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 ΩR3​ = 15 Ω+−V1​15 VR2​15 ΩIR2​AR4​20 ΩB

Cari arus IR2 melalui R2.

V1 = 15 VR1 = 5 ΩR2 = 15 ΩR3 = 15 ΩR4 = 20 Ω
IR2 = A
2.Perintang bersiri & selariSukar
R1​ = 3 ΩR3​ = 4 ΩR5​ = 3 Ω+−V1​18 VR2​2 ΩIR2​AR4​10 ΩBR6​30 Ω

Cari arus IR2 melalui R2.

V1 = 18 VR1 = 3 ΩR2 = 2 ΩR3 = 4 ΩR4 = 10 ΩR5 = 3 ΩR6 = 30 Ω
IR2 = A
3.Analisis nodSederhana
R1​6 Ω+−V1​15 VI1​R2​20 Ω+−V2​6 VR3​20 Ω−+V3​15 VA

Tiga cabang disambungkan antara nod A dengan bumi, seperti yang ditunjukkan. Gunakan analisis nod untuk mencari arus I1 dalam cabang 1, yang mengalir ke atas masuk ke nod A mengikut arah anak panah.

V1 = 15 VR1 = 6 ΩV2 = 6 VR2 = 20 ΩV3 = 15 VR3 = 20 Ω
I1 = A
4.Analisis nodSukar
R1​ = 3 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​9 VR2​3 ΩAR4​8 ΩB0.2·VA​

Berlian itu ialah sumber arus dikawal voltan yang menolak arus 0.2·VA (dalam A, dengan VA dalam V) ke atas masuk ke nod B. Gunakan analisis nod untuk mencari voltan nod VA (diukur daripada bumi).

V1 = 9 VR1 = 3 ΩR2 = 3 ΩR3 = 8 ΩR4 = 8 Ωg = 0.2 A/V
VA = V
5.Thévenin & NortonSederhana
R1​ = 5 ΩR3​ = 6 Ω+−V1​18 VR2​10 ΩAab

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

V1 = 18 VR1 = 5 ΩR2 = 10 ΩR3 = 6 Ω
Rth = Ω
6.Thévenin & NortonSukar
R1​ = 2 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​15 VR2​8 ΩAIs​2.5 ABab

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

V1 = 15 VIs = 2.5 AR1 = 2 ΩR2 = 8 ΩR3 = 30 Ω
Vth = V
7.Fana RC & RLSederhana
+−Vs​12 Vt = 0R = 33 ΩL100 mHi(t)

Induktor tidak membawa arus sebelum suis ditutup pada t = 0. Cari arus i pada t = 5 ms.

Vs = 12 VR = 33 ΩL = 100 mHt = 5 ms
i = A
8.Fana RC & RLSukar
+−Vs​20 Vterbuka pada t = 0R1​ = 10 kΩR2​ = 10 kΩC10 µF+−vC​

Suis telah ditutup untuk masa yang lama, maka litar berada dalam keadaan mantap. Pada t = 0 suis dibuka. Cari voltan kapasitor vC pada t = 150 ms.

Vs = 20 VR1 = 10 kΩR2 = 10 kΩC = 10 µFt = 150 ms
vC = V
9.Impedans AU & fasorSederhana
120 V100 HzR = 30 ΩL = 50 mHC = 10 µFI

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 120 V (rms), 100 Hz. Cari arus rms I.

V = 120 V (rms)f = 100 HzR = 30 ΩL = 50 mHC = 10 µF
I = A
10.Impedans AU & fasorSukar
24 V200 HzR = 40 ΩL = 100 mHC = 2.2 µF

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 24 V (rms), 200 Hz. Cari frekuensi salunan f0 litar itu.

V = 24 V (rms)f = 200 HzR = 40 ΩL = 100 mHC = 2.2 µF
f0 = Hz
11.Kuasa AU & faktor kuasaSederhana
P = 18 kWQSφ

Satu motor fasa tunggal mengambil 18 kW pada faktor kuasa 0.65 ketinggalan daripada bekalan 400 V. Cari arus talian I.

P = 18 kWpf = 0.65V = 400 V
I = A
12.Kuasa AU & faktor kuasaSukar
P = 10 kWQ1​S1​φ1​QC​

Satu beban fasa tunggal mengambil 10 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 kuasa reaktif QC yang mesti dibekalkan oleh kapasitor.

