อิเล็กทรอนิกส์กำลังและไดรฟ์: แบบฝึกหัดและข้อสอบเก่า

ตัวแปลงสวิตชิงและไดรฟ์ไฟฟ้า: ตัวแปลงบัค บูสต์ และบัค-บูสต์ พร้อมริปเปิลและโหมดการนำกระแส มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและการควบคุมความเร็ว และไฟฟ้ากระแสสลับที่ป้อนให้

ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร

ชุดสรุปเร่งรัด (PDF)สรุปสูตร ขั้นตอนวิธีทำ และโจทย์ฝึกพร้อมเฉลยละเอียด พร้อมพิมพ์

หัวข้อในรายวิชานี้

  1. ตัวแปลง DC-DCอัตราส่วนการแปลงในอุดมคติ · ริปเปิลและกระแสของตัวเหนี่ยวนำ · ริปเปิลเอาต์พุตและขอบเขต CCMโจทย์คำนวณ
  2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้าน กระแส และแรงบิด · ความเร็ว–แรงบิดและประสิทธิภาพ · การเริ่มเดินและการควบคุมความเร็วโจทย์คำนวณ
  3. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลังP และ Q ของโหลด · กระแสในสาย · การปรับปรุงตัวประกอบกำลังโจทย์คำนวณ
  4. กำลังไฟฟ้าสามเฟสแรงดันและกระแสของระบบ Y และ Δ แบบสมดุล · กำลังไฟฟ้าสามเฟส · การปรับปรุงตัวประกอบกำลังโจทย์คำนวณ

เทคนิคทำข้อสอบวิชา อิเล็กทรอนิกส์กำลังและไดรฟ์

  • ใช้สมดุลโวลต์-วินาทีของตัวเหนี่ยวนำ: แรงดันเฉลี่ยของตัวเหนี่ยวนำตลอดหนึ่งคาบเป็นศูนย์
  • ระวังหน่วยให้ถูกต้อง: µH, µF และ kHz ต้องเปลี่ยนเป็น H, F และ Hz
  • สำหรับมอเตอร์ ให้แปลง rpm เป็น rad/s ก่อนใช้ E = k·ω หรือ P = T·ω

ตัวอย่างวิธีทำ

ตัวแปลง DC-DCง่าย
+−12 VD = ?LCR−+48 V

ตัวแปลงบัค-บูสต์แบบกลับขั้วในอุดมคติต้องผลิต −48 V จาก 12 V ในโหมดนำกระแสต่อเนื่อง จงหาดิวตี้ไซเคิล D

Vin​ = 12 VVo​ = −48 V

จงหา D

แสดงคำใบ้
  1. เริ่มจากอัตราส่วนการแปลงในอุดมคติ: |Vo| = Vin·D/(1 − D)
  2. แก้สมการหา D
  3. D = |Vo|/(Vin + |Vo|).
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

ตัวแปลง DC-DC: สวิตช์ S เปิดในสัดส่วน D ของแต่ละคาบ T = 1/f ในสถานะคงตัว แรงดันเฉลี่ยของตัวเหนี่ยวนำเป็นศูนย์ (สมดุลโวลต์-วินาที) ซึ่งให้อัตราส่วนการแปลงในอุดมคติในโหมดนำกระแสต่อเนื่อง: บัค Vo = D·Vin, บูสต์ Vo = Vin/(1 − D), บัค-บูสต์แบบกลับขั้ว |Vo| = Vin·D/(1 − D) ตัวแปลงในอุดมคติรักษากำลังไว้: Vin·Iin = Vo·Io ขณะ S เปิด กระแสตัวเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้น ΔIL = VL·D·T/L โดย VL = Vin − Vo สำหรับบัค และ Vin สำหรับบูสต์และบัค-บูสต์ ริปเปิลเอาต์พุตคือ ΔVo = ΔIL/(8fC) สำหรับบัค และ Io·D/(fC) สำหรับบูสต์และบัค-บูสต์ กระแสตัวเหนี่ยวนำเพียงแตะศูนย์ (ขอบเขต CCM) เมื่อกระแสเฉลี่ยของตัวเหนี่ยวนำเท่ากับ ΔIL/2

อัตราส่วนการแปลง

|Vo| = Vin·D/(1 − D)

แก้หา D

D = |Vo|/(Vin + |Vo|) = 0.8

คำตอบ

D = 0.8
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงปานกลาง
T (N·m)n (rpm)20 N·mn0​n = ?

