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​ = 20 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​9 VR2​3 ΩAR4​5 ΩB

Cari rintangan setara Req yang dilihat oleh sumber V1.

V1 = 9 VR1 = 20 ΩR2 = 3 ΩR3 = 4 ΩR4 = 5 Ω
Req = Ω
2.Perintang bersiri & selariSukar
R1​ = 3 ΩIR1​R3​ = 6 ΩR5​ = 30 Ω+−V1​9 VR2​3 ΩAR4​30 ΩBR6​30 Ω

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

V1 = 9 VR1 = 3 ΩR2 = 3 ΩR3 = 6 ΩR4 = 30 ΩR5 = 30 ΩR6 = 30 Ω
IR1 = A
3.Analisis nodSederhana
−+Vs​ = 3 VIs​3 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 VB (diukur daripada bumi).

Is = 3 AVs = 3 VR1 = 12 ΩR2 = 5 Ω
VB = V
4.Analisis nodSukar
R1​ = 12 Ω+−Vs​ = 6 V+−V1​6 VR2​6 ΩAR3​5 ΩBIs​4 A

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

V1 = 6 VIs = 4 AVs = 6 VR1 = 12 ΩR2 = 6 ΩR3 = 5 Ω
VB = V
5.Thévenin & NortonSederhana
R1​ = 15 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​12 VR2​5 ΩAab

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

V1 = 12 VR1 = 15 ΩR2 = 5 ΩR3 = 20 Ω
Vth = V
6.Thévenin & NortonSukar
R1​ = 10 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​6 VR2​5 ΩAIs​1 ABab

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

V1 = 6 VIs = 1 AR1 = 10 ΩR2 = 5 ΩR3 = 20 Ω
IN = A
7.Fana RC & RLSederhana
+−Vs​12 Vt = 0R = 20 ΩL100 mHi(t)

Induktor tidak membawa arus sebelum suis ditutup pada t = 0. Berapa lama selepas suis ditutup arus mencapai 90% daripada nilai akhirnya? Cari t.

Vs = 12 VR = 20 ΩL = 100 mH
t = ms
8.Fana RC & RLSukar
+−Vs​5 Vt = 0R = 1 kΩC10 µF+−vC​vC​(0) = 6 V

Sejurus sebelum suis ditutup pada t = 0, kapasitor menyimpan 6 V dengan polariti seperti yang ditunjukkan. Berapa lama masa yang diambil untuk vC mencapai 5.3 V? Cari t.

Vs = 5 VR = 1 kΩC = 10 µFvC(0) = 6 V
t = ms
9.Impedans AU & fasorSederhana
Vf0​ = 200 HzRL = ?C = 10 µF

Litar RLC siri dengan C = 10 µF mesti bergema pada 200 Hz. Cari kearuhan L yang diperlukan.

f0 = 200 HzC = 10 µF
L = mH
10.Impedans AU & fasorSukar
VfR = 50 ΩL = 100 mHC = 0.1 µF

Litar RLC siri mempunyai R = 50 Ω, L = 100 mH dan C = 0.1 µF. Cari lebar jalurnya B (lebar jalur antara frekuensi separuh kuasa), dalam Hz.

R = 50 ΩL = 100 mHC = 0.1 µF
B = Hz
11.Kuasa AU & faktor kuasaSederhana
P = 18 kWQ = ?Sφ

Satu motor fasa tunggal mengambil 18 kW pada faktor kuasa 0.75 ketinggalan daripada bekalan 240 V. Cari kuasa reaktif Q yang diambilnya.

P = 18 kWpf = 0.75V = 240 V
Q = kvar
12.Kuasa AU & faktor kuasaSukar
P = 40 kWQ1​S1​φ1​QC​

Satu beban fasa tunggal mengambil 40 kW pada faktor kuasa 0.65 ketinggalan daripada bekalan 400 V, 50 Hz. Kapasitor yang disambung secara selari meningkatkan faktor kuasa kepada 0.98. Cari kuasa reaktif QC yang mesti dibekalkan oleh kapasitor.

