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 baharu Kembali ke kursus

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

1Formula dan kaedah

Perintang bersiri & selari

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

Kaedah

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

Analisis nod

Hukum arus Kirchhoff: ΣI_in = ΣI_out
Arus cabang: I = (V_a − V_b)/R
Nod rujukan: V_ground = 0

Kaedah

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

Thévenin & Norton

Voltan Thévenin: V_th = V_{open circuit}
Rintangan Thévenin: R_th: semua sumber dimatikan, dilihat dari a–b
Arus Norton: I_N = V_th/R_th
Arus beban: I_L = V_th/(R_th + R_L)
Pemindahan kuasa maksimum: R_L = R_th, P_max = V_th²/(4R_th)

Kaedah

Keluarkan beban dan tandakan dua terminal a dan b.
Cari voltan litar buka antara a dan b: inilah V_th.
Matikan semua sumber bebas dan cari rintangan yang dilihat dari a–b: inilah R_th.
Pasang semula beban pada litar setara: V_th bersiri dengan R_th.
Untuk setara Norton, tukarkan: I_N = V_th/R_th, dengan R_N = R_th 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; v_C tidak boleh melompat
Induktor pada AT: litar pintas; i_L tidak boleh melompat
Mantap: t ≈ 5τ

Kaedah

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

Impedans AU & fasor

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

Kaedah

Tukar frekuensi: ω = 2πf.
Cari setiap reaktans: X_L = ωL dan X_C = 1/(ωC).
Tambah impedans seperti perintang, dengan Z = R + jX.
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: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(ωV²)

Kuasa tiga fasa

Sambungan Y: V_L = √3·V_ph, I_L = I_ph
Sambungan Δ: V_L = V_ph, I_L = √3·I_ph
Jumlah kuasa nyata: P = √3·V_L·I_L·cos φ = 3·I_ph²·R
Kuasa ketara dan reaktif: S = √3·V_L·I_L, Q = P·tan φ
Kapasitor pembetulan: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(3ωV²)
Voltan merentasi setiap kapasitor: Δ: V_L Y: V_L/√3
Masukan motor: P_in = P_out/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·Z_L
Kehilangan kuprum pada beban separa: P_cu = x²·P_cu,fl
Kecekapan: η = x·S·pf/(x·S·pf + P_core + x²·P_cu,fl)
Kecekapan maksimum: x = √(P_core/P_cu,fl)

2Soalan latihan

1.Perintang bersiri & selariSederhana

Cari arus I_R2 melalui R₂.

V₁ = 12 VR₁ = 8 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 8 ΩR₄ = 8 Ω

I_R2 = A

2.Perintang bersiri & selariSukar

Cari arus I_R1 yang dibekalkan oleh sumber, yang mengalir melalui R₁.

V₁ = 9 VR₁ = 30 ΩR₂ = 4 ΩR₃ = 15 ΩR₄ = 4 ΩR₅ = 8 ΩR₆ = 2 Ω

I_R1 = A

3.Analisis nodSederhana

Gunakan analisis nod untuk mencari kuasa P_Is yang dibekalkan oleh sumber arus I_s.

V₁ = 9 VI_s = 1.5 AR₁ = 10 ΩR₂ = 15 ΩR₃ = 20 ΩR₄ = 4 Ω

P_Is = W

4.Analisis nodSukar

Sumber voltan Vₛ antara A dan B mempunyai terminal + pada A, maka ia menjadikan V_A − V_B = Vₛ. Gunakan analisis nod dengan supernod untuk mencari arus I_x melalui sumber voltan, dari A ke B seperti yang ditunjukkan oleh anak panah.

V₁ = 30 VI_s = 1.5 AV_s = 10 VR₁ = 30 ΩR₂ = 6 ΩR₃ = 25 Ω

I_x = A

5.Thévenin & NortonSederhana

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

V₁ = 15 VR₁ = 15 ΩR₂ = 2 ΩR₃ = 8 Ω

V_th = V

6.Thévenin & NortonSukar

Satu beban R_L = 15 Ω disambungkan merentasi a–b. Gantikan bahagian litar yang lain dengan setara Thévenin dan cari arus beban I_L.

