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 rintangan setara R_eq yang dilihat oleh sumber V₁.

V₁ = 12 VR₁ = 2 ΩR₂ = 20 ΩR₃ = 15 ΩR₄ = 6 Ω

R_eq = Ω

2.Perintang bersiri & selariSukar

Cari rintangan setara R_eq yang dilihat oleh sumber V₁.

V₁ = 9 VR₁ = 15 ΩR₂ = 8 ΩR₃ = 4 ΩR₄ = 3 ΩR₅ = 4 ΩR₆ = 20 Ω

R_eq = Ω

3.Analisis nodSederhana

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

V₁ = 12 VI_s = 4 AR₁ = 20 ΩR₂ = 2 ΩR₃ = 15 ΩR₄ = 2 Ω

V_B = V

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 = 18 VI_s = 1.5 AV_s = 9 VR₁ = 10 ΩR₂ = 15 ΩR₃ = 4 Ω

I_x = A

5.Thévenin & NortonSederhana

Satu beban R_L = 8 Ω disambungkan merentasi a–b. Gantikan bahagian litar yang lain dengan setara Thévenin dan cari arus beban I_L.

V₁ = 30 VR₁ = 8 ΩR₂ = 12 ΩR₃ = 5 ΩR_L = 8 Ω

I_L = A

6.Thévenin & NortonSukar

Satu beban R_L = 25 Ω disambungkan merentasi a–b. Gunakan setara Thévenin untuk mencari kuasa P_L yang dihantar kepada beban.

V₁ = 12 VI_s = 5 AR₁ = 25 ΩR₂ = 4 ΩR₃ = 10 ΩR_L = 25 Ω

P_L = W

7.Fana RC & RLSederhana

Sumber Vₛ mengecas kapasitor melalui R₁, dan R₂ disambung selari dengan C. Kapasitor tidak bercas apabila suis ditutup pada t = 0. Cari voltan kapasitor v_C pada t = 120 ms.

V_s = 20 VR₁ = 4.7 kΩR₂ = 3.3 kΩC = 47 µFt = 120 ms

v_C = V

8.Fana RC & RLSukar

Sejurus sebelum suis ditutup pada t = 0, kapasitor menyimpan 10 V dengan polariti seperti yang ditunjukkan. Cari voltan kapasitor v_C pada t = 250 ms.

V_s = 15 VR = 6.8 kΩC = 100 µFv_C(0) = 10 Vt = 250 ms

v_C = V

9.Impedans AU & fasorSederhana

Satu perintang dan satu kapasitor disambung selari merentasi bekalan 120 V (rms), 50 Hz. Cari sudut fasa φ impedans, dalam darjah (positif apabila arus ketinggalan daripada voltan).

V = 120 V (rms)f = 50 HzR = 80 ΩC = 10 µF

φ = °

10.Impedans AU & fasorSukar

Perintang R₁ disambung secara siri dengan gabungan selari R₂ dan kapasitor C, merentasi bekalan 230 V (rms), 60 Hz. Cari arus rms I.

V = 230 V (rms)f = 60 HzR₁ = 10 ΩR₂ = 100 ΩC = 47 µF

I = A

11.Kuasa AU & faktor kuasaSederhana

Satu motor fasa tunggal mengambil 40 kW pada faktor kuasa 0.7 ketinggalan daripada bekalan 230 V. Cari arus talian I.

P = 40 kWpf = 0.7V = 230 V

I = A

12.Kuasa AU & faktor kuasaSukar

Pengubah fasa tunggal 150 kVA membekalkan beban 88 kW pada faktor kuasa 0.85 ketinggalan. Berapa banyak kuasa nyata tambahan ΔP boleh ditambah sebagai beban perintang (faktor kuasa satu) sebelum pengubah mencapai kadaran kVA-nya?

S_max = 150 kVAP₁ = 88 kWpf₁ = 0.85

ΔP = kW

13.Kuasa tiga fasaSederhana

Satu beban bersambung Δ yang seimbang dengan impedans 12 + j16 Ω setiap fasa disambung kepada bekalan tiga fasa seimbang dengan voltan antara talian 415 V. Cari jumlah kuasa nyata P yang diserap oleh beban dalam kW.

V_L = 415 VZ = 12 + j16 Ω setiap fasa

P = kW

14.Kuasa tiga fasaSukar

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil 300 kW pada faktor kuasa 0.78 ketinggalan daripada bekalan 415 V (antara talian), 50 Hz. Satu bank kapasitor tiga fasa secara selari dengan beban mesti menaikkan faktor kuasa keseluruhan kepada 0.92 ketinggalan. Kuasa nyata kekal sama. Kapasitor disambung secara Y. Cari kapasitans C_ph setiap kapasitor dalam µF.

P = 300 kWpf₁ = 0.78pf₂ = 0.92V_L = 415 Vf = 50 Hz

C_ph = µF

15.PengubahSederhana

Satu penguat dengan rintangan keluaran 250 Ω memacu pembesar suara 10 Ω melalui pengubah unggul. Untuk pemindahan kuasa maksimum, pembesar suara mesti kelihatan seperti 250 Ω dari penguat. Cari nisbah belitan a = N₁/N₂.

