) = 12 V
t = ms
9.Impedans AU & fasorSederhana
100 V1000 HzR = 50 ΩL = 50 mHC = 2.2 µF

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 100 V (rms), 1000 Hz. Cari sudut fasa φ impedans, dalam darjah (positif apabila arus ketinggalan daripada voltan).

V = 100 V (rms)f = 1000 HzR = 50 ΩL = 50 mHC = 2.2 µF
φ = °
10.Impedans AU & fasorSukar
12 Vf0​R = 20 ΩL = 5 mHC = 0.47 µF

Litar RLC siri digerakkan oleh sumber 12 V (rms) yang frekuensinya ditetapkan pada frekuensi resonans litar. Cari voltan rms VL merentasi induktor.

V = 12 V (rms)R = 20 ΩL = 5 mHC = 0.47 µF
VL = V
11.Kuasa AU & faktor kuasaSederhana
P = 38 kWQ = ?Sφ

Satu motor fasa tunggal mengambil 38 kW pada faktor kuasa 0.75 ketinggalan daripada bekalan 230 V. Cari kuasa reaktif Q yang diambilnya.

P = 38 kWpf = 0.75V = 230 V
Q = kvar
12.Kuasa AU & faktor kuasaSukar
P = 15 kWQ1​S1​φ1​QC​

Satu beban fasa tunggal mengambil 15 kW pada faktor kuasa 0.8 ketinggalan daripada bekalan 230 V, 50 Hz. Kapasitor yang disambung secara selari meningkatkan faktor kuasa kepada 0.92. Cari arus talian baharu Inew.

P = 15 kWpf1 = 0.8pf2 = 0.92V = 230 Vf = 50 Hz
Inew = A
13.Kuasa tiga fasaSederhana
ABCVL​ = 690 VIL​ = ?M30 kW, η = 88%cos φ = 0.86

Satu motor aruhan tiga fasa menghasilkan 30 kW kuasa keluaran mekanikal pada beban penuh. Pada beban ini kecekapannya 88% dan faktor kuasanya 0.86 ketinggalan. Bekalan mempunyai voltan antara talian 690 V. Cari arus talian IL.

Pout = 30 kWη = 88%cos φ = 0.86VL = 690 V
IL = A
14.Kuasa tiga fasaSukar
P = 60 kWφ1​S1​Q2​QC​

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil 60 kW pada faktor kuasa 0.75 ketinggalan daripada bekalan 415 V (antara talian), 60 Hz. Satu bank kapasitor tiga fasa secara selari dengan beban mesti menaikkan faktor kuasa keseluruhan kepada 0.92 ketinggalan. Kuasa nyata kekal sama. Kapasitor disambung secara Δ. Cari kapasitans Cph setiap kapasitor dalam µF.

P = 60 kWpf1 = 0.75pf2 = 0.92VL = 415 Vf = 60 Hz
Cph = µF
15.PengubahSederhana
7200 V240 VIHV​ = ?ILV​150 kVA

Satu pengubah fasa tunggal 150 kVA, 7200/240 V beroperasi pada beban terkadarnya. Anggap ia unggul. Cari arus IHV dalam lilitan voltan tinggi.

S = 150 kVAV1 = 7200 VV2 = 240 V
IHV = A
16.PengubahSukar
25 kVA

Satu pengubah fasa tunggal 25 kVA mempunyai kehilangan teras 150 W dan kehilangan kuprum 300 W pada beban terkadar. Pada beban Sη,max berapakah, dalam kVA, kecekapannya paling tinggi?

S = 25 kVAPcore = 150 WPcu,fl = 300 W
Sη,max = kVA

3Larutan

1.Perintang bersiri & selari

Jawapan: IR1 = 0.8 A

Perintang bersiri dan selari: dalam sambungan bersiri arus yang sama mengalir melalui setiap perintang dan R = R₁ + R₂ + …. Dalam sambungan selari setiap perintang mempunyai voltan yang sama dan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Rangkaian tangga dipermudahkan sepasang demi sepasang sehingga tinggal satu rintangan setara.