V₁ = 12 VI_s = 0.5 AR₁ = 2 ΩR₂ = 3 ΩR₃ = 3 ΩR_L = 15 Ω

I_L = A

7.Fana RC & RLSederhana

Induktor membawa arus mantap 1 A. Pada t = 0 suis menutup gelung melalui R dan sumber dialihkan, maka arus induktor mereput melalui R. Berapa lamakah masa yang diambil untuk arus jatuh kepada 0.2 A? Cari t.

i(0) = 1 AR = 22 ΩL = 220 mH

t = ms

8.Fana RC & RLSukar

Sejurus sebelum suis ditutup pada t = 0, kapasitor menyimpan 18 V dengan polariti seperti yang ditunjukkan. Berapa lama masa yang diambil untuk v_C mencapai 19 V? Cari t.

V_s = 20 VR = 10 kΩC = 33 µFv_C(0) = 18 V

t = ms

9.Impedans AU & fasorSederhana

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 120 V (rms), 50 Hz. Cari faktor kuasa cos φ litar itu.

V = 120 V (rms)f = 50 HzR = 80 ΩL = 150 mHC = 22 µF

cos φ =

10.Impedans AU & fasorSukar

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 120 V (rms), 50 Hz. Cari arus rms I.

V = 120 V (rms)f = 50 HzR = 80 ΩL = 100 mHC = 10 µF

I = A

11.Kuasa AU & faktor kuasaSederhana

Satu beban dengan impedans Z = 12 + j5 Ω disambung pada bekalan fasa tunggal 120 V (rms). Cari kuasa nyata P yang diserapnya.

V = 120 VZ = 12 + j5 Ω

P = W

12.Kuasa AU & faktor kuasaSukar

Sumber 12 V (rms), 60 Hz mempunyai impedans dalaman Z_s = 4 + j3 Ω. Impedans beban Z_L boleh dipilih dengan bebas. Beban untuk kuasa maksimum dibina daripada perintang secara siri dengan kapasitor. Cari kemuatan C.

V_s = 12 V (rms)f = 60 HzZ_s = 4 + j3 Ω

C = µF

13.Kuasa tiga fasaSederhana

Satu beban bersambung Δ yang seimbang dengan impedans 8 + j6 Ω setiap fasa disambung kepada bekalan tiga fasa seimbang dengan voltan antara talian 400 V. Cari jumlah kuasa nyata P yang diserap oleh beban dalam kW.

V_L = 400 VZ = 8 + j6 Ω setiap fasa

P = kW

14.Kuasa tiga fasaSukar

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil 250 kW pada faktor kuasa 0.8 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. Cari jumlah kuasa reaktif Q_C yang mesti dibekalkan oleh bank kapasitor, dalam kvar.

P = 250 kWpf₁ = 0.8pf₂ = 0.92V_L = 415 Vf = 60 Hz

Q_C = kvar

15.PengubahSederhana

Satu pengubah unggul dengan nisbah belitan N₁:N₂ = 4:1 mempunyai 960 V dikenakan pada lilitan primernya. Satu perintang 60 Ω disambung merentasi lilitan sekunder. Cari arus primer I₁.

N₁:N₂ = 4:1V₁ = 960 VR_L = 60 Ω

I₁ = A

16.PengubahSukar

Satu pengubah fasa tunggal 75 kVA mempunyai kehilangan teras 300 W dan kehilangan kuprum 750 W pada beban terkadar. Pada beban S_η,max berapakah, dalam kVA, kecekapannya paling tinggi?

S = 75 kVAP_core = 300 WP_cu,fl = 750 W

S_η,max = kVA

3Larutan

1.Perintang bersiri & selari

Jawapan: I_R2 = 0.7742 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.

