Satu motor fasa tunggal mengambil 12 kW pada faktor kuasa 0.85 ketinggalan daripada bekalan 230 V. Cari arus talian I.
P = 12 kWpf = 0.85V = 230 V
I = A
6.Kuasa AU & faktor kuasaSukar
Satu beban fasa tunggal mengambil 12 kW pada faktor kuasa 0.6 ketinggalan daripada bekalan 240 V, 50 Hz. Kapasitor 330 µF disambung selari dengan beban itu. Cari arus talian baharu I.
P = 12 kWpf1 = 0.6V = 240 Vf = 50 HzC = 330 µF
I = A
7.Kuasa tiga fasaSederhana
Satu beban tiga fasa seimbang mengambil arus talian 80 A daripada bekalan dengan voltan antara talian 480 V. Faktor kuasanya 0.7 ketinggalan. Cari jumlah kuasa nyata P yang diambil oleh beban dalam kW.
VL = 480 VIL = 80 Acos φ = 0.7
P = kW
8.Kuasa tiga fasaSukar
Satu beban tiga fasa seimbang mengambil 60 kW pada faktor kuasa 0.78 ketinggalan daripada bekalan 480 V (antara talian), 50 Hz. Satu bank kapasitor tiga fasa secara selari dengan beban mesti menaikkan faktor kuasa keseluruhan kepada 0.98 ketinggalan. Kuasa nyata kekal sama. Kapasitor disambung secara Δ. Cari kapasitans Cph setiap kapasitor dalam µF.
P = 60 kWpf1 = 0.78pf2 = 0.98VL = 480 Vf = 50 Hz
Cph = µF
3Larutan
1.Penukar DC-DC
Jawapan: IL = 5 A
Penukar DC-DC: suis S dihidupkan untuk pecahan D bagi setiap tempoh T = 1/f. Dalam keadaan mantap voltan purata induktor ialah sifar (imbangan volt-saat), yang memberikan nisbah penukaran unggul dalam pengaliran selanjar: buck Vo = D·Vin, boost Vo = Vin/(1 − D), buck-boost menyongsang |Vo| = Vin·D/(1 − D). Penukar unggul mengekalkan kuasa: Vin·Iin = Vo·Io. Semasa S hidup, arus induktor naik sebanyak ΔIL = VL·D·T/L, dengan VL = Vin − Vo untuk buck dan Vin untuk boost dan buck-boost. Riak output ialah ΔVo = ΔIL/(8fC) untuk buck dan Io·D/(fC) untuk boost dan buck-boost. Arus induktor hanya menyentuh sifar (sempadan CCM) apabila arus induktor purata sama dengan ΔIL/2.
Kitar tugas
D = 1 − 9/15 = 0.4
Arus beban
Io = 15/5 = 3 A
Arus induktor
IL = Io/(1 − D) = 3/0.6 = 5 A
Jawapan
IL = 5 A
2.Penukar DC-DC
Jawapan: Lcrit = 7.875 µH
Penukar DC-DC: suis S dihidupkan untuk pecahan D bagi setiap tempoh T = 1/f. Dalam keadaan mantap voltan purata induktor ialah sifar (imbangan volt-saat), yang memberikan nisbah penukaran unggul dalam pengaliran selanjar: buck Vo = D·Vin, boost Vo = Vin/(1 − D), buck-boost menyongsang |Vo| = Vin·D/(1 − D). Penukar unggul mengekalkan kuasa: Vin·Iin = Vo·Io. Semasa S hidup, arus induktor naik sebanyak ΔIL = VL·D·T/L, dengan VL = Vin − Vo untuk buck dan Vin untuk boost dan buck-boost. Riak output ialah ΔVo = ΔIL/(8fC) untuk buck dan Io·D/(fC) untuk boost dan buck-boost. Arus induktor hanya menyentuh sifar (sempadan CCM) apabila arus induktor purata sama dengan ΔIL/2.
Kitar tugas
D = 1 − 48/160 = 0.7
Syarat sempadan
Tetapkan arus induktor purata sama dengan separuh arus riak dan selesaikan untuk L.
