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​ = 3 ΩIR1​R3​ = 15 Ω+−V1​12 VR2​4 ΩAR4​20 ΩB

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

V1 = 12 VR1 = 3 ΩR2 = 4 ΩR3 = 15 ΩR4 = 20 Ω
IR1 = A
2.Perintang bersiri & selariSukar
R1​ = 5 ΩR3​ = 8 ΩR5​ = 2 Ω+−V1​24 VR2​2 ΩAR4​15 ΩBR6​4 Ω

Cari rintangan setara Req yang dilihat oleh sumber V1.

V1 = 24 VR1 = 5 ΩR2 = 2 ΩR3 = 8 ΩR4 = 15 ΩR5 = 2 ΩR6 = 4 Ω
Req = Ω
3.Analisis nodSederhana
R1​ = 20 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​30 VR2​20 ΩAR4​8 ΩBIs​1 A

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

V1 = 30 VIs = 1 AR1 = 20 ΩR2 = 20 ΩR3 = 8 ΩR4 = 8 Ω
VB = V
4.Analisis nodSukar
R1​ = 10 ΩR2​ = 20 ΩR4​ = 15 Ω+−V1​24 VR3​12 ΩAR5​5 ΩBIs​2.5 A+−V2​12 V

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

V1 = 24 VIs = 2.5 AV2 = 12 VR1 = 10 ΩR2 = 20 ΩR3 = 12 ΩR4 = 15 ΩR5 = 5 Ω
VA = V
5.Thévenin & NortonSederhana
R1​ = 20 ΩR3​ = 15 Ω+−V1​24 VR2​20 ΩAab

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

V1 = 24 VR1 = 20 ΩR2 = 20 ΩR3 = 15 Ω
Rth = Ω
6.Thévenin & NortonSukar
R1​ = 15 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​10 VR2​12 ΩAIs​4 ABRL​2 ΩIL​

Satu beban RL = 2 Ω disambungkan merentasi a–b. Gantikan bahagian litar yang lain dengan setara Thévenin dan cari arus beban IL.

V1 = 10 VIs = 4 AR1 = 15 ΩR2 = 12 ΩR3 = 30 ΩRL = 2 Ω
IL = A
7.Fana RC & RLSederhana
+−Vs​15 Vt = 0R = 20 ΩL150 mHi(t)

Induktor tidak membawa arus sebelum suis ditutup pada t = 0. Cari voltan vL merentasi induktor pada t = 5 ms.

Vs = 15 VR = 20 ΩL = 150 mHt = 5 ms
vL = V
8.Fana RC & RLSukar
+−Vs​9 Vt = 0R = 6.8 kΩC22 µF+−vC​vC​(0) = 6 V

Sejurus sebelum suis ditutup pada t = 0, kapasitor menyimpan 6 V dengan polariti seperti yang ditunjukkan. Cari voltan kapasitor vC pada t = 75 ms.

Vs = 9 VR = 6.8 kΩC = 22 µFvC(0) = 6 Vt = 75 ms
vC = V
9.Impedans AU & fasorSederhana
24 V200 HzR = 25 ΩL = 150 mHC = 22 µFI

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 24 V (rms), 200 Hz. Cari faktor kuasa cos φ litar itu.

V = 24 V (rms)f = 200 HzR = 25 ΩL = 150 mHC = 22 µF
cos φ =
10.Impedans AU & fasorSukar
24 V100 HzR = 80 ΩL = 100 mHC = 4.7 µFI

Litar RLC bersiri disambungkan kepada bekalan 24 V (rms), 100 Hz. Cari arus rms I.

V = 24 V (rms)f = 100 HzR = 80 ΩL = 100 mHC = 4.7 µF
I = A
11.Kuasa AU & faktor kuasaSederhana
240 VR + jXP = 336 W2 A

Beban induktif mengambil 2 A dan 336 W daripada bekalan fasa tunggal 240 V (rms). Modelkan ia sebagai rintangan R secara siri dengan reaktans X. Cari R.

V = 240 VI = 2 AP = 336 W
R = Ω
12.Kuasa AU & faktor kuasaSukar
P1​ = 54 kWQ1​S1​φ

Pengubah fasa tunggal 200 kVA membekalkan beban 54 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?

Smax = 200 kVAP1 = 54 kWpf1 = 0.85
ΔP = kW
13.Kuasa tiga fasaSederhana
ABCVL​ = 208 VIL​ = 50 Acos φ = 0.92ketinggalan

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil arus talian 50 A daripada bekalan dengan voltan antara talian 208 V. Faktor kuasanya 0.92 ketinggalan. Cari jumlah kuasa nyata P yang diambil oleh beban dalam kW.