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (k = 0.8 N·m/A, Ra = 0.4 Ω) ทำงานจาก 110 V และขับโหลดแรงบิด 20 N·m จงหาความเร็ว n ในหน่วย rpm

V = 110 Vk = 0.8 N·m/ARa = 0.4 ΩT = 20 N·m

จงหา n (rpm)

แสดงคำใบ้
  1. แรงบิดกำหนดกระแส: Ia = T/k
  2. Ia = 20/0.8 = 25 A.
  3. ω = (V − IaRa)/k.
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง: อาร์เมเจอร์คือความต้านทาน Ra อนุกรมกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้าน E ดังนั้น V = E + Ia·Ra แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านเพิ่มตามความเร็ว E = k·ω และแรงบิดเพิ่มตามกระแส T = k·Ia โดยใช้ค่าคงที่มอเตอร์ k ตัวเดียวกัน (V·s/rad = N·m/A) ในหน่วย SI แปลงความเร็วด้วย ω = 2π·n/60 กำลังที่พัฒนาขึ้นคือ E·Ia = T·ω กำลังอินพุตคือ V·Ia และส่วนต่างคือการสูญเสียในทองแดง Ia²Ra กับการสูญเสียจากการหมุน ความเร็วลดลงเป็นเส้นตรงตามแรงบิด ω = V/k − Ra·T/k² จากความเร็วขณะไม่มีโหลด V/k ลงไปเป็นศูนย์ที่แรงบิดสตอลล์ k·V/Ra เมื่อหยุดนิ่ง E = 0 ดังนั้นกระแสเริ่มเดิน V/Ra จึงมีค่ามาก เว้นแต่ใช้ตัวต้านทานจำกัด

กระแสอาร์เมเจอร์

Ia = T/k = 20/0.8 = 25 A

แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านและความเร็ว

E = 110 − 25·0.4 = 100 V
ω = E/k = 125 rad/s → n = 1194 rpm

คำตอบ

n = 1194 rpm

การฝึกทำงานอย่างไร

  • “ฝึกรายวิชานี้” ผสมโจทย์จากทุกหัวข้อของวิชา เหมือนข้อสอบจริง
  • โจทย์ทุกข้อใช้ค่าใหม่ คุณจึงเรียนรู้วิธีทำ ไม่ใช่จำคำตอบ
  • ติดขัดใช่ไหม เปิดคำใบ้เล็ก ๆ ก่อน และเปิดคำอธิบายฉบับเต็มเมื่อจำเป็นเท่านั้น
  • ข้อสอบจำลองจับเวลาและไม่มีคำใบ้ และคุณจะได้คะแนนและการทบทวนฉบับเต็มเมื่อจบ

เครื่องคำนวณสำหรับรายวิชานี้

เครื่องคำนวณการปรับปรุงตัวประกอบกำลังเครื่องคำนวณกำลังไฟฟ้าสามเฟสเครื่องคำนวณแรงดันตก

รายวิชาที่เกี่ยวข้อง

ระบบกำลังและเครื่องจักรกลไฟฟ้าการวิเคราะห์วงจร 2: วงจรกระแสสลับพื้นฐานวิศวกรรมไฟฟ้าฝึกข้อสอบ FE ไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ 1ระบบเมคาทรอนิกส์การวิเคราะห์วงจร 1วิศวกรรมระบบควบคุม 1
ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร