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​ = 6 ΩR3​ = 15 Ω+−V1​18 VR2​10 ΩAR4​3 ΩB

Cari rintangan setara Req yang dilihat oleh sumber V1.

V1 = 18 VR1 = 6 ΩR2 = 10 ΩR3 = 15 ΩR4 = 3 Ω
Req = Ω
2.Perintang bersiri & selariSukar
R1​ = 4 ΩIR1​R3​ = 15 ΩR5​ = 30 Ω+−V1​30 VR2​30 ΩAR4​20 ΩBR6​25 Ω

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

V1 = 30 VR1 = 4 ΩR2 = 30 ΩR3 = 15 ΩR4 = 20 ΩR5 = 30 ΩR6 = 25 Ω
IR1 = A
3.Analisis nodSederhana
R1​ = 15 ΩR3​ = 2 ΩIR3​+−V1​9 VR2​8 ΩAR4​10 ΩBIs​2.5 A

Gunakan analisis nod untuk mencari arus IR3 melalui R3 mengikut arah anak panah.

V1 = 9 VIs = 2.5 AR1 = 15 ΩR2 = 8 ΩR3 = 2 ΩR4 = 10 Ω
IR3 = A
4.Analisis nodSukar
R1​ = 8 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​6 VR2​8 ΩAR4​10 ΩBIs​?

Sumber arus dilaraskan sehingga voltan nod pada A ialah VA = 8 V. Gunakan analisis nod untuk mencari arus sumber Is (arah seperti yang ditunjukkan).

V1 = 6 VR1 = 8 ΩR2 = 8 ΩR3 = 4 ΩR4 = 10 ΩVA = 8 V
Is = A
5.Thévenin & NortonSederhana
R1​ = 4 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​9 VR2​5 ΩAab

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

V1 = 9 VR1 = 4 ΩR2 = 5 ΩR3 = 10 Ω
Vth = V
6.Thévenin & NortonSukar
R1​ = 8 ΩR3​ = 15 Ω+−V1​36 VR2​20 ΩAIs​6 ABab

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

V1 = 36 VIs = 6 AR1 = 8 ΩR2 = 20 ΩR3 = 15 Ω
IN = A
7.Fana RC & RLSederhana
+−Vs​9 Vt = 0R = 15 ΩL100 mHi(t)

Induktor tidak membawa arus sebelum suis ditutup pada t = 0. Cari tenaga W(∞) yang tersimpan dalam induktor setelah litar menjadi mantap, dalam mJ.

Vs = 9 VR = 15 ΩL = 100 mH
W(∞) = mJ
8.Fana RC & RLSukar
+−Vs​9 VR1​ = 47 ΩR2​ = 22 Ωterbuka pada t = 0L150 mHi(t)

Suis merentasi R2 telah ditutup untuk masa yang lama, maka arus induktor mantap. Pada t = 0 suis dibuka. Berapa lama selepas t = 0 arus induktor mencapai 0.155 A? Cari t.

Vs = 9 VR1 = 47 ΩR2 = 22 ΩL = 150 mH
t = ms
9.Impedans AU & fasorSederhana
10 V60 HzR = 50 ΩL = 50 mHC = 47 µFI

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 10 V (rms), 60 Hz. Cari arus rms I.

V = 10 V (rms)f = 60 HzR = 50 ΩL = 50 mHC = 47 µF
I = A
10.Impedans AU & fasorSukar
24 V500 HzR = 100 ΩL = 250 mHC = 10 µF

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 24 V (rms), 500 Hz. Cari frekuensi salunan f0 litar itu.

V = 24 V (rms)f = 500 HzR = 100 ΩL = 250 mHC = 10 µF
f0 = Hz
11.Kuasa AU & faktor kuasaSederhana
P = 8 kWQ = ?Sφ

Satu motor fasa tunggal mengambil 8 kW pada faktor kuasa 0.9 ketinggalan daripada bekalan 400 V. Cari kuasa reaktif Q yang diambilnya.

P = 8 kWpf = 0.9V = 400 V
Q = kvar
12.Kuasa AU & faktor kuasaSukar
P = 15 kWQ1​S1​φ1​QC​

Satu beban fasa tunggal mengambil 15 kW pada faktor kuasa 0.7 ketinggalan daripada bekalan 240 V, 60 Hz. Kapasitor yang disambung secara selari meningkatkan faktor kuasa kepada 0.98. Cari arus talian baharu Inew.