P = 40 kWpf1 = 0.65pf2 = 0.98V = 400 Vf = 50 Hz
QC = kvar
13.Kuasa tiga fasaSederhana
ABCVL​ = 480 VIL​ = 120 Acos φ = 0.75ketinggalan

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil arus talian 120 A daripada bekalan dengan voltan antara talian 480 V. Faktor kuasanya 0.75 ketinggalan. Cari jumlah kuasa nyata P yang diambil oleh beban dalam kW.

VL = 480 VIL = 120 Acos φ = 0.75
P = kW
14.Kuasa tiga fasaSukar
P = 150 kWφ1​S1​Q2​QC​ = ?

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil 150 kW pada faktor kuasa 0.75 ketinggalan daripada bekalan 690 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. Cari jumlah kuasa reaktif QC yang mesti dibekalkan oleh bank kapasitor, dalam kvar.

P = 150 kWpf1 = 0.75pf2 = 0.98VL = 690 Vf = 60 Hz
QC = kvar
15.PengubahSederhana
6600 V230 VIHV​ILV​ = ?250 kVA

Satu pengubah fasa tunggal 250 kVA, 6600/230 V beroperasi pada beban terkadarnya. Anggap ia unggul. Cari arus ILV dalam lilitan voltan rendah.

S = 250 kVAV1 = 6600 VV2 = 230 V
ILV = A
16.PengubahSukar
pf 0.9250 kVA, η = 99%

Satu pengubah fasa tunggal 250 kVA mempunyai kehilangan teras 1500 W. Pada beban terkadar dan faktor kuasa 0.9 ketinggalan kecekapannya ialah 99%. Cari kehilangan kuprum beban penuh Pcu,fl dalam watt.

S = 250 kVAPcore = 1500 Wpf = 0.9η = 99%
Pcu,fl = W

3Larutan

1.Perintang bersiri & selari

Jawapan: Req = 22.25 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​ = 20 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​9 VR2​3 ΩAR4​5 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 + 5 = 9 Ω
R2 ∥ 9 = 3·9/(3+9) = 2.25 Ω
Req = R1 + 2.25 = 20 + 2.25 = 22.25 Ω

Jawapan

Req = 22.25 Ω
2.Perintang bersiri & selari

Jawapan: IR1 = 1.582 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​ = 3 ΩR3​ = 6 ΩR5​ = 30 Ω+−V1​9 VR2​3 ΩAR4​30 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 = 30 + 30 = 60 Ω
R4 ∥ 60 = 20 Ω
R3 + 20 = 26 Ω
R2 ∥ 26 = 2.69 Ω
Req = R1 + 2.69 = 3 + 2.69 = 5.69 Ω

Arus daripada sumber

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

IR1 = V1/Req = 9/5.69 = 1.582 A

Jawapan

IR1 = 1.582 A
3.Analisis nod

Jawapan: VB = 11.47 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 + 3
VA/R1 + VB/R2 = Is

Selesaikan

VA/12 + (VA + 3)/5 = 3
VA = (3 − 3/5)/(1/12 + 1/5) = 8.471 V
VB = 8.471 + 3 = 11.47 V

Jawapan

VB = 11.47 V
4.Analisis nod

Jawapan: VB = 6.667 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 − 6
(VA − V1)/R1 + VA/R2 + VB/R3 = Is

Selesaikan

(VA − 6)/12 + VA/6 + (VA − 6)/5 = 4
VA·(1/12 + 1/6 + 1/5) = 4 + 6/12 + 6/5 = 5.7
VA = 5.7/0.45 = 12.67 V
VB = 6.667 V

Jawapan

VB = 6.667 V
5.Thévenin & Norton

Jawapan: Vth = 3 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​ = 20 ΩPINTASR2​5 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 = 15·5/(15+5) = 3.75 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 3.75 + 20 = 23.75 Ω
R1​ = 15 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​12 VR2​5 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) = 12·5/(15+5) = 3 V
6.Thévenin & Norton

Jawapan: IN = 1.086 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​ = 10 ΩR3​ = 20 ΩPINTASR2​5 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 = 10·5/(10+5) = 3.333 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 3.333 + 20 = 23.33 Ω
R1​ = 10 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​6 VR2​5 ΩAIs​1 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) = 2 + 1·3.333 = 5.333 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 5.333 + 1·20 = 25.33 V
IN​1.086 ARth​23.33 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 = 25.33/23.33 = 1.086 A
7.Fana RC & RL

Jawapan: t = 11.51 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.