P = 10 kWpf1 = 0.8pf2 = 0.92V = 230 Vf = 50 Hz
QC = kvar
13.Kuasa tiga fasaSederhana
ABCVL​ = 208 VZ = 12 + j5 Ωsetiap fasa

Satu beban bersambung Δ yang seimbang dengan impedans 12 + j5 Ω setiap fasa disambung kepada bekalan tiga fasa seimbang dengan voltan antara talian 208 V. Cari jumlah kuasa nyata P yang diserap oleh beban dalam kW.

VL = 208 VZ = 12 + j5 Ω setiap fasa
P = kW
14.Kuasa tiga fasaSukar
P = 80 kWφ1​S1​Q2​QC​ = ?

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil 80 kW pada faktor kuasa 0.72 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 = 80 kWpf1 = 0.72pf2 = 0.92VL = 480 Vf = 60 Hz
QC = kvar
15.PengubahSederhana
2400 V240 VIHV​ = ?ILV​10 kVA

Satu pengubah fasa tunggal 10 kVA, 2400/240 V beroperasi pada beban terkadarnya. Anggap ia unggul. Cari arus IHV dalam lilitan voltan tinggi.

S = 10 kVAV1 = 2400 VV2 = 240 V
IHV = A
16.PengubahSukar
75 kVA

Satu pengubah fasa tunggal 75 kVA mempunyai kehilangan teras 450 W dan kehilangan kuprum 1125 W pada beban terkadar. Pada beban Sη,max berapakah, dalam kVA, kecekapannya paling tinggi?

S = 75 kVAPcore = 450 WPcu,fl = 1125 W
Sη,max = kVA

3Larutan

1.Perintang bersiri & selari

Jawapan: IR2 = 0.6774 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​ = 15 Ω+−V1​15 VR2​15 ΩAR4​20 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 + 20 = 35 Ω
R2 ∥ 35 = 15·35/(15+35) = 10.5 Ω
Req = R1 + 10.5 = 5 + 10.5 = 15.5 Ω

Arus daripada sumber

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

IR1 = V1/Req = 15/15.5 = 0.9677 A

Arus melalui R₂

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

VA = V1 − IR1·R1 = 15 − 0.9677·5 = 10.16 V
IR2 = VA/R2 = 10.16/15 = 0.6774 A

Jawapan

IR2 = 0.6774 A
2.Perintang bersiri & selari

Jawapan: IR2 = 3.264 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​ = 4 ΩR5​ = 3 Ω+−V1​18 VR2​2 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 = 3 + 30 = 33 Ω
R4 ∥ 33 = 7.674 Ω
R3 + 7.674 = 11.67 Ω
R2 ∥ 11.67 = 1.707 Ω
Req = R1 + 1.707 = 3 + 1.707 = 4.707 Ω

Arus daripada sumber

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

IR1 = V1/Req = 18/4.707 = 3.824 A

Arus melalui R₂

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

VA = V1 − IR1·R1 = 18 − 3.824·3 = 6.529 V
IR2 = VA/R2 = 6.529/2 = 3.264 A

Jawapan

IR2 = 3.264 A
3.Analisis nod

Jawapan: I1 = 1.219 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

Ambil wayar bawah sebagai bumi. Setiap cabang membawa (VA − Vk)/Rk menjauhi A, dengan Vk ialah voltan sumbernya (sifar bagi perintang biasa). Arus yang meninggalkan A berjumlah sifar.

(VA − 15)/6 + (VA − 6)/20 + (VA − (−15))/20 = 0

Selesaikan untuk VA

VA = (15/6 + 6/20 + (−15)/20) / (1/6 + 1/20 + 1/20) = 2.05/0.2667 = 7.687 V

Arus cabang

Anak panah menghala ke atas melalui cabang, ke dalam nod A.

I1 = (15 − VA)/R1 = (15 − 7.687)/6 = 1.219 A

Jawapan

I1 = 1.219 A

Hasil negatif bermaksud arus sebenar mengalir bertentangan dengan anak panah.

