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​ = 4 Ω+−V1​30 VR2​15 ΩAR4​8 ΩB

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

V1 = 30 VR1 = 5 ΩR2 = 15 ΩR3 = 4 ΩR4 = 8 Ω
IR1 = A
2.Perintang bersiri & selariSukar
R1​ = 6 ΩIR1​R3​ = 8 ΩR5​ = 10 Ω+−V1​6 VR2​20 ΩAR4​8 ΩBR6​6 Ω

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

V1 = 6 VR1 = 6 ΩR2 = 20 ΩR3 = 8 ΩR4 = 8 ΩR5 = 10 ΩR6 = 6 Ω
IR1 = A
3.Analisis nodSederhana
−+Vs​ = 4 VIs​2 AAR1​12 ΩR2​5 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 VA (diukur daripada bumi).

Is = 2 AVs = 4 VR1 = 12 ΩR2 = 5 Ω
VA = V
4.Analisis nodSukar
R1​ = 3 ΩR2​ = 6 ΩR4​ = 5 ΩIR4​+−V1​18 VR3​25 ΩAR5​2 ΩBIs​2 A+−V2​5 V

Gunakan analisis nod untuk mencari arus IR4 melalui R4 mengikut arah anak panah.

V1 = 18 VIs = 2 AV2 = 5 VR1 = 3 ΩR2 = 6 ΩR3 = 25 ΩR4 = 5 ΩR5 = 2 Ω
IR4 = A
5.Thévenin & NortonSederhana
R1​ = 3 ΩR3​ = 12 Ω+−V1​9 VR2​4 ΩAab

Cari rintangan Thévenin Rth yang dilihat dari terminal a–b.

V1 = 9 VR1 = 3 ΩR2 = 4 ΩR3 = 12 Ω
Rth = Ω
6.Thévenin & NortonSukar
R1​ = 15 ΩR3​ = 25 Ω+−V1​9 VR2​8 ΩAIs​4 ABab

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

V1 = 9 VIs = 4 AR1 = 15 ΩR2 = 8 ΩR3 = 25 Ω
Vth = V
7.Fana RC & RLSederhana
+−Vs​9 Vt = 0R = 15 ΩL220 mHi(t)

Induktor tidak membawa arus sebelum suis ditutup pada t = 0. Cari voltan vL merentasi induktor pada t = 30 ms.

Vs = 9 VR = 15 ΩL = 220 mHt = 30 ms
vL = V
8.Fana RC & RLSukar
+−Vs​20 Vt = 0R = 2.2 kΩC22 µF+−vC​vC​(0) = 6 V

Sejurus sebelum suis ditutup pada t = 0, kapasitor menyimpan 6 V dengan polariti seperti yang ditunjukkan. Cari voltan kapasitor vC pada t = 15 ms.

Vs = 20 VR = 2.2 kΩC = 22 µFvC(0) = 6 Vt = 15 ms
vC = V
9.Impedans AU & fasorSederhana
230 V200 HzR = 20 ΩL = 150 mHC = 10 µFI

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 230 V (rms), 200 Hz. Cari faktor kuasa cos φ litar itu.

V = 230 V (rms)f = 200 HzR = 20 ΩL = 150 mHC = 10 µF
cos φ =
10.Impedans AU & fasorSukar
12 V100 HzR = 10 ΩL = 100 mHC = 47 µF

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 12 V (rms), 100 Hz. Cari frekuensi salunan f0 litar itu.

V = 12 V (rms)f = 100 HzR = 10 ΩL = 100 mHC = 47 µF
f0 = Hz
11.Kuasa AU & faktor kuasaSederhana
240 VR + jXP = 1260 W7.5 A

Beban induktif mengambil 7.5 A dan 1260 W daripada bekalan fasa tunggal 240 V (rms). Modelkan ia sebagai rintangan R secara siri dengan reaktans X. Cari X.

V = 240 VI = 7.5 AP = 1260 W
X = Ω
12.Kuasa AU & faktor kuasaSukar
P = 40 kWQ1​S1​φ1​QC​

Satu beban fasa tunggal mengambil 40 kW pada faktor kuasa 0.6 ketinggalan daripada bekalan 400 V, 50 Hz. Kapasitor yang disambung secara selari meningkatkan faktor kuasa kepada 0.92. Cari kuasa reaktif QC yang mesti dibekalkan oleh kapasitor.