P = 15 kWpf1 = 0.7pf2 = 0.98V = 240 Vf = 60 Hz
Inew = A
13.Kuasa tiga fasaSederhana
ABCVL​ = 415 VIL​ = 120 Acos φ = 0.7ketinggalan

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil arus talian 120 A daripada bekalan dengan voltan antara talian 415 V. Faktor kuasanya 0.7 ketinggalan. Cari jumlah kuasa nyata P yang diambil oleh beban dalam kW.

VL = 415 VIL = 120 Acos φ = 0.7
P = kW
14.Kuasa tiga fasaSukar
P = 60 kWφ1​S1​Q2​QC​

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil 60 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 0.9 ketinggalan. Kuasa nyata kekal sama. Kapasitor disambung secara Y. Cari kapasitans Cph setiap kapasitor dalam µF.

P = 60 kWpf1 = 0.8pf2 = 0.9VL = 415 Vf = 60 Hz
Cph = µF
15.PengubahSederhana
8 ΩN1​N2​200 Ω

Satu penguat dengan rintangan keluaran 200 Ω memacu pembesar suara 8 Ω melalui pengubah unggul. Untuk pemindahan kuasa maksimum, pembesar suara mesti kelihatan seperti 200 Ω dari penguat. Cari nisbah belitan a = N₁/N₂.

Rs = 200 ΩRL = 8 Ω
a =
16.PengubahSukar
pf 0.85150 kVA, η = 97.5%

Satu pengubah fasa tunggal 150 kVA mempunyai kehilangan teras 600 W. Pada beban terkadar dan faktor kuasa 0.85 ketinggalan kecekapannya ialah 97.5%. Cari kehilangan kuprum beban penuh Pcu,fl dalam watt.

S = 150 kVAPcore = 600 Wpf = 0.85η = 97.5%
Pcu,fl = W

3Larutan

1.Perintang bersiri & selari

Jawapan: Req = 12.43 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​ = 6 ΩR3​ = 15 Ω+−V1​18 VR2​10 ΩAR4​3 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 + 3 = 18 Ω
R2 ∥ 18 = 10·18/(10+18) = 6.429 Ω
Req = R1 + 6.429 = 6 + 6.429 = 12.43 Ω

Jawapan

Req = 12.43 Ω
2.Perintang bersiri & selari

Jawapan: IR1 = 1.586 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​ = 4 ΩR3​ = 15 ΩR5​ = 30 Ω+−V1​30 VR2​30 ΩAR4​20 ΩBR6​25 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 + 25 = 55 Ω
R4 ∥ 55 = 14.67 Ω
R3 + 14.67 = 29.67 Ω
R2 ∥ 29.67 = 14.92 Ω
Req = R1 + 14.92 = 4 + 14.92 = 18.92 Ω

Arus daripada sumber

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

IR1 = V1/Req = 30/18.92 = 1.586 A

Jawapan

IR1 = 1.586 A
3.Analisis nod

Jawapan: IR3 = 1.634 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​ = 15 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​9 VR2​8 ΩAR4​10 ΩBIs​2.5 A

Sediakan nod

Bumi ialah wayar bawah. Voltan nod yang diketahui datang terus daripada sumber (V1 = 9 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/8 + (VA − 9)/15 + (VA − VB)/2 = 0
0.6917·VA − 0.5·VB = 0.6

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/10 + (VB − VA)/2 = (−2.5)
−0.5·VA + 0.6·VB = −2.5

Selesaikan

Δ = (0.6917)(0.6) − (−0.5)(−0.5) = 0.165
VA = Δ1/Δ = −0.89/0.165 = −5.394 V
VB = Δ2/Δ = −1.429/0.165 = −8.662 V

Jawapan

IR3 = (VA − VB)/R3 = (−5.394 − −8.662)/2 = 1.634 A
4.Analisis nod

Jawapan: Is = 2.55 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
(8 − 6)/8 + 8/8 = (VB − 8)/4
1.25 = (VB − 8)/4 → VB = 13 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 = (13 − 8)/4 + 13/10 = 2.55 A

Jawapan

Is = 2.55 A
5.Thévenin & Norton

Jawapan: Vth = 5 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​ = 4 ΩR3​ = 10 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 = 4·5/(4+5) = 2.222 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2.222 + 10 = 12.22 Ω
R1​ = 4 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​9 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) = 9·5/(4+5) = 5 V
6.Thévenin & Norton