R1​ = 5 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​10 VR2​20 ΩAR4​2 ΩB

Gabungkan perintang dari hujung yang jauh

Mulakan dari hujung yang paling jauh daripada sumber dan bergerak balik ke arahnya. Perintang yang membawa arus yang sama adalah bersiri; perintang merentasi dua nod yang sama adalah selari.

R3 + R4 = 10 + 2 = 12 Ω
R2 ∥ 12 = 20·12/(20+12) = 7.5 Ω
Req = R1 + 7.5 = 5 + 7.5 = 12.5 Ω

Arus daripada sumber

Sumber hanya melihat Req, jadi hukum Ohm memberikan arus yang dibekalkannya. Arus itu mengalir melalui R₁.

IR1 = V1/Req = 10/12.5 = 0.8 A

Jawapan

IR1 = 0.8 A
2.Perintang bersiri & selari

Jawapan: Req = 11.31 Ω

Perintang bersiri dan selari: dalam sambungan bersiri arus yang sama mengalir melalui setiap perintang dan R = R₁ + R₂ + …. Dalam sambungan selari setiap perintang mempunyai voltan yang sama dan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Rangkaian tangga dipermudahkan sepasang demi sepasang sehingga tinggal satu rintangan setara.

R1​ = 8 ΩR3​ = 15 ΩR5​ = 4 Ω+−V1​24 VR2​4 ΩAR4​5 ΩBR6​25 Ω

Gabungkan perintang dari hujung yang jauh

Mulakan dari hujung yang paling jauh daripada sumber dan bergerak balik ke arahnya. Perintang yang membawa arus yang sama adalah bersiri; perintang merentasi dua nod yang sama adalah selari.

R5 + R6 = 4 + 25 = 29 Ω
R4 ∥ 29 = 4.265 Ω
R3 + 4.265 = 19.26 Ω
R2 ∥ 19.26 = 3.312 Ω
Req = R1 + 3.312 = 8 + 3.312 = 11.31 Ω

Jawapan

Req = 11.31 Ω
3.Analisis nod

Jawapan: VB = 14.5 V

Analisis nod: pilih nod rujukan, labelkan voltan nod yang tidak diketahui, tulis hukum arus Kirchhoff pada setiap nod yang tidak diketahui menggunakan hukum Ohm (I = ΔV/R), dan selesaikan persamaan yang terhasil.

Bentuk supernod

Sumber voltan antara A dan B membawa arus yang tidak diketahui, maka HAK tidak boleh ditulis pada A atau B secara berasingan. Kepung A, B dan sumber dalam satu supernod: arus yang memasukinya sama dengan arus yang meninggalkannya.

VB = VA + Vs = VA + 10
VA/R1 + VB/R2 = Is

Selesaikan

VA/12 + (VA + 10)/4 = 4
VA = (4 − 10/4)/(1/12 + 1/4) = 4.5 V
VB = 4.5 + 10 = 14.5 V

Jawapan

VB = 14.5 V
4.Analisis nod

Jawapan: VB = 3.944 V

Analisis nod: pilih nod rujukan, labelkan voltan nod yang tidak diketahui, tulis hukum arus Kirchhoff pada setiap nod yang tidak diketahui menggunakan hukum Ohm (I = ΔV/R), dan selesaikan persamaan yang terhasil.

HAK pada nod A

Arus yang meninggalkan A melalui perintang sama dengan arus yang ditolak masuk ke A oleh sumber.

(VA − V1)/R1 + VA/R2 + (VA − VB)/R3 = 0
1.167·VA − 0.5·VB = 5

HAK pada nod B

Sumber bersandar menolak g·VA ke dalam nod B. Perlakukannya seperti sumber bebas, kemudian pindahkan sebutan VA ke sebelah kiri.