P = 40 kWpf1 = 0.6pf2 = 0.92V = 400 Vf = 50 Hz
QC = kvar
13.Kuasa tiga fasaSederhana
ABCVL​ = 208 VIL​ = 10 Acos φ = 0.95ketinggalan

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil arus talian 10 A daripada bekalan dengan voltan antara talian 208 V. Faktor kuasanya 0.95 ketinggalan. Cari jumlah kuasa nyata P yang diambil oleh beban dalam kW.

VL = 208 VIL = 10 Acos φ = 0.95
P = kW
14.Kuasa tiga fasaSukar
P = 150 kWφ1​S1​Q2​QC​ = ?

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil 150 kW pada faktor kuasa 0.7 ketinggalan daripada bekalan 480 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. Cari jumlah kuasa reaktif QC yang mesti dibekalkan oleh bank kapasitor, dalam kvar.

P = 150 kWpf1 = 0.7pf2 = 0.92VL = 480 Vf = 60 Hz
QC = kvar
15.PengubahSederhana
16 ΩN1​N2​64 Ω

Satu penguat dengan rintangan keluaran 64 Ω memacu pembesar suara 16 Ω melalui pengubah unggul. Untuk pemindahan kuasa maksimum, pembesar suara mesti kelihatan seperti 64 Ω dari penguat. Cari nisbah belitan a = N₁/N₂.

Rs = 64 ΩRL = 16 Ω
a =
16.PengubahSukar
pf 0.9100 kVA, 25% beban

Satu pengubah fasa tunggal 100 kVA mempunyai kehilangan teras 600 W dan kehilangan kuprum 2400 W pada beban terkadar. Ia membekalkan 25% daripada kVA terkadarnya pada faktor kuasa 0.9 ketinggalan. Cari jumlah kehilangan Ploss dalam watt pada beban ini.

S = 100 kVAPcore = 600 WPcu,fl = 2400 Wx = 0.25pf = 0.9
Ploss = W

3Larutan

1.Perintang bersiri & selari

Jawapan: IR1 = 2.571 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​ = 4 Ω+−V1​30 VR2​15 ΩAR4​8 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 = 4 + 8 = 12 Ω
R2 ∥ 12 = 15·12/(15+12) = 6.667 Ω
Req = R1 + 6.667 = 5 + 6.667 = 11.67 Ω

Arus daripada sumber

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

IR1 = V1/Req = 30/11.67 = 2.571 A

Jawapan

IR1 = 2.571 A
2.Perintang bersiri & selari

Jawapan: IR1 = 0.4286 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​ = 6 ΩR3​ = 8 ΩR5​ = 10 Ω+−V1​6 VR2​20 ΩAR4​8 ΩBR6​6 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 = 10 + 6 = 16 Ω
R4 ∥ 16 = 5.333 Ω
R3 + 5.333 = 13.33 Ω
R2 ∥ 13.33 = 8 Ω
Req = R1 + 8 = 6 + 8 = 14 Ω

Arus daripada sumber

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

IR1 = V1/Req = 6/14 = 0.4286 A

Jawapan

IR1 = 0.4286 A
3.Analisis nod

Jawapan: VA = 4.235 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 + 4
VA/R1 + VB/R2 = Is

Selesaikan

VA/12 + (VA + 4)/5 = 2
VA = (2 − 4/5)/(1/12 + 1/5) = 4.235 V
VB = 4.235 + 4 = 8.235 V

Jawapan

VA = 4.235 V
4.Analisis nod

Jawapan: IR4 = 0.1903 A

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.

R1​ = 3 ΩR2​ = 6 ΩR4​ = 5 Ω+−V1​18 VR3​25 ΩAR5​2 ΩBIs​2 A+−V2​5 V

Sediakan nod

Bumi ialah wayar bawah. Voltan nod yang diketahui datang terus daripada sumber (V1 = 18 V, V2 = 5 V). Yang tidak diketahui: VA, VB.

KCL pada nod A

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

VA/R3 + (VA − V1)/R1 + (VA − VB)/R2 = 0
VA/25 + (VA − 18)/3 + (VA − VB)/6 = 0
0.54·VA − 0.1667·VB = 6

KCL pada nod B

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

VB/R5 + (VB − VA)/R2 + (VB − V2)/R4 = Is
VB/2 + (VB − VA)/6 + (VB − 5)/5 = 2
−0.1667·VA + 0.8667·VB = 3

Selesaikan

Δ = (0.54)(0.8667) − (−0.1667)(−0.1667) = 0.4402
VA = Δ1/Δ = 5.7/0.4402 = 12.95 V
VB = Δ2/Δ = 2.62/0.4402 = 5.952 V

Jawapan

IR4 = (VB − V2)/R4 = (5.952 − 5)/5 = 0.1903 A
5.Thévenin & Norton

Jawapan: Rth = 13.71 Ω

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​ = 12 ΩPINTASR2​4 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 = 3·4/(3+4) = 1.714 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 1.714 + 12 = 13.71 Ω
6.Thévenin & Norton

