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​ = 8 ΩIR1​R3​ = 15 Ω+−V1​15 VR2​10 ΩAR4​10 ΩB

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

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

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

V1 = 30 VR1 = 5 ΩR2 = 6 ΩR3 = 20 ΩR4 = 10 ΩR5 = 2 ΩR6 = 30 Ω
IR1 = A
3.Analisis nodSederhana
R1​ = 4 ΩR3​ = 6 Ω+−V1​18 VR2​12 ΩAR4​5 ΩBIs​1 A

Gunakan analisis nod untuk mencari voltan nod VB (diukur daripada bumi).

V1 = 18 VIs = 1 AR1 = 4 ΩR2 = 12 ΩR3 = 6 ΩR4 = 5 Ω
VB = V
4.Analisis nodSukar
R1​ = 10 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​24 VR2​2 ΩAR4​25 ΩBIs​?

Sumber arus dilaraskan sehingga voltan nod pada A ialah VA = 11 V. Gunakan analisis nod untuk mencari arus sumber Is (arah seperti yang ditunjukkan).

V1 = 24 VR1 = 10 ΩR2 = 2 ΩR3 = 30 ΩR4 = 25 ΩVA = 11 V
Is = A
5.Thévenin & NortonSederhana
R1​ = 8 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​6 VR2​6 ΩAab

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

V1 = 6 VR1 = 8 ΩR2 = 6 ΩR3 = 4 Ω
Rth = Ω
6.Thévenin & NortonSukar
R1​ = 15 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​36 VR2​30 ΩAIs​5 ABab

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

V1 = 36 VIs = 5 AR1 = 15 ΩR2 = 30 ΩR3 = 8 Ω
Vth = V
7.Fana RC & RLSederhana
+−Vs​9 Vt = 0R1​ = 3.3 kΩR2​ = 2.2 kΩC10 µF+−vC​

Sumber Vₛ mengecas kapasitor melalui R₁, dan R₂ disambung selari dengan C. Kapasitor tidak bercas apabila suis ditutup pada t = 0. Cari pemalar masa τ litar selepas suis ditutup.

Vs = 9 VR1 = 3.3 kΩR2 = 2.2 kΩC = 10 µF
τ = ms
8.Fana RC & RLSukar
+−Vs​5 Vt = 0R = ?C1 µF+−vC​

Sebuah pemasa mula mengecas kapasitor tidak bercas melalui perintang daripada bekalan 5 V pada t = 0. Ia mesti mencetuskan apabila voltan kapasitor mencapai 4.5 V, tepat 100 ms selepas permulaan. Dengan C = 1 µF, cari rintangan R yang diperlukan.

Vs = 5 VVth = 4.5 VT = 100 msC = 1 µF
R = kΩ
9.Impedans AU & fasorSederhana
230 V200 HzR = 10 ΩL = 250 mHC = 2.2 µF

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 230 V (rms), 200 Hz. Cari sudut fasa φ impedans, dalam darjah (positif apabila arus ketinggalan daripada voltan).

V = 230 V (rms)f = 200 HzR = 10 ΩL = 250 mHC = 2.2 µF
φ = °
10.Impedans AU & fasorSukar
100 V200 HzR = 20 ΩL = 20 mHC = 10 µFI

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 100 V (rms), 200 Hz. Cari arus rms I.

V = 100 V (rms)f = 200 HzR = 20 ΩL = 20 mHC = 10 µF
I = A
11.Kuasa AU & faktor kuasaSederhana
240 VZ12 + j9 ΩI

Satu beban dengan impedans Z = 12 + j9 Ω disambung pada bekalan fasa tunggal 240 V (rms). Cari kuasa reaktif Q yang diserapnya.

V = 240 VZ = 12 + j9 Ω
Q = var
12.Kuasa AU & faktor kuasaSukar
230 V50 Hzbeban9 kW, 0.65C100 µFI

Satu beban fasa tunggal mengambil 9 kW pada faktor kuasa 0.65 ketinggalan daripada bekalan 230 V, 50 Hz. Kapasitor 100 µF disambung selari dengan beban itu. Cari faktor kuasa baharu cos φ yang dilihat oleh bekalan.

P = 9 kWpf1 = 0.65V = 230 Vf = 50 HzC = 100 µF
cos φ =
13.Kuasa tiga fasaSederhana
ABCVL​ = 690 VIL​ = ?M90 kW, η = 90%cos φ = 0.88

Satu motor aruhan tiga fasa menghasilkan 90 kW kuasa keluaran mekanikal pada beban penuh. Pada beban ini kecekapannya 90% dan faktor kuasanya 0.88 ketinggalan. Bekalan mempunyai voltan antara talian 690 V. Cari arus talian IL.