VL = 208 VIL = 50 Acos φ = 0.92
P = kW
14.Kuasa tiga fasaSukar
P = 80 kWφ1​S1​Q2​QC​ = ?

Satu beban tiga fasa seimbang mengambil 80 kW pada faktor kuasa 0.7 ketinggalan daripada bekalan 400 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. Cari jumlah kuasa reaktif QC yang mesti dibekalkan oleh bank kapasitor, dalam kvar.

P = 80 kWpf1 = 0.7pf2 = 0.92VL = 400 Vf = 50 Hz
QC = kvar
15.PengubahSederhana
2400 V240 VIHV​ILV​ = ?250 kVA

Satu pengubah fasa tunggal 250 kVA, 2400/240 V beroperasi pada beban terkadarnya. Anggap ia unggul. Cari arus ILV dalam lilitan voltan rendah.

S = 250 kVAV1 = 2400 VV2 = 240 V
ILV = A
16.PengubahSukar
pf 0.95500 kVA, η = 97.5%

Satu pengubah fasa tunggal 500 kVA mempunyai kehilangan teras 4000 W. Pada beban terkadar dan faktor kuasa 0.95 ketinggalan kecekapannya ialah 97.5%. Cari kehilangan kuprum beban penuh Pcu,fl dalam watt.

S = 500 kVAPcore = 4000 Wpf = 0.95η = 97.5%
Pcu,fl = W

3Larutan

1.Perintang bersiri & selari

Jawapan: IR1 = 1.821 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​ = 15 Ω+−V1​12 VR2​4 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 = 4·35/(4+35) = 3.59 Ω
Req = R1 + 3.59 = 3 + 3.59 = 6.59 Ω

Arus daripada sumber

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

IR1 = V1/Req = 12/6.59 = 1.821 A

Jawapan

IR1 = 1.821 A
2.Perintang bersiri & selari

Jawapan: Req = 6.72 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​ = 5 ΩR3​ = 8 ΩR5​ = 2 Ω+−V1​24 VR2​2 ΩAR4​15 ΩBR6​4 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 = 2 + 4 = 6 Ω
R4 ∥ 6 = 4.286 Ω
R3 + 4.286 = 12.29 Ω
R2 ∥ 12.29 = 1.72 Ω
Req = R1 + 1.72 = 5 + 1.72 = 6.72 Ω

Jawapan

Req = 6.72 Ω
3.Analisis nod

Jawapan: VB = 10.15 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.

R1​ = 20 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​30 VR2​20 ΩAR4​8 ΩBIs​1 A

Sediakan nod

Bumi ialah wayar bawah. Voltan nod yang diketahui datang terus daripada sumber (V1 = 30 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/20 + (VA − 30)/20 + (VA − VB)/8 = 0
0.225·VA − 0.125·VB = 1.5

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/8 + (VB − VA)/8 = 1
−0.125·VA + 0.25·VB = 1

Selesaikan

Δ = (0.225)(0.25) − (−0.125)(−0.125) = 0.04063
VA = Δ1/Δ = 0.5/0.04063 = 12.31 V
VB = Δ2/Δ = 0.4125/0.04063 = 10.15 V

Jawapan

VB = 10.15 V
4.Analisis nod

Jawapan: VA = 12.96 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.

R1​ = 10 ΩR2​ = 20 ΩR4​ = 15 Ω+−V1​24 VR3​12 ΩAR5​5 ΩBIs​2.5 A+−V2​12 V

Sediakan nod

Bumi ialah wayar bawah. Voltan nod yang diketahui datang terus daripada sumber (V1 = 24 V, V2 = 12 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/R3 + (VA − V1)/R1 + (VA − VB)/R2 = 0
VA/12 + (VA − 24)/10 + (VA − VB)/20 = 0
0.2333·VA − 0.05·VB = 2.4

KCL pada nod B

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

VB/R5 + (VB − VA)/R2 + (VB − V2)/R4 = Is
VB/5 + (VB − VA)/20 + (VB − 12)/15 = 2.5
−0.05·VA + 0.3167·VB = 3.3

Selesaikan

Δ = (0.2333)(0.3167) − (−0.05)(−0.05) = 0.07139
VA = Δ1/Δ = 0.925/0.07139 = 12.96 V
VB = Δ2/Δ = 0.89/0.07139 = 12.47 V

Jawapan

VA = 12.96 V
5.Thévenin & Norton

Jawapan: Rth = 25 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​ = 20 ΩR3​ = 15 ΩPINTASR2​20 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 = 20·20/(20+20) = 10 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 10 + 15 = 25 Ω
6.Thévenin & Norton