Jawapan: IN = 7.241 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​ = 8 ΩR3​ = 15 ΩPINTASR2​20 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 = 8·20/(8+20) = 5.714 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 5.714 + 15 = 20.71 Ω
R1​ = 8 ΩR3​ = 15 Ω+−V1​36 VR2​20 ΩAIs​6 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) = 25.71 + 6·5.714 = 60 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 60 + 6·15 = 150 V
IN​7.241 ARth​20.71 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 = 150/20.71 = 7.241 A
7.Fana RC & RL

Jawapan: W(∞) = 18 mJ

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 / 15 Ω = 6.667 ms
i(∞) = Vs/R = 9/15 = 0.6 A

Tenaga tersimpan

W(∞) = ½·L·i(∞)² = ½·100·0.6² = 18 mJ

Jawapan

W(∞) = 18 mJ
8.Fana RC & RL

Jawapan: t = 1.979 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

Sebelum t = 0 suis yang tertutup memintaskan R₂; selepas itu R₁ dan R₂ kedua-duanya berada dalam gelung.

i(0) = 9/47 = 0.1915 A
i(∞) = 9/(47 + 22) = 0.1304 A
τ = L/R = 150/69 = 2.174 ms
i(t) = 0.1304 + (0.1915 − 0.1304)·e−t/τ

Selesaikan untuk masa

e−t/τ = (0.155 − 0.1304)/(0.1915 − 0.1304) = 0.4023
t = 2.174·ln(2.485) = 1.979 ms

Jawapan

t = 1.979 ms
9.Impedans AU & fasor

Jawapan: I = 0.1599 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·60 = 377 rad/s
XL = ωL = 377·0.05 = 18.85 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(377·47·10⁻⁶) = 56.44 Ω

Impedans

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

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(50² + (−37.59)²) = 62.55 Ω

Arus

Arus yang sama mengalir melalui setiap unsur litar bersiri.

I = V/|Z| = 10/62.55 = 0.1599 A

Jawapan

I = 0.1599 A
10.Impedans AU & fasor

Jawapan: f0 = 100.7 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·√(0.25·10·10⁻⁶)) = 100.7 Hz

Jawapan

f0 = 100.7 Hz
11.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: Q = 3.875 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(0.9) = 25.84°, tan φ = 0.4843

Kuasa reaktif

Q = P·tan φ = 8·0.4843 = 3.875 kvar

Jawapan

Q = 3.875 kvar
12.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: Inew = 63.78 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.

Kuasa reaktif sebelum dan selepas

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

Q1 = P·tan φ1 = 15·tan(45.57°) = 15.3 kvar
Q2 = P·tan φ2 = 15·tan(11.48°) = 3.046 kvar
QC = Q1 − Q2 = 12.26 kvar

Arus talian baharu

Inew = P/(V·cos φ2) = 15000/(240·0.98) = 63.78 A

Jawapan

Inew = 63.78 A
13.Kuasa tiga fasa

Jawapan: P = 60.38 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 = √3·415·120 = 86.26 kVA

Kuasa nyata

P = S·cos φ = 86.26·0.7 = 60.38 kW

Jawapan

P = 60.38 kW
14.Kuasa tiga fasa

Jawapan: Cph = 245.5 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 = 60·tan(acos 0.8) = 60·0.75 = 45 kvar
Q2 = 60·tan(acos 0.9) = 60·0.4843 = 29.06 kvar

Kuasa reaktif daripada kapasitor

QC = Q1 − Q2 = 15.94 kvar

Kapasitans setiap fasa

Dalam bank Y setiap kapasitor disambung antara talian dan titik bintang.

V = 415/√3 = 239.6 V, ω = 2π·60 = 377 rad/s
Cph = (QC/3)/(ω·V²) = 5314/(377·239.6²) = 245.5 µF

Jawapan

Cph = 245.5 µF
15.Pengubah

Jawapan: a = 5

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

a²·8 = 200
a = √(200/8) = √25 = 5

Jawapan

a = 5
16.Pengubah

Jawapan: Pcu,fl = 2669 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 = 150·0.85 = 127.5 kW
Pin = 127500/0.975 = 130769 W

Jumlah kehilangan dan kehilangan kuprum

Ploss = 130769 − 127500 = 3269 W
Pcu,fl = 3269 − 600 = 2669 W

Jawapan

Pcu,fl = 2669 W

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