Jawapan: Vth = 124 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​ = 15 ΩR3​ = 25 ΩPINTASR2​8 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 = 15·8/(15+8) = 5.217 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 5.217 + 25 = 30.22 Ω
R1​ = 15 ΩR3​ = 25 Ω+−V1​9 VR2​8 ΩAIs​4 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) = 3.13 + 4·5.217 = 24 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 24 + 4·25 = 124 V
7.Fana RC & RL

Jawapan: vL = 1.164 V

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 = 220 mH / 15 Ω = 14.67 ms
i(∞) = Vs/R = 9/15 = 0.6 A

Voltan induktor

Pada t = 0 seluruh voltan bekalan muncul merentasi induktor; kemudian ia susut kepada sifar.

vL(t) = Vs·e−t/τ = 9·e−30/14.67 = 1.164 V

Jawapan

vL = 1.164 V
8.Fana RC & RL

Jawapan: vC = 9.731 V

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) = 6 V, vC(∞) = Vs = 20 V
τ = R·C = 2.2 kΩ · 22 µF = 48.4 ms
vC(t) = 20 + (6 − 20)·e−t/τ

Voltan pada masa yang diberi

vC(15) = 20 + (−14)·e−15/48.4 = 9.731 V

Jawapan

vC = 9.731 V
9.Impedans AU & fasor

Jawapan: cos φ = 0.1806

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

XL = 188.5 Ω, XC = 79.58 Ω

Impedans

|Z| = √(20² + (108.9)²) = 110.7 Ω

Faktor kuasa

cos φ = R/|Z| = 20/110.7 = 0.1806
Litar itu induktif, maka faktor kuasanya ketinggalan.

Jawapan

cos φ = 0.1806
10.Impedans AU & fasor

Jawapan: f0 = 73.41 Hz

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 salunan, reaktans induktif dan kapasitif saling membatalkan: ωL = 1/(ωC). Frekuensi bekalan tidak penting.

f0 = 1/(2π√(LC)) = 1/(2π·√(0.1·47·10⁻⁶)) = 73.41 Hz

Jawapan

f0 = 73.41 Hz
11.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: X = 22.85 Ω

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.

Rintangan daripada kuasa nyata

R = P/I² = 1260/7.5² = 22.4 Ω

Reaktans daripada impedans

|Z| = V/I = 240/7.5 = 32 Ω
X = √(|Z|² − R²) = √(32² − 22.4²) = 22.85 Ω

Jawapan

X = 22.85 Ω
12.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: QC = 36.29 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.

Kuasa reaktif sebelum dan selepas

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

Q1 = P·tan φ1 = 40·tan(53.13°) = 53.33 kvar
Q2 = P·tan φ2 = 40·tan(23.07°) = 17.04 kvar
QC = Q1 − Q2 = 36.29 kvar

Jawapan

QC = 36.29 kvar
13.Kuasa tiga fasa

Jawapan: P = 3.423 kW

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 ketara

S = √3·VL·IL = √3·208·10 = 3.603 kVA

Kuasa nyata

P = S·cos φ = 3.603·0.95 = 3.423 kW

Jawapan

P = 3.423 kW
14.Kuasa tiga fasa

Jawapan: QC = 89.13 kvar

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 = 150·tan(acos 0.7) = 150·1.02 = 153 kvar
Q2 = 150·tan(acos 0.92) = 150·0.426 = 63.9 kvar

Kuasa reaktif daripada kapasitor

QC = Q1 − Q2 = 89.13 kvar

Jawapan

QC = 89.13 kvar
15.Pengubah

Jawapan: a = 2

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.

Padankan beban terrujuk

a²·16 = 64
a = √(64/16) = √4 = 2

Jawapan

a = 2
16.Pengubah

Jawapan: Ploss = 750 W

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 pada beban ini

Pcu = x²·Pcu,fl = 0.0625·2400 = 150 W

Jumlah kehilangan

Kehilangan teras adalah sama pada sebarang beban.

Ploss = 600 + 150 = 750 W

Jawapan

Ploss = 750 W

Kecekapan pada beban ini ialah η = 96.77%.

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