(VB − VA)/R3 + VB/R4 = 0.05·VA
−0.55·VA + 0.8333·VB = 0

Selesaikan

Δ = (1.167)(0.8333) − (−0.5)(−0.55) = 0.6972
VA = Δ1/Δ = 4.167/0.6972 = 5.976 V
VB = Δ2/Δ = 2.75/0.6972 = 3.944 V

Jawapan

VB = 3.944 V
5.Thévenin & Norton

Jawapan: Vth = 5.4 V

Teorem Thévenin: mana-mana rangkaian linear dua terminal berkelakuan seperti satu sumber voltan Vth secara bersiri dengan rintangan Rth. Teorem Norton memberikan rangkaian yang sama sebagai sumber arus IN = Vth/Rth selari dengan Rth.

R1​ = 4 ΩR3​ = 6 ΩPINTASR2​6 ΩAabRth​

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Gantikan sumber voltan dengan litar pintas dan sumber arus dengan litar buka, kemudian lihat ke dalam litar dari a–b.

R1 ∥ R2 = 4·6/(4+6) = 2.4 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2.4 + 6 = 8.4 Ω
R1​ = 4 ΩR3​ = 6 Ω+−V1​9 VR2​6 ΩAab+−Vth​

Cari Vth, voltan litar buka

Dengan a–b terbuka, tiada arus mengalir melalui R₃, jadi tiada susutan merentasinya dan V_b = V_A. R₁ dan R₂ membentuk pembahagi voltan.

Vth = V1·R2/(R1+R2) = 9·6/(4+6) = 5.4 V
6.Thévenin & Norton

Jawapan: IN = −4 A

Teorem Thévenin: mana-mana rangkaian linear dua terminal berkelakuan seperti satu sumber voltan Vth secara bersiri dengan rintangan Rth. Teorem Norton memberikan rangkaian yang sama sebagai sumber arus IN = Vth/Rth selari dengan Rth.

R1​ = 3 ΩR3​ = 8 ΩPINTASR2​6 ΩABUKABabRth​

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Gantikan sumber voltan dengan litar pintas dan sumber arus dengan litar buka, kemudian lihat ke dalam litar dari a–b.

R1 ∥ R2 = 3·6/(3+6) = 2 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2 + 8 = 10 Ω
R1​ = 3 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​15 VR2​6 ΩAIs​5 ABab+−Vth​

Cari Vth, voltan litar buka

Dengan a–b terbuka, satu-satunya laluan untuk Iₛ ialah melalui R₃ ke nod A. Cari V_A dengan superposisi V₁ dan Iₛ, kemudian tambah susutan merentasi R₃.

VA = V1·R2/(R1+R2) + Is·(R1∥R2) = 10 + (−5)·2 = 0 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 0 + (−5)·8 = −40 V
IN​4 ARth​10 Ωab

Setara Norton

Sumber Norton ialah litar yang sama dilihat sebagai sumber arus selari dengan R_th. Arusnya ialah arus litar pintas pada a–b.

IN = Vth/Rth = −40/10 = −4 A
7.Fana RC & RL

Jawapan: W(∞) = 112.5 mJ

Fana peringkat pertama: dalam litar dengan satu kapasitor atau satu induktor, setiap voltan dan arus bergerak secara eksponen daripada nilai awalnya kepada nilai akhirnya: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, dengan τ = RC atau τ = L/R. Selepas kira-kira 5τ litar telah mantap.

Pemalar masa dan arus akhir

Lama selepas suis ditutup, induktor berkelakuan seperti litar pintas, jadi arus akhir ditentukan oleh R sahaja.

τ = L/R = 100 mH / 10 Ω = 10 ms
i(∞) = Vs/R = 15/10 = 1.5 A

Tenaga tersimpan

W(∞) = ½·L·i(∞)² = ½·100·1.5² = 112.5 mJ

Jawapan

W(∞) = 112.5 mJ
8.Fana RC & RL

Jawapan: t = 264.9 ms

Fana peringkat pertama: dalam litar dengan satu kapasitor atau satu induktor, setiap voltan dan arus bergerak secara eksponen daripada nilai awalnya kepada nilai akhirnya: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, dengan τ = RC atau τ = L/R. Selepas kira-kira 5τ litar telah mantap.