4.Analisis nod

Jawapan: VA = 4.768 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
0.7917·VA − 0.125·VB = 3

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 = 0.2·VA
−0.325·VA + 0.25·VB = 0

Selesaikan

Δ = (0.7917)(0.25) − (−0.125)(−0.325) = 0.1573
VA = Δ1/Δ = 0.75/0.1573 = 4.768 V
VB = Δ2/Δ = 0.975/0.1573 = 6.199 V

Jawapan

VA = 4.768 V
5.Thévenin & Norton

Jawapan: Rth = 9.333 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​ = 5 ΩR3​ = 6 ΩPINTASR2​10 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 = 5·10/(5+10) = 3.333 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 3.333 + 6 = 9.333 Ω
6.Thévenin & Norton

Jawapan: Vth = 91 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​ = 2 ΩR3​ = 30 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 = 2·8/(2+8) = 1.6 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 1.6 + 30 = 31.6 Ω
R1​ = 2 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​15 VR2​8 ΩAIs​2.5 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) = 12 + 2.5·1.6 = 16 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 16 + 2.5·30 = 91 V
7.Fana RC & RL

Jawapan: i = 0.2938 A

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 / 33 Ω = 3.03 ms
i(∞) = Vs/R = 12/33 = 0.3636 A

Arus pada masa yang diberi

i(t) = i(∞)·(1 − e−t/τ) = 0.3636·(1 − e−5/3.03) = 0.2938 A

Jawapan

i = 0.2938 A
8.Fana RC & RL

Jawapan: vC = 2.231 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.

Voltan awal kapasitor

Dalam keadaan mantap kapasitor ialah litar terbuka, maka R₁ dan R₂ membentuk pembahagi voltan. Voltan kapasitor tidak boleh melompat apabila suis dibuka.

vC(0) = 20·10/(10 + 10) = 10 V

Pemalar masa selepas suis dibuka

τ = R2·C = 10·10 = 100 ms

Nyahcas

vC(t) = 10·e−150/100 = 2.231 V

Jawapan

vC = 2.231 V
9.Impedans AU & fasor

Jawapan: I = 0.9145 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·100 = 628.3 rad/s
XL = ωL = 628.3·0.05 = 31.42 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(628.3·10·10⁻⁶) = 159.2 Ω

Impedans

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

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(30² + (−127.7)²) = 131.2 Ω

Arus

Arus yang sama mengalir melalui setiap unsur litar bersiri.

I = V/|Z| = 120/131.2 = 0.9145 A

Jawapan

I = 0.9145 A
10.Impedans AU & fasor

Jawapan: f0 = 339.3 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·√(0.1·2.2·10⁻⁶)) = 339.3 Hz

Jawapan

f0 = 339.3 Hz
11.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: I = 69.23 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.

Arus talian

Hanya bahagian nyata kuasa yang melakukan kerja, jadi bahagikan dengan faktor kuasa.

I = P/(V·cos φ) = 18000/(400·0.65) = 69.23 A

Jawapan

I = 69.23 A
12.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: QC = 3.24 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 = 10·tan(36.87°) = 7.5 kvar
Q2 = P·tan φ2 = 10·tan(23.07°) = 4.26 kvar
QC = Q1 − Q2 = 3.24 kvar

Jawapan

QC = 3.24 kvar
13.Kuasa tiga fasa

Jawapan: P = 9.216 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.

Voltan fasa

Vph = VL = 208 V

Arus fasa

|Z| = √(12² + 5²) = 13 Ω
Iph = 208/13 = 16 A

Jumlah kuasa nyata

Hanya bahagian rintangan setiap impedans yang menyerap kuasa nyata.

P = 3·Iph²·R = 3·16²·12 = 9.216 kW

Jawapan

P = 9.216 kW

Semak: cos φ = R/|Z| = 0.9231, dan √3·VL·IL·cos φ memberikan kuasa yang sama.

14.Kuasa tiga fasa

Jawapan: QC = 43.03 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 = 80·tan(acos 0.72) = 80·0.9639 = 77.11 kvar
Q2 = 80·tan(acos 0.92) = 80·0.426 = 34.08 kvar

Kuasa reaktif daripada kapasitor

QC = Q1 − Q2 = 43.03 kvar

Jawapan

QC = 43.03 kvar
15.Pengubah

Jawapan: IHV = 4.167 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 = 10000/2400 = 4.167 A

Jawapan

IHV = 4.167 A
16.Pengubah

Jawapan: Sη,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·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

x²·1125 = 450 → x = √(450/1125) = 0.6325

Beban pada kecekapan maksimum

Sη,max = x·S = 0.6325·75 = 47.43 kVA

Jawapan

Sη,max = 47.43 kVA

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