Lcrit = D(1 − D)²·R/(2f)
Kearuhan genting
Lcrit = 0.7(1 − 0.7)²·25/(2100·10³) = 7.875 µH
Jawapan
Lcrit = 7.875 µH
3.Motor DC
Jawapan: Tstall = 1760 N·m
Motor DC: angker ialah rintangan Ra bersiri dengan DEM balik E, jadi V = E + Ia·Ra. DEM balik bertambah dengan laju, E = k·ω, dan tork dengan arus, T = k·Ia, dengan pemalar motor k yang sama (V·s/rad = N·m/A) dalam unit SI. Tukarkan laju dengan ω = 2π·n/60. Kuasa terbangun ialah E·Ia = T·ω; kuasa input ialah V·Ia, dan kehilangan kuprum Ia²Ra serta kehilangan putaran menjadi bezanya. Laju menurun secara garis lurus dengan tork, ω = V/k − Ra·T/k², daripada laju tanpa beban V/k kepada sifar pada tork tersekat k·V/Ra. Pada keadaan pegun E = 0, jadi arus permulaan V/Ra adalah besar kecuali perintang mengehadkannya.
Arus tersekat
Ia = V/Ra = 220/0.25 = 880 A
Tork tersekat
Tstall = 2·880 = 1760 N·m
Jawapan
Tstall = 1760 N·m
4.Motor DC
Jawapan: Rs = 3.836 Ω
Motor DC: angker ialah rintangan Ra bersiri dengan DEM balik E, jadi V = E + Ia·Ra. DEM balik bertambah dengan laju, E = k·ω, dan tork dengan arus, T = k·Ia, dengan pemalar motor k yang sama (V·s/rad = N·m/A) dalam unit SI. Tukarkan laju dengan ω = 2π·n/60. Kuasa terbangun ialah E·Ia = T·ω; kuasa input ialah V·Ia, dan kehilangan kuprum Ia²Ra serta kehilangan putaran menjadi bezanya. Laju menurun secara garis lurus dengan tork, ω = V/k − Ra·T/k², daripada laju tanpa beban V/k kepada sifar pada tork tersekat k·V/Ra. Pada keadaan pegun E = 0, jadi arus permulaan V/Ra adalah besar kecuali perintang mengehadkannya.
Arus dan DEM balik
Ia = 24/0.6 = 40 A
E = 0.6·94.25 = 56.55 V
Rintangan bersiri
Ra + Rs = (220 − 56.55)/40 = 4.086 Ω
Rs = 3.836 Ω
Jawapan
Rs = 3.836 Ω
Perintang itu membazirkan 6138 W; pencincang mengawal laju dengan kehilangan yang jauh lebih sedikit.
5.Kuasa AU & faktor kuasa
Jawapan: I = 61.38 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) = 12000/(230·0.85) = 61.38 A
Jawapan
I = 61.38 A
6.Kuasa AU & faktor kuasa
Jawapan: I = 65.16 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 = 12·tan(arccos 0.6) = 16 kvar
QC = V²·2πf·C = 240²·2π·50·330·10⁻⁶ = 5972 var = 5.972 kvar
Q2 = 16 − 5.972 = 10.03 kvar
Kuasa ketara baharu
S2 = √(12² + 10.03²) = 15.64 kVA
Arus talian baharu
I = S2/V = 15639/240 = 65.16 A
Jawapan
I = 65.16 A
7.Kuasa tiga fasa
Jawapan: P = 46.56 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 = √3·480·80 = 66.51 kVA
Kuasa nyata
P = S·cos φ = 66.51·0.7 = 46.56 kW
Jawapan
P = 46.56 kW
8.Kuasa tiga fasa
Jawapan: Cph = 165.6 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 0.78) = 60·0.8023 = 48.14 kvar
Q2 = 60·tan(acos 0.98) = 60·0.2031 = 12.18 kvar
Kuasa reaktif daripada kapasitor
QC = Q1 − Q2 = 35.95 kvar
Kapasitans setiap fasa
Dalam bank Δ setiap kapasitor disambung antara dua talian.