三相同步发电机之特性.doc

三相同步發電機之特性一、單選題(題 每題分 共分)( ) 1. ( ) 2. ( ) 3. ( ) 4. 一30kVA，380V，60Hz，Y接之三相同步發電機，設每相電樞繞組之同步電抗為1.6(電阻忽略不計)，則在功因為1之額定負載(30仟瓦)下，其電壓調整率約為多少%？ (A)2 (B)5 (C)7 (D)9。( ) 5. 一交流發電機，無載時端電壓為200V，滿載時端電壓為240V，則 (A)負載為電阻性 (B)負載為電感性 (C)負載為電容性 (D)電壓調整率為20%。( ) 6. 一部45kVA，220V，60Hz，Y接三相同步發電機，其開路試驗與短路試驗之數據如下：開路試驗：線電壓=220V，場電流=2.75A 短路試驗：電樞電流=118A，場電流=2.2A 則該發電機之短路比為 (A)0.8 (B)1.25 (C)1.39 (D)1.76。( ) 7. 一部三相60Hz，20kV同步發電機，發生短路時，其暫態短路電流可能高達數千安培，而存在的時間可能為 (A)一直存在，直到故障排除 (B)零點幾秒鐘 (C)數秒鐘 (D)數分鐘。( ) 8. 三相Y接交流發電機，無載電壓為2000V，而滿載電壓為2400V，其電壓調整率為多少？ (A)16.7% (B)20% (C)20% (D)16.7%。( ) 9. 三相同步發電機，若負載電流滯後應電勢15，則電樞反應大部分為 (A)去磁效應 (B)加磁效應 (C)交磁效應 (D)以上皆非。( )10. 下列之敘述何者錯誤？ (A)發電機的同步電抗為固定值 (B)發電機的功率因數愈低，其電壓調整率愈大 (C)電樞反應愈大，則短路電流愈小 (D)同步發電機的短路曲線，一般為一直線。( )11. 下列對交直流電機之敘述，何者錯誤？ (A)直流電機裝置中間極，可防止換向時產生火花 (B)鼠籠式感應電動機之轉子具有不同的槽形，可獲得不同的轉矩-速度特性 (C)同步機裝置阻尼繞組，可抑制負載變動時，軸轉速對時間的變化率 (D)分激式直流電動機裝置補償繞組時，補償繞組係裝置於定子且與磁場繞組串聯。( )12. 有三相發電機滿載電壓為3300V，若電壓調整率為10%，無載時端電壓為多少V？ (A)2970 (B)3300 (C)3630 (D)5610。( )13. 已知同步發電機的同步阻抗為0.5，同步電抗為0.4，則電樞電阻為 (A)0.5 (B)0.4 (C)0.3 (D)0.2 。( )14. 水輪式同步發電機之永久性短路電流比長距離輸電用汽輪式同步發電機者為 (A)大 (B)小 (C)相等 (D)不一定。( )15. 以交流發電機而言，其應電勢小於端電壓的現象，係發生於 (A)過激時 (B)欠激時 (C)接電阻性負載時 (D)接電容性負載時。( )16. 可用來減少自激現象的方法中，下列何者不正確？ (A)使用阻尼繞組 (B)使用短路比大的發電機 (C)使剩磁極少 (D)線路末端加裝變壓器。( )17. 交流同步發電機之同步阻抗(Zs )是指 (A)電樞交流有效電阻Ra (B)電樞反應電抗Xa (C)電樞漏磁電抗X (D)上述三項之和Zs=Ra+j(Xa+X)。( )18. 交流同步發電機之感應電勢E，不管在何種功率因數情況下均可用一個公式算出，請問是下列哪一個公式？ (A)E= (B)E= (C)E=(Vcos+IR)2+(Vsin+IX)2 (D)E=。( )19. 交流同步發電機之應電勢、端電壓與電樞電流之關係，下列敘述何者不正確？ (A)功因=1時，應電勢大於端電壓 (B)功因滯後時，應電勢大於端電壓 (C)功因越前時，應電勢小於端電壓 (D)電壓調整率恆為正值。( )20. 交流同步發電機在額定電壓而發生短路故障的一瞬間，其電流將甚大，這是因為 (A)電樞電阻太大 (B)電樞漏磁電抗太大 (C)電樞反應尚未建立 (D)電樞反應太大的緣故。( )21. 交流同步發電機的電樞反應，其效應有去磁作用、交磁作用和加磁作用，會發生何種效應是由 (A)負載性質 (B)轉速 (C)電流大小 (D)電壓大小 所決定。( )22. 交流同步發電機接一電感性負載，其電樞反應有 (A)去磁效應 (B)加磁效應 (C)交磁效應 (D)去磁和交磁效應。( )23. 若某2000kVA，3.3kV之三相同步發電機，其百分率同步阻抗為60%，則其同步阻抗應為多少歐姆？ (A)2.345 (B)2.986 (C)3.267 (D)4.375 (E)5.798。