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 = 8 + 8 = 16 Ω

R₂ ∥ 16 = 5·16/(5+16) = 3.81 Ω

R_eq = R₁ + 3.81 = 8 + 3.81 = 11.81 Ω

Arus daripada sumber

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

I_R1 = V₁/R_eq = 12/11.81 = 1.016 A

Arus melalui R₂

Tolak susutan merentasi R₁ untuk mendapatkan voltan pada nod A, iaitu voltan merentasi R₂.

V_A = V₁ − I_R1·R₁ = 12 − 1.016·8 = 3.871 V

I_R2 = V_A/R₂ = 3.871/5 = 0.7742 A

Jawapan

I_R2 = 0.7742 A

2.Perintang bersiri & selari

Jawapan: I_R1 = 0.2705 A

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 = 8 + 2 = 10 Ω

R₄ ∥ 10 = 2.857 Ω

R₃ + 2.857 = 17.86 Ω

R₂ ∥ 17.86 = 3.268 Ω

R_eq = R₁ + 3.268 = 30 + 3.268 = 33.27 Ω

Arus daripada sumber

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

I_R1 = V₁/R_eq = 9/33.27 = 0.2705 A

Jawapan

I_R1 = 0.2705 A

3.Analisis nod

Jawapan: P_Is = 8.88 W

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.

KCL pada nod A

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

V_A/R₂ + (V_A − V₁)/R₁ + (V_A − V_B)/R₃ = 0

V_A/15 + (V_A − 9)/10 + (V_A − V_B)/20 = 0

0.2167·V_A − 0.05·V_B = 0.9

KCL pada nod B

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

V_B/R₄ + (V_B − V_A)/R₃ = I_s

V_B/4 + (V_B − V_A)/20 = 1.5

−0.05·V_A + 0.3·V_B = 1.5

Selesaikan

Δ = (0.2167)(0.3) − (−0.05)(−0.05) = 0.0625

V_A = Δ₁/Δ = 0.345/0.0625 = 5.52 V

V_B = Δ₂/Δ = 0.37/0.0625 = 5.92 V

Kuasa yang dibekalkan oleh sumber arus

Sumber itu menolak Iₛ ke atas masuk ke nod B, dari bumi (0 V) ke V_B. Sumber yang arusnya keluar dari hujung + nya membekalkan P = V·I.

P_Is = V_B·I_s = 5.92·1.5 = 8.88 W

Jawapan

P_Is = 8.88 W

4.Analisis nod

Jawapan: I_x = −1.417 A

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.

V_B = V_A − 10

(V_A − V₁)/R₁ + V_A/R₂ + V_B/R₃ = I_s

Selesaikan

(V_A − 30)/30 + V_A/6 + (V_A − 10)/25 = 1.5

V_A·(1/30 + 1/6 + 1/25) = 1.5 + 30/30 + 10/25 = 2.9

V_A = 2.9/0.24 = 12.08 V

V_B = 2.083 V

Arus melalui sumber voltan

HAK pada nod A sahaja: arus yang tiba melalui R₁ meninggalkan melalui R₂ dan melalui sumber voltan.

I_R1 = (30 − 12.08)/30 = 0.5972 A

I_x = I_R1 − V_A/R₂ = 0.5972 − 12.08/6 = −1.417 A

Jawapan

I_x = −1.417 A

Hasil negatif bermaksud arus sebenar mengalir bertentangan dengan anak panah.

5.Thévenin & Norton

Jawapan: V_th = 1.765 V

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

Cari R_th 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 = 15·2/(15+2) = 1.765 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 1.765 + 8 = 9.765 Ω

Cari V_th, 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.

V_th = V₁·R₂/(R₁+R₂) = 15·2/(15+2) = 1.765 V

6.Thévenin & Norton

Jawapan: I_L = 0.4844 A

Cari R_th 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 = 2·3/(2+3) = 1.2 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 1.2 + 3 = 4.2 Ω

Cari V_th, 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.