Nilai awal, nilai akhir, pemalar masa

Voltan kapasitor tidak boleh melompat, jadi ia bermula pada nilai yang tersimpan dan menuju ke voltan sumber.

vC(0) = 12 V, vC(∞) = Vs = 20 V
τ = R·C = 1 kΩ · 220 µF = 220 ms
vC(t) = 20 + (12 − 20)·e−t/τ

Selesaikan untuk masa

17.6 = 20 + (−8)·e−t/τ → e−t/τ = (17.6 − 20)/(12 − 20) = 0.3
t = τ·ln((12 − 20)/(17.6 − 20)) = 220·ln(3.333) = 264.9 ms

Jawapan

t = 264.9 ms
9.Impedans AU & fasor

Jawapan: φ = 78.32 °

Litar AU dengan fasor: perintang, induktor dan kapasitor mempunyai impedans R, jωL dan 1/(jωC), dengan ω = 2πf. Dalam sambungan bersiri, impedans ditambah seperti rintangan, tetapi sebagai nombor kompleks. Arus dan voltan rms mengikut hukum Ohm dengan |Z|.

Reaktans

ω = 2πf = 2π·1000 = 6283 rad/s
XL = ωL = 6283·0.05 = 314.2 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(6283·2.2·10⁻⁶) = 72.34 Ω

Impedans

Dalam sambungan bersiri impedans ditambah sebagai nombor kompleks: Z = R + j(XL − XC).

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(50² + (241.8)²) = 246.9 Ω

Sudut fasa

φ = arctan((XL − XC)/R) = arctan(241.8/50) = 78.32°

Jawapan

φ = 78.32°
10.Impedans AU & fasor

Jawapan: VL = 61.89 V

Litar AU dengan fasor: perintang, induktor dan kapasitor mempunyai impedans R, jωL dan 1/(jωC), dengan ω = 2πf. Dalam sambungan bersiri, impedans ditambah seperti rintangan, tetapi sebagai nombor kompleks. Arus dan voltan rms mengikut hukum Ohm dengan |Z|.

Salunan

Pada resonans reaktans saling membatalkan, maka impedans hanyalah R.

ω₀ = 1/√(LC) = 1/√(0.005·0.47·10⁻⁶) = 20628 rad/s
I = V/R = 12/20 = 0.6 A

Voltan merentasi induktor

XL = ω₀L = 20628·0.005 = 103.1 Ω
VL = I·XL = 0.6·103.1 = 61.89 V

Jawapan

VL = 61.89 V

Ini ialah Q = 5.157 kali voltan bekalan.

11.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: Q = 33.51 kvar

Kuasa AU: kuasa ketara S = V·I (VA) terpecah kepada kuasa nyata P = S·cos φ (W), yang melakukan kerja berguna, dan kuasa reaktif Q = S·sin φ (var), yang bergerak ulang-alik antara sumber dan beban. Faktor kuasa ialah cos φ. Kapasitor secara selari membekalkan kuasa reaktif secara setempat, jadi arus talian menurun untuk kuasa nyata yang sama.

Sudut

φ = arccos(0.75) = 41.41°, tan φ = 0.8819

Kuasa reaktif

Q = P·tan φ = 38·0.8819 = 33.51 kvar

Jawapan

Q = 33.51 kvar
12.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: Inew = 70.89 A

Kuasa AU: kuasa ketara S = V·I (VA) terpecah kepada kuasa nyata P = S·cos φ (W), yang melakukan kerja berguna, dan kuasa reaktif Q = S·sin φ (var), yang bergerak ulang-alik antara sumber dan beban. Faktor kuasa ialah cos φ. Kapasitor secara selari membekalkan kuasa reaktif secara setempat, jadi arus talian menurun untuk kuasa nyata yang sama.

Kuasa reaktif sebelum dan selepas

Kuasa nyata P tidak berubah; hanya kuasa reaktif yang diambil daripada bekalan berubah.