R_s = 250 ΩR_L = 10 Ω

a =

16.PengubahSukar

Satu pengubah fasa tunggal 200 kVA mempunyai kehilangan teras 600 W. Pada beban terkadar dan faktor kuasa 0.9 ketinggalan kecekapannya ialah 98.8%. Cari kehilangan kuprum beban penuh P_cu,fl dalam watt.

S = 200 kVAP_core = 600 Wpf = 0.9η = 98.8%

P_cu,fl = W

3Larutan

1.Perintang bersiri & selari

Jawapan: R_eq = 12.24 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.

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 + 6 = 21 Ω

R₂ ∥ 21 = 20·21/(20+21) = 10.24 Ω

R_eq = R₁ + 10.24 = 2 + 10.24 = 12.24 Ω

Jawapan

R_eq = 12.24 Ω

2.Perintang bersiri & selari

Jawapan: R_eq = 18.64 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 = 4 + 20 = 24 Ω

R₄ ∥ 24 = 2.667 Ω

R₃ + 2.667 = 6.667 Ω

R₂ ∥ 6.667 = 3.636 Ω

R_eq = R₁ + 3.636 = 15 + 3.636 = 18.64 Ω

Jawapan

R_eq = 18.64 Ω

3.Analisis nod

Jawapan: V_B = 7.266 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.

Sediakan nod

Bumi ialah wayar bawah. Voltan nod yang diketahui datang terus daripada sumber (V₁ = 12 V). Yang tidak diketahui: V_A, V_B.

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/2 + (V_A − 12)/20 + (V_A − V_B)/15 = 0

0.6167·V_A − 0.06667·V_B = 0.6

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/2 + (V_B − V_A)/15 = 4

−0.06667·V_A + 0.5667·V_B = 4

Selesaikan

Δ = (0.6167)(0.5667) − (−0.06667)(−0.06667) = 0.345

V_A = Δ₁/Δ = 0.6067/0.345 = 1.758 V

V_B = Δ₂/Δ = 2.507/0.345 = 7.266 V

Jawapan

V_B = 7.266 V

4.Analisis nod

Jawapan: I_x = −0.42 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 − 9

(V_A − V₁)/R₁ + V_A/R₂ + V_B/R₃ = I_s

Selesaikan

(V_A − 18)/10 + V_A/15 + (V_A − 9)/4 = 1.5

V_A·(1/10 + 1/15 + 1/4) = 1.5 + 18/10 + 9/4 = 5.55

V_A = 5.55/0.4167 = 13.32 V

V_B = 4.32 V

Arus melalui sumber voltan

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

I_R1 = (18 − 13.32)/10 = 0.468 A

I_x = I_R1 − V_A/R₂ = 0.468 − 13.32/15 = −0.42 A

Jawapan

I_x = −0.42 A

Hasil negatif bermaksud arus sebenar mengalir bertentangan dengan anak panah.

5.Thévenin & Norton

Jawapan: I_L = 1.011 A

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 = 8·12/(8+12) = 4.8 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 4.8 + 5 = 9.8 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) = 30·12/(8+12) = 18 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) = 18/(9.8 + 8) = 1.011 A

6.Thévenin & Norton

Jawapan: P_L = 72.75 W

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 = 25·4/(25+4) = 3.448 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 3.448 + 10 = 13.45 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) = 1.655 + (−5)·3.448 = −15.59 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = −15.59 + (−5)·10 = −65.59 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) = −65.59/(13.45 + 25) = −1.706 A

P_L = I_L²·R_L = −1.706²·25 = 72.75 W

7.Fana RC & RL

Jawapan: v_C = 6.039 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.

Setara Thévenin yang dilihat kapasitor

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

R_th = R₁ ∥ R₂ = 4.7·3.3/(4.7 + 3.3) = 1.939 kΩ

v_C(∞) = 20·3.3/(4.7 + 3.3) = 8.25 V

Pemalar masa

τ = R_th·C = 1.939·47 = 91.12 ms

Lengkung pengecasan

v_C(t) = 8.25·(1 − e^−120/91.12) = 6.039 V

Jawapan

v_C = 6.039 V

8.Fana RC & RL

Jawapan: v_C = 11.54 V

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) = 10 V, v_C(∞) = V_s = 15 V

τ = R·C = 6.8 kΩ · 100 µF = 680 ms

v_C(t) = 15 + (10 − 15)·e^−t/τ

Voltan pada masa yang diberi

v_C(250) = 15 + (−5)·e^−250/680 = 11.54 V

Jawapan

v_C = 11.54 V

9.Impedans AU & fasor

Jawapan: φ = −14.11 °

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_C = 1/(ωC) = 1/(2π·50·10·10⁻⁶) = 318.3 Ω

Arus cabang

Kedua-dua cabang disambung terus merentasi bekalan, maka setiap satu melihat voltan penuh V.