V_A = V₁·R₂/(R₁+R₂) + I_s·(R₁∥R₂) = 7.2 + 0.5·1.2 = 7.8 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = 7.8 + 0.5·3 = 9.3 V

Sambungkan beban kepada setara Thévenin

Sumber Thévenin dan R_th secara bersiri berkelakuan sama seperti litar asal pada a–b, jadi beban melihat satu gelung bersiri yang ringkas.

I_L = V_th/(R_th + R_L) = 9.3/(4.2 + 15) = 0.4844 A

7.Fana RC & RL

Jawapan: t = 16.09 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

τ = L/R = 220 mH / 22 Ω = 10 ms

Selesaikan untuk masa

0.2 = 1·e^−t/τ → t = τ·ln(1/0.2)

t = 10·ln(5) = 16.09 ms

Jawapan

t = 16.09 ms

8.Fana RC & RL

Jawapan: t = 228.7 ms

Nilai awal, nilai akhir, pemalar masa

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

v_C(0) = 18 V, v_C(∞) = V_s = 20 V

τ = R·C = 10 kΩ · 33 µF = 330 ms

v_C(t) = 20 + (18 − 20)·e^−t/τ

Selesaikan untuk masa

19 = 20 + (−2)·e^−t/τ → e^−t/τ = (19 − 20)/(18 − 20) = 0.5

t = τ·ln((18 − 20)/(19 − 20)) = 330·ln(2) = 228.7 ms

Jawapan

t = 228.7 ms

9.Impedans AU & fasor

Jawapan: cos φ = 0.6341

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

X_L = 47.12 Ω, X_C = 144.7 Ω

Impedans

|Z| = √(80² + (−97.56)²) = 126.2 Ω

Faktor kuasa

cos φ = R/|Z| = 80/126.2 = 0.6341

Litar itu kapasitif, maka faktor kuasanya mendahului.

Jawapan

cos φ = 0.6341

10.Impedans AU & fasor

Jawapan: I = 0.4029 A

Reaktans

ω = 2πf = 2π·50 = 314.2 rad/s

X_L = ωL = 314.2·0.1 = 31.42 Ω

X_C = 1/(ωC) = 1/(314.2·10·10⁻⁶) = 318.3 Ω

Impedans

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

|Z| = √(R² + (X_L − X_C)²) = √(80² + (−286.9)²) = 297.8 Ω

Arus

Arus yang sama mengalir melalui setiap unsur litar bersiri.

I = V/|Z| = 120/297.8 = 0.4029 A

Jawapan

I = 0.4029 A

11.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: P = 1022 W

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 + 5²) = 13 Ω

I = V/|Z| = 120/13 = 9.231 A

Kuasa nyata

P = I²·R = 9.231²·12 = 1022 W

Jawapan

P = 1022 W

12.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: C = 884.2 µF

Padanan konjugat

Reaktans beban membatalkan reaktans sumber, dan rintangan beban sama dengan rintangan sumber.

Z_L = Z_s* = 4 − j3 Ω

Kapasitans

X_C = 3 Ω → C = 1/(2π·60·3) = 884.2 µF

Jawapan

C = 884.2 µF

13.Kuasa tiga fasa

Jawapan: P = 38.4 kW

Voltan fasa

V_ph = V_L = 400 V

Arus fasa

|Z| = √(8² + 6²) = 10 Ω

I_ph = 400/10 = 40 A

Jumlah kuasa nyata

Hanya bahagian rintangan setiap impedans yang menyerap kuasa nyata.

P = 3·I_ph²·R = 3·40²·8 = 38.4 kW

Jawapan

P = 38.4 kW

Semak: cos φ = R/|Z| = 0.8, dan √3·V_L·I_L·cos φ memberikan kuasa yang sama.