Q1 = P·tan φ1 = 15·tan(36.87°) = 11.25 kvar
Q2 = P·tan φ2 = 15·tan(23.07°) = 6.39 kvar
QC = Q1 − Q2 = 4.86 kvar

Arus talian baharu

Inew = P/(V·cos φ2) = 15000/(230·0.92) = 70.89 A

Jawapan

Inew = 70.89 A
13.Kuasa tiga fasa

Jawapan: IL = 33.17 A

Sistem tiga fasa seimbang: dalam sambungan Y (bintang) voltan antara talian ialah √3 kali voltan fasa, VL = √3·Vph, dan arus talian sama dengan arus fasa. Dalam sambungan Δ (delta) voltan antara talian sama dengan voltan fasa dan arus talian ialah √3 kali arus fasa, IL = √3·Iph. Jumlah kuasa ialah tiga kali kuasa satu fasa: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ.

Kuasa masukan elektrik

Pin = Pout/η = 30/0.88 = 34.09 kW

Arus talian

IL = Pin/(√3·VL·cos φ) = 34091/(√3·690·0.86) = 33.17 A

Jawapan

IL = 33.17 A
14.Kuasa tiga fasa

Jawapan: Cph = 140.4 µF

Sistem tiga fasa seimbang: dalam sambungan Y (bintang) voltan antara talian ialah √3 kali voltan fasa, VL = √3·Vph, dan arus talian sama dengan arus fasa. Dalam sambungan Δ (delta) voltan antara talian sama dengan voltan fasa dan arus talian ialah √3 kali arus fasa, IL = √3·Iph. Jumlah kuasa ialah tiga kali kuasa satu fasa: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ. Pembetulan faktor kuasa: kapasitor membekalkan kuasa reaktif secara setempat, QC = P·(tan φ1 − tan φ2). Setiap satu daripada tiga kapasitor membekalkan QC/3 = V²·ω·C, dengan V ialah voltan merentasi kapasitor itu: VL dalam bank Δ, VL/√3 dalam bank Y.

Kuasa reaktif sebelum dan selepas

Kuasa nyata tidak berubah, jadi setiap faktor kuasa menentukan kuasa reaktif: Q = P·tan φ.

Q1 = 60·tan(acos 0.75) = 60·0.8819 = 52.92 kvar
Q2 = 60·tan(acos 0.92) = 60·0.426 = 25.56 kvar

Kuasa reaktif daripada kapasitor

QC = Q1 − Q2 = 27.36 kvar

Kapasitans setiap fasa

Dalam bank Δ setiap kapasitor disambung antara dua talian.

V = 415 V, ω = 2π·60 = 377 rad/s
Cph = (QC/3)/(ω·V²) = 9118/(377·415²) = 140.4 µF

Jawapan

Cph = 140.4 µF
15.Pengubah

Jawapan: IHV = 20.83 A

Pengubah unggul: voltan berada dalam nisbah belitan dan arus dalam nisbah songsang: V₁/V₂ = N₁/N₂ = a dan I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a, jadi kuasa masuk sama dengan kuasa keluar, V₁·I₁ = V₂·I₂. Impedans beban Z pada sekunder kelihatan seperti a²·Z dari primer.

Arus terlonggok

Kedua-dua lilitan membawa kuasa ketara yang sama.

IHV = S/V = 150000/7200 = 20.83 A

Jawapan

IHV = 20.83 A
16.Pengubah

Jawapan: Sη,max = 17.68 kVA

Kehilangan pengubah: kehilangan teras (histeresis dan arus pusar) bergantung pada voltan dan sama pada sebarang beban. Kehilangan kuprum dalam lilitan mengikut kuasa dua arus, jadi pada pecahan x beban terkadar ia ialah x²·Pcu,fl. Kecekapan η = Pout/(Pout + Pcore + Pcu), dengan Pout = x·S·pf. Kecekapan paling tinggi pada beban di mana kehilangan kuprum sama dengan kehilangan teras.

Kehilangan kuprum sama dengan kehilangan teras

x²·300 = 150 → x = √(150/300) = 0.7071

Beban pada kecekapan maksimum

Sη,max = x·S = 0.7071·25 = 17.68 kVA

Jawapan

Sη,max = 17.68 kVA

ExamProblems · examproblems.com/courses/electrical-engineering-fundamentals