I_R = V/R = 120/80 = 1.5 A

I_X = V/X_C = 120/318.3 = 0.377 A

Jumlah arus

Arus perintang sefasa dengan V dan arus reaktif berbeza fasa 90°, maka ia ditambah seperti sisi segi tiga bersudut tegak.

I = √(I_R² + I_X²) = √(1.5² + 0.377²) = 1.547 A

Sudut fasa

Arus kapasitor mendahului V, maka jumlah arus mendahului dan sudutnya negatif.

φ = −arctan(I_X/I_R) = −arctan(0.377/1.5) = −14.11°

Jawapan

φ = −14.11°

10.Impedans AU & fasor

Jawapan: I = 4.2 A

Reaktans

X_C = 1/(2π·60·47·10⁻⁶) = 56.44 Ω

Gabungan selari

Darabkan atas dan bawah dengan konjugat kompleks untuk memisahkan Z_p kepada bahagian nyata dan khayal.

Z_p = R₂·(−jX_C)/(R₂ − jX_C) = (R₂·X_C² − jR₂²·X_C)/(R₂² + X_C²)

Z_p = 24.16 − j42.8 Ω

Jumlah impedans

Z = 10 + 24.16 − j42.8 = 34.16 − j42.8 Ω

|Z| = √(34.16² + 42.8²) = 54.76 Ω

Arus

I = V/|Z| = 230/54.76 = 4.2 A

Jawapan

I = 4.2 A

11.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: I = 248.4 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) = 40000/(230·0.7) = 248.4 A

Jawapan

I = 248.4 A

12.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: ΔP = 51.73 kW

Kuasa reaktif beban sedia ada

Q₁ = 88·tan(arccos 0.85) = 54.54 kvar

Jumlah kuasa nyata terbesar

Pada kadaran penuh S = S_max, dan Q tidak berubah oleh beban perintang.

P = √(S_max² − Q₁²) = √(150² − 54.54²) = 139.7 kW

Kuasa nyata tambahan

ΔP = 139.7 − 88 = 51.73 kW

Jawapan

ΔP = 51.73 kW

13.Kuasa tiga fasa

Jawapan: P = 15.5 kW

Voltan fasa

V_ph = V_L = 415 V

Arus fasa

|Z| = √(12² + 16²) = 20 Ω

I_ph = 415/20 = 20.75 A

Jumlah kuasa nyata

Hanya bahagian rintangan setiap impedans yang menyerap kuasa nyata.

P = 3·I_ph²·R = 3·20.75²·12 = 15.5 kW

Jawapan

P = 15.5 kW

Semak: cos φ = R/|Z| = 0.6, dan √3·V_L·I_L·cos φ memberikan kuasa yang sama.

14.Kuasa tiga fasa

Jawapan: C_ph = 2086 µF

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 = 300·tan(acos 0.78) = 300·0.8023 = 240.7 kvar

Q₂ = 300·tan(acos 0.92) = 300·0.426 = 127.8 kvar

Kuasa reaktif daripada kapasitor

Q_C = Q₁ − Q₂ = 112.9 kvar

Kapasitans setiap fasa

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

V = 415/√3 = 239.6 V, ω = 2π·50 = 314.2 rad/s

C_ph = (Q_C/3)/(ω·V²) = 37628/(314.2·239.6²) = 2086 µF

Jawapan

C_ph = 2086 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

a²·10 = 250

a = √(250/10) = √25 = 5

Jawapan

a = 5

16.Pengubah

Jawapan: P_cu,fl = 1586 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·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.

Kuasa keluaran dan masukan

P_out = 200·0.9 = 180 kW

P_in = 180000/0.988 = 182186 W

Jumlah kehilangan dan kehilangan kuprum

P_loss = 182186 − 180000 = 2186 W

P_cu,fl = 2186 − 600 = 1586 W

Jawapan

P_cu,fl = 1586 W

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

Jawapan

Gabungkan perintang dari hujung yang jauh

Jawapan

Sediakan nod

KCL pada nod A

KCL pada nod B

Selesaikan

Jawapan

Bentuk supernod

Selesaikan

Arus melalui sumber voltan

Jawapan

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Cari Vth, voltan litar buka

Sambungkan beban kepada setara Thévenin

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Cari Vth, voltan litar buka

Sambungkan beban kepada setara Thévenin

Setara Thévenin yang dilihat kapasitor

Pemalar masa

Lengkung pengecasan

Jawapan

Nilai awal, nilai akhir, pemalar masa

Voltan pada masa yang diberi

Jawapan

Reaktans

Arus cabang

Jumlah arus

Sudut fasa

Jawapan

Reaktans

Gabungan selari

Jumlah impedans

Arus

Jawapan

Arus talian

Jawapan

Kuasa reaktif beban sedia ada

Jumlah kuasa nyata terbesar

Kuasa nyata tambahan

Jawapan

Voltan fasa

Arus fasa

Jumlah kuasa nyata

Jawapan

Kuasa reaktif sebelum dan selepas

Kuasa reaktif daripada kapasitor

Kapasitans setiap fasa

Jawapan

Padankan beban terrujuk

Jawapan

Kuasa keluaran dan masukan

Jumlah kehilangan dan kehilangan kuprum

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