14.Kuasa tiga fasa

Jawapan: Q_C = 81 kvar

Sistem tiga fasa seimbang: dalam sambungan Y (bintang) voltan antara talian ialah √3 kali voltan fasa, V_L = √3·V_ph, 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, I_L = √3·I_ph. Jumlah kuasa ialah tiga kali kuasa satu fasa: P = 3·V_ph·I_ph·cos φ = √3·V_L·I_L·cos φ. Pembetulan faktor kuasa: kapasitor membekalkan kuasa reaktif secara setempat, Q_C = P·(tan φ₁ − tan φ₂). Setiap satu daripada tiga kapasitor membekalkan Q_C/3 = V²·ω·C, dengan V ialah voltan merentasi kapasitor itu: V_L dalam bank Δ, V_L/√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 0.8) = 250·0.75 = 187.5 kvar

Q₂ = 250·tan(acos 0.92) = 250·0.426 = 106.5 kvar

Kuasa reaktif daripada kapasitor

Q_C = Q₁ − Q₂ = 81 kvar

Jawapan

Q_C = 81 kvar

15.Pengubah

Jawapan: I₁ = 1 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.

Voltan dan arus sekunder

V₂ = 960/4 = 240 V

I₂ = 240/60 = 4 A

Arus primer

Pengubah unggul tidak mempunyai kehilangan: V₁·I₁ = V₂·I₂.

I₁ = I₂/4 = 1 A

Jawapan

I₁ = 1 A

Semak: beban yang dilihat dari primer ialah a²·R_L = 960 Ω, dan 960/960 memberikan arus yang sama.

16.Pengubah

Jawapan: S_η,max = 47.43 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·P_cu,fl. Kecekapan η = P_out/(P_out + P_core + P_cu), dengan P_out = x·S·pf. Kecekapan paling tinggi pada beban di mana kehilangan kuprum sama dengan kehilangan teras.

Kehilangan kuprum sama dengan kehilangan teras

x²·750 = 300 → x = √(300/750) = 0.6325

Beban pada kecekapan maksimum

S_η,max = x·S = 0.6325·75 = 47.43 kVA

Jawapan

S_η,max = 47.43 kVA

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

Asas Kejuruteraan Elektrik: pek ulang kaji kilat

1Formula dan kaedah

Perintang bersiri & selari

Kaedah

Analisis nod

Kaedah

Thévenin & Norton

Kaedah

Fana RC & RL

Kaedah

Impedans AU & fasor

Kaedah

Kuasa AU & faktor kuasa

Kuasa tiga fasa

Pengubah

2Soalan latihan

3Larutan

Gabungkan perintang dari hujung yang jauh

Arus daripada sumber

Arus melalui R₂

Jawapan

Gabungkan perintang dari hujung yang jauh

Arus daripada sumber

Jawapan

KCL pada nod A

KCL pada nod B

Selesaikan

Kuasa yang dibekalkan oleh sumber arus

Jawapan

Bentuk supernod

Selesaikan

Arus melalui sumber voltan

Jawapan

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Cari Vth, voltan litar buka

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Cari Vth, voltan litar buka

Sambungkan beban kepada setara Thévenin

Pemalar masa

Selesaikan untuk masa

Jawapan

Nilai awal, nilai akhir, pemalar masa

Selesaikan untuk masa

Jawapan

Reaktans

Impedans

Faktor kuasa

Jawapan

Reaktans

Impedans

Arus

Jawapan

Arus

Kuasa nyata

Jawapan

Padanan konjugat

Kapasitans

Jawapan

Voltan fasa

Arus fasa

Jumlah kuasa nyata

Jawapan

Kuasa reaktif sebelum dan selepas

Kuasa reaktif daripada kapasitor

Jawapan

Voltan dan arus sekunder

Arus primer

Jawapan

Kehilangan kuprum sama dengan kehilangan teras

Beban pada kecekapan maksimum

Jawapan

Cari R_th dengan semua sumber dimatikan

Cari V_th, voltan litar buka

Cari R_th dengan semua sumber dimatikan

Cari V_th, voltan litar buka