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 / 20 Ω = 5 ms
i(∞) = Vs/R = 12/20 = 0.6 A

Selesaikan untuk masa

0.9 = 1 − e−t/τ → t = −τ·ln(1 − 0.9)
t = −5·ln(0.1) = 11.51 ms

Jawapan

t = 11.51 ms
8.Fana RC & RL

Jawapan: t = 12.04 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) = 6 V, vC(∞) = Vs = 5 V
τ = R·C = 1 kΩ · 10 µF = 10 ms
vC(t) = 5 + (6 − 5)·e−t/τ

Selesaikan untuk masa

5.3 = 5 + (1)·e−t/τ → e−t/τ = (5.3 − 5)/(6 − 5) = 0.3
t = τ·ln((6 − 5)/(5.3 − 5)) = 10·ln(3.333) = 12.04 ms

Jawapan

t = 12.04 ms
9.Impedans AU & fasor

Jawapan: L = 63.33 mH

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|.

Syarat resonans

Pada resonans reaktans induktif dan kapasitif saling membatalkan: ωL = 1/(ωC).

ω₀ = 2π·200 = 1257 rad/s
L = 1/(ω₀²·C) = 1/(1257²·10·10⁻⁶) = 63.33 mH

Jawapan

L = 63.33 mH
10.Impedans AU & fasor

Jawapan: B = 79.58 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|.

Frekuensi salunan

f0 = 1/(2π·√(0.1·0.1·10⁻⁶)) = 1592 Hz

Faktor kualiti

Q membandingkan reaktans pada resonans dengan rintangan: Q = ω₀L/R.

Q = (1/R)·√(L/C) = (1/50)·√(0.1/(0.1·10⁻⁶)) = 20

Lebar jalur

B = f0/Q = 1592/20 = 79.58 Hz

Jawapan

B = 79.58 Hz
11.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: Q = 15.87 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 = 18·0.8819 = 15.87 kvar

Jawapan

Q = 15.87 kvar
12.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: QC = 38.64 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(49.46°) = 46.77 kvar
Q2 = P·tan φ2 = 40·tan(11.48°) = 8.122 kvar
QC = Q1 − Q2 = 38.64 kvar

Jawapan

QC = 38.64 kvar
13.Kuasa tiga fasa

Jawapan: P = 74.82 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 = √3·480·120 = 99.77 kVA

Kuasa nyata

P = S·cos φ = 99.77·0.75 = 74.82 kW

Jawapan

P = 74.82 kW
14.Kuasa tiga fasa

Jawapan: QC = 101.8 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 0.75) = 150·0.8819 = 132.3 kvar
Q2 = 150·tan(acos 0.98) = 150·0.2031 = 30.46 kvar

Kuasa reaktif daripada kapasitor

QC = Q1 − Q2 = 101.8 kvar

Jawapan

QC = 101.8 kvar
15.Pengubah

Jawapan: ILV = 1087 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.

ILV = S/V = 250000/230 = 1087 A

Jawapan

ILV = 1087 A
16.Pengubah

Jawapan: Pcu,fl = 772.7 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.

Kuasa keluaran dan masukan

Pout = 250·0.9 = 225 kW
Pin = 225000/0.99 = 227273 W

Jumlah kehilangan dan kehilangan kuprum

Ploss = 227273 − 225000 = 2273 W
Pcu,fl = 2273 − 1500 = 772.7 W

Jawapan

Pcu,fl = 772.7 W

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