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104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題
代號：21760
等 別： 高考二級
類 科： 電力工程
科 目： 電機機械
考試時間： 2小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
請以黑色鋼筆或原子筆在申論試卷上作答。
（請接背面）
全一張
（
正面
）
一、如圖一所示之電磁裝置：
其鐵心之
i↔
φ
特性若以磁滯迴線表之，以及以磁化特性曲線近似表之，分別繪
出其激磁支路等效電路。激磁電壓之頻率提高時，磁滯迴線之形狀如何改變。
（6分）
鐵心之相對導磁係數
2500=
r
μ
，
H/m104
7
0
−
×=
πμ
，鐵心截面積為
cm4cm4×
，
鐵心磁路平均長度為 40 cm，如所需之磁化電感為 10 mH，求線圈匝數 N。（6分）
如鐵心具有一氣隙，長度為
mm2=g
，忽略鐵心之磁阻，如所需之磁化電感亦為
10 mH，求線圈匝數 N。（6分）
+
-
)(tv
)(t
φ
)(ti
二、如圖二所示之它激直流馬達，其運轉於 1000 rpm 下之旋轉損失為 500 W：
求此馬達之效率。（5分）
求此馬達之輸出轉矩
out
T（N-m）。（5分）
繪出直流至直流轉換器（DC-DC converter），提供
t
V以使此馬達具正反轉及再生
煞車功能。（5分）
繪出它激直流馬達與差複激直流馬達之
am
I↔
ω
於同一圖中；
繪出它激直流
發電機與差複激直流發電機之
at
IV ↔於同一圖中。（5分）
圖一
圖二
T
ou
t
ω
m
E
a
V
t
(100V)
I
a
(100A)
R
a
(0.05Ω)
L
f
R
f
(10Ω)
I
f
(5A)
P
a
I
t
+
+
+
-
-
-
(50V)
V
f
104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題
代號：21760
等 別： 高考二級
類 科： 電力工程
科 目： 電機機械
全一張
（
背面
）
三、有一單相變壓器 Hz60V,/1002000kVA,01 ：
其於額定頻率及額定電壓下之鐵損為 100 W，而於（1/4）額定負載及單位功率因
數下之效率為 0.956，求其額定負載下之銅損。（5分）
求功率因數 0.1cos =
θ
下之最大效率 max
η
。（5分）
將此傳統變壓器接成 2000 V/2100 V 之自耦變壓器，求其額定功率。（3分）
一個 Y−Δ 接三相四線式配電系統，其二次側之三個單相迴路供給相同之非線性
負載，如 (A) 1802sin5602sin20 ttia
π
π
+= ，求流於中性線上之電流。（3分）
四、一部三相線繞式感應馬達（460 V, 6-pole, 60 Hz），其轉子之相線圈電阻為
Ω2.0
2=
′
R，轉子短路下，供給 100 N-m 之定轉矩負載，運轉於 1140 rpm，忽略旋
轉損失。
此馬達於市電三相電源額定電壓及頻率（460 V, 60 Hz）供電下，求外加之轉子相
線圈電阻 e
R2
′，以使轉速成為 1000 rpm，並求此時之氣隙功率。（8分）
此馬達以變頻器供電運轉於 1140 rpm，如含 5次諧波電流，求其轉差率 5
s，電磁
產生轉矩為正或負。（3分）
繪出此馬達於下列條件下之轉矩-轉速（ n
T
↔）特性曲線於同一圖中：
（460 V, 60 Hz）；
（230 V, 30 Hz）；
（460 V, 90 Hz）。（6分）
此馬達以原動機驅動其轉子當成變頻發電機，轉子線圈經滑環輸出變頻之電壓，
如定子電樞激勵之市電三相電源為 Hz60
1=f，輸出頻率欲為 Hz20
2=f，求原動
機之驅動速度（rpm）。（3分）
五、
感應機及同步機於定子及轉子結構上有何差異？（4分）
有一工廠具有兩部感應馬達，每部操作於 4.4 kV/60 Hz, 500 kVA, 400 kW, 300 kVAR。
其中一部換成 4.4 kV/60 Hz, 2-pole, 450 kVA 之隱極式（Non-salient pole）同步馬達，
輸出相同之實功，虛功可調，在額定 450kVA 下，求此工廠之最佳功率因數。
此同步馬達為 Y-接， phase/15,0 Ω== sa XR ，求此時之激磁電壓 fff EE
δ
∠= 。
（8分）
如令此同步馬達之輸出實功相同，但功率因數為 1，求此時之激磁電壓 fff EE
δ
∠= 。
（4分）
何謂直流無刷馬達（Brushless DC motor, BDCM）。（4分）
六、有一步進馬達：4-相，定子齒數 8=
s
N，轉子齒數 6=
r
N：求步進角；
如時鐘
脈波之頻率為 600 Hz，採全步驅動方式，求轉子轉速為多少 rpm。（6分）