Pout = 90 kWη = 90%cos φ = 0.88VL = 690 V
IL = A
14.Kuasa tiga fasaSukar
P = 250 kWφ1​S1​Q2​QC​

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil 250 kW pada faktor kuasa 0.78 ketinggalan daripada bekalan 480 V (antara talian), 60 Hz. Satu bank kapasitor tiga fasa secara selari dengan beban mesti menaikkan faktor kuasa keseluruhan kepada 0.98 ketinggalan. Kuasa nyata kekal sama. Kapasitor disambung secara Δ. Cari kapasitans Cph setiap kapasitor dalam µF.

P = 250 kWpf1 = 0.78pf2 = 0.98VL = 480 Vf = 60 Hz
Cph = µF
15.PengubahSederhana
6600 V230 VIHV​ = ?ILV​25 kVA

Satu pengubah fasa tunggal 25 kVA, 6600/230 V beroperasi pada beban terkadarnya. Anggap ia unggul. Cari arus IHV dalam lilitan voltan tinggi.

S = 25 kVAV1 = 6600 VV2 = 230 V
IHV = A
16.PengubahSukar
pf 0.9200 kVA, 25% beban

Satu pengubah fasa tunggal 200 kVA mempunyai kehilangan teras 800 W dan kehilangan kuprum 3200 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 = 200 kVAPcore = 800 WPcu,fl = 3200 Wx = 0.25pf = 0.9
Ploss = W

3Larutan

1.Perintang bersiri & selari

Jawapan: IR1 = 0.9906 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​ = 8 ΩR3​ = 15 Ω+−V1​15 VR2​10 ΩAR4​10 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 = 15 + 10 = 25 Ω
R2 ∥ 25 = 10·25/(10+25) = 7.143 Ω
Req = R1 + 7.143 = 8 + 7.143 = 15.14 Ω

Arus daripada sumber

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

IR1 = V1/Req = 15/15.14 = 0.9906 A

Jawapan

IR1 = 0.9906 A
2.Perintang bersiri & selari

Jawapan: IR1 = 3.021 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​ = 20 ΩR5​ = 2 Ω+−V1​30 VR2​6 ΩAR4​10 ΩBR6​30 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 = 2 + 30 = 32 Ω
R4 ∥ 32 = 7.619 Ω
R3 + 7.619 = 27.62 Ω
R2 ∥ 27.62 = 4.929 Ω
Req = R1 + 4.929 = 5 + 4.929 = 9.929 Ω

Arus daripada sumber

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

IR1 = V1/Req = 30/9.929 = 3.021 A

Jawapan

IR1 = 3.021 A
3.Analisis nod

Jawapan: VB = 8.036 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.

R1​ = 4 ΩR3​ = 6 Ω+−V1​18 VR2​12 ΩAR4​5 ΩBIs​1 A

Sediakan nod

Bumi ialah wayar bawah. Voltan nod yang diketahui datang terus daripada sumber (V1 = 18 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/R2 + (VA − V1)/R1 + (VA − VB)/R3 = 0
VA/12 + (VA − 18)/4 + (VA − VB)/6 = 0
0.5·VA − 0.1667·VB = 4.5

KCL pada nod B

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

VB/R4 + (VB − VA)/R3 = Is
VB/5 + (VB − VA)/6 = 1
−0.1667·VA + 0.3667·VB = 1

Selesaikan

Δ = (0.5)(0.3667) − (−0.1667)(−0.1667) = 0.1556
VA = Δ1/Δ = 1.817/0.1556 = 11.68 V
VB = Δ2/Δ = 1.25/0.1556 = 8.036 V

Jawapan

VB = 8.036 V
4.Analisis nod

Jawapan: Is = 9.68 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.

HAK pada nod A

VA diketahui, maka persamaan ini memberikan VB.

(VA − V1)/R1 + VA/R2 + (VA − VB)/R3 = 0
(11 − 24)/10 + 11/2 = (VB − 11)/30
4.2 = (VB − 11)/30 → VB = 137 V

HAK pada nod B

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

Is = (VB − VA)/R3 + VB/R4 = (137 − 11)/30 + 137/25 = 9.68 A

Jawapan

Is = 9.68 A
5.Thévenin & Norton

Jawapan: Rth = 7.429 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​ = 8 ΩR3​ = 4 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 = 8·6/(8+6) = 3.429 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 3.429 + 4 = 7.429 Ω
6.Thévenin & Norton

Jawapan: Vth = 114 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​ = 8 ΩPINTASR2​30 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 = 15·30/(15+30) = 10 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 10 + 8 = 18 Ω
R1​ = 15 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​36 VR2​30 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) = 24 + 5·10 = 74 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 74 + 5·8 = 114 V
7.Fana RC & RL

Jawapan: τ = 13.2 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.