Jawapan: IL = −3.678 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​ = 15 ΩR3​ = 30 ΩPINTASR2​12 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 = 15·12/(15+12) = 6.667 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 6.667 + 30 = 36.67 Ω
R1​ = 15 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​10 VR2​12 ΩAIs​4 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) = 4.444 + (−4)·6.667 = −22.22 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = −22.22 + (−4)·30 = −142.2 V
Rth​ = 36.67 Ω−+Vth​142.2 VRL​2 ΩIL​

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.

IL = Vth/(Rth + RL) = −142.2/(36.67 + 2) = −3.678 A
7.Fana RC & RL

Jawapan: vL = 7.701 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.

Pemalar masa dan arus akhir

Lama selepas suis ditutup, induktor berkelakuan seperti litar pintas, jadi arus akhir ditentukan oleh R sahaja.

τ = L/R = 150 mH / 20 Ω = 7.5 ms
i(∞) = Vs/R = 15/20 = 0.75 A

Voltan induktor

Pada t = 0 seluruh voltan bekalan muncul merentasi induktor; kemudian ia susut kepada sifar.

vL(t) = Vs·e−t/τ = 15·e−5/7.5 = 7.701 V

Jawapan

vL = 7.701 V
8.Fana RC & RL

Jawapan: vC = 7.183 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.

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 = 9 V
τ = R·C = 6.8 kΩ · 22 µF = 149.6 ms
vC(t) = 9 + (6 − 9)·e−t/τ

Voltan pada masa yang diberi

vC(75) = 9 + (−3)·e−75/149.6 = 7.183 V

Jawapan

vC = 7.183 V
9.Impedans AU & fasor

Jawapan: cos φ = 0.162

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

XL = 188.5 Ω, XC = 36.17 Ω

Impedans

|Z| = √(25² + (152.3)²) = 154.4 Ω

Faktor kuasa

cos φ = R/|Z| = 25/154.4 = 0.162
Litar itu induktif, maka faktor kuasanya ketinggalan.

Jawapan

cos φ = 0.162
10.Impedans AU & fasor

Jawapan: I = 0.08358 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 = 628.3·0.1 = 62.83 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(628.3·4.7·10⁻⁶) = 338.6 Ω

Impedans

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

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(80² + (−275.8)²) = 287.2 Ω

Arus

Arus yang sama mengalir melalui setiap unsur litar bersiri.

I = V/|Z| = 24/287.2 = 0.08358 A

Jawapan

I = 0.08358 A
11.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: R = 84 Ω

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.

Rintangan daripada kuasa nyata

R = P/I² = 336/2² = 84 Ω

Jawapan

R = 84 Ω
12.Kuasa AU & faktor kuasa

Jawapan: ΔP = 143.2 kW

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 beban sedia ada

Q1 = 54·tan(arccos 0.85) = 33.47 kvar

Jumlah kuasa nyata terbesar

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

P = √(Smax² − Q1²) = √(200² − 33.47²) = 197.2 kW

Kuasa nyata tambahan

ΔP = 197.2 − 54 = 143.2 kW

Jawapan

ΔP = 143.2 kW
13.Kuasa tiga fasa

Jawapan: P = 16.57 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 = √3·208·50 = 18.01 kVA

Kuasa nyata

P = S·cos φ = 18.01·0.92 = 16.57 kW

Jawapan

P = 16.57 kW
14.Kuasa tiga fasa

Jawapan: QC = 47.54 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 0.7) = 80·1.02 = 81.62 kvar
Q2 = 80·tan(acos 0.92) = 80·0.426 = 34.08 kvar

Kuasa reaktif daripada kapasitor

QC = Q1 − Q2 = 47.54 kvar

Jawapan

QC = 47.54 kvar
15.Pengubah

Jawapan: ILV = 1042 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 = 250000/240 = 1042 A

Jawapan

ILV = 1042 A
16.Pengubah

Jawapan: Pcu,fl = 8179 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 = 500·0.95 = 475 kW
Pin = 475000/0.975 = 487179 W

Jumlah kehilangan dan kehilangan kuprum

Ploss = 487179 − 475000 = 12179 W
Pcu,fl = 12179 − 4000 = 8179 W

Jawapan

Pcu,fl = 8179 W

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