Setara Thévenin yang dilihat kapasitor

Pintaskan sumber untuk mencari Rth; buka kapasitor untuk mencari voltan yang akan dicapainya.

Rth = R1 ∥ R2 = 3.3·2.2/(3.3 + 2.2) = 1.32 kΩ
vC(∞) = 9·2.2/(3.3 + 2.2) = 3.6 V

Pemalar masa

τ = Rth·C = 1.32·10 = 13.2 ms

Jawapan

τ = 13.2 ms
8.Fana RC & RL

Jawapan: R = 43.43 kΩ

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 yang diperlukan

4.5 = 5·(1 − e−100/τ) → τ = 100/ln(5/(5 − 4.5))
τ = 100/2.303 = 43.43 ms

Rintangan

kΩ darab µF memberikan milisaat.

R = τ/C = 43.43/1 = 43.43 kΩ

Jawapan

R = 43.43 kΩ
9.Impedans AU & fasor

Jawapan: φ = −78.13 °

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·200 = 1257 rad/s
XL = ωL = 1257·0.25 = 314.2 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(1257·2.2·10⁻⁶) = 361.7 Ω

Impedans

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

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(10² + (−47.56)²) = 48.6 Ω

Sudut fasa

φ = arctan((XL − XC)/R) = arctan(−47.56/10) = −78.13°

Jawapan

φ = −78.13°
10.Impedans AU & fasor

Jawapan: I = 1.724 A

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·200 = 1257 rad/s
XL = ωL = 1257·0.02 = 25.13 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(1257·10·10⁻⁶) = 79.58 Ω

Impedans

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

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(20² + (−54.44)²) = 58 Ω

Arus

Arus yang sama mengalir melalui setiap unsur litar bersiri.

I = V/|Z| = 100/58 = 1.724 A

Jawapan

I = 1.724 A
11.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: Q = 2304 var

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.

Arus

|Z| = √(12² + 9²) = 15 Ω
I = V/|Z| = 240/15 = 16 A

Kuasa reaktif

Q = I²·X = 16²·9 = 2304 var

Jawapan

Q = 2304 var
12.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: cos φ = 0.7126

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 = 9·tan(arccos 0.65) = 10.52 kvar
QC = V²·2πf·C = 230²·2π·50·100·10⁻⁶ = 1662 var = 1.662 kvar
Q2 = 10.52 − 1.662 = 8.86 kvar

Kuasa ketara baharu

S2 = √(9² + 8.86²) = 12.63 kVA

Faktor kuasa baharu

cos φ = P/S2 = 9/12.63 = 0.7126

Jawapan

cos φ = 0.7126
13.Kuasa tiga fasa

Jawapan: IL = 95.08 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 = 90/0.9 = 100 kW

Arus talian

IL = Pin/(√3·VL·cos φ) = 100000/(√3·690·0.88) = 95.08 A

Jawapan

IL = 95.08 A
14.Kuasa tiga fasa

Jawapan: Cph = 574.9 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 = 250·tan(acos 0.78) = 250·0.8023 = 200.6 kvar
Q2 = 250·tan(acos 0.98) = 250·0.2031 = 50.76 kvar

Kuasa reaktif daripada kapasitor

QC = Q1 − Q2 = 149.8 kvar

Kapasitans setiap fasa

Dalam bank Δ setiap kapasitor disambung antara dua talian.

V = 480 V, ω = 2π·60 = 377 rad/s
Cph = (QC/3)/(ω·V²) = 49935/(377·480²) = 574.9 µF

Jawapan

Cph = 574.9 µF
15.Pengubah

Jawapan: IHV = 3.788 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 = 25000/6600 = 3.788 A

Jawapan

IHV = 3.788 A
16.Pengubah

Jawapan: Ploss = 1000 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 = 0.0625·3200 = 200 W

Jumlah kehilangan

Kehilangan teras adalah sama pada sebarang beban.

Ploss = 800 + 200 = 1000 W

Jawapan

Ploss = 1000 W

Kecekapan pada beban ini ialah η = 97.83%.

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