( )24. 交流同步發電機電樞槽內之導體，若增加為原來的2倍，而其他條件均相同時，則其電樞漏磁電抗將變為原來的幾倍？ (A)4 (B)2 (C) (D)。( )25. 交流發電機電樞反應的性質為 (A)三相與單相均為脈動 (B)三相與單相均為恆值 (C)三相為恆值，單相為脈動 (D)三相為脈動，單相為恆值。( )26. 同步發電機中，若每相的樞電流和應電勢同相，其電樞反應的結果，會產生 (A)交磁作用 (B)助磁作用 (C)去磁作用 (D)以上皆有。( )27. 同步發電機之容量與策動原動機之容量，分別以何種單位定額之？ (A)kW、kW (B)kW、kVA (C)kVA、kW (D)kVA、kVA。( )28. 同步發電機之無載飽和曲線，在磁場未飽和時，為一條 (A)直線 (B)拋物線 (C)漸近線 (D)雙曲線。( )29. 同步發電機之短路特性曲線(S.C.C.)為一直線，原因為 (A)電樞反應為去磁效應，使磁通過飽和 (B)電樞反應為加磁效應，使磁通過飽和 (C)電樞反應為去磁效應，使磁通未飽和 (D)電樞反應為加磁效應，使磁通未飽和。( )30. 同步發電機之短路特性曲線，近似於一條 (A)雙曲線 (B)拋物線 (C)直線 (D)漸近線。( )31. 同步發電機之電樞反應可以視為是一種 (A)電阻 (B)電抗 (C)阻抗 (D)漏磁。( )32. 同步發電機之電樞電流若滯後應電勢90，則其電樞反應為 (A)去磁效應 (B)加磁效應 (C)交磁效應 (D)無上述任何效應。( )33. 同步發電機之額定輸出受到運轉時之 (A)溫升 (B)轉速 (C)頻率 (D)以上皆非 限制。( )34. 三相同步發電機之無載飽和曲線，下列敘述何者正確？ (A)無載端電壓與轉速的關係(B)滿載電流與轉速的關係 (C)無載端電壓與滿載電流的關係 (D)無載端電壓與激磁電流的關係。( )35. 同步發電機加上電感性負載後，其電樞反應將造成 (A)感應電壓增加 (B)感應電壓下降 (C)分擔功率增加 (D)內電阻增加。( )36. 同步發電機在無載時輸出端之電壓為128V，當滿載時，其輸出端之電壓降為110V，則此同步發電機之電壓調整率約為 (A)10% (B)13% (C)16% (D)19%。( )37. 同步發電機於欠激時，向電路供給 (A)同相位之電流 (B)超前相位之電流 (C)落後相位之電流 (D)以上皆有可能。( )38. 同步發電機於負載變化時，端電壓發生變動之主要原因是 (A)電樞電阻壓降 (B)電樞漏磁電抗壓降 (C)電樞反應電抗壓降 (D)轉速變化。( )39. 同步發電機的負載角定義何者正確？ (A)端電壓與負載電流 (B)同步阻抗與電樞電抗 (C)應電勢與負載電流 (D)應電勢與端電壓 之夾角。( )40. 同步發電機的電樞漏磁電抗，在其他情形均不變下，高頻發電機比低頻發電機者 (A)大 (B)小 (C)相等 (D)不一定。( )41. 同步發電機為限制短路電流，可於電樞外電路串聯 (A)限流電抗器 (B)限流電容器 (C)限流電阻器 (D)限流阻抗器。( )42. 同步發電機若電樞反應大部分為交磁效應，表示電樞電流相位角1與應電勢相位角2的關係，有可能是 (A) 1215 (B) 1290 (C) 1290 (D) 1260。( )43. 同步發電機若電樞反應為加磁效應，其電樞電流相位角1與應電勢相位角2的關係是 (A) 12 (B) 1290 (C) 1290 (D) 1。( )44. 同步發電機短路比的大小在其構造及特性的意義，下列敘述何者不正確？ (A)汽輪發電機短路比小於水輪發電機 (B)短路比愈小的發電機，同步阻抗大，電樞反應大 (C)短路比小的電機稱為銅機械 (D)短路比愈小的電機，電壓調整率愈小。( )45. 下列有數種電工機械及其相關之特性曲線，甲：他激式直流發電機之磁化特性曲線，乙：同步發電機之開路特性曲線，丙：同步發電機之短路特性曲線，丁：平複激式直流發電機之外部特性曲線。請問上列各特性曲線中之哪二者十分類似？ (A)甲和乙 (B)丁和乙 (C)甲和丁 (D)丙和丁。( )46. 同步發電機電樞反應的性質與負載的功率因數 (A)完全無關 (B)有關 (C)不一定 (D)以上皆非。( )47. 同步發電機電樞反應的結果，將使總磁通 (A)減少 (B)增加 (C)不變 (D)不一定。( )48. 同步發電機電樞槽為狹而深者，其樞漏磁電抗比闊而淺之槽者為 (A)小 (B)大 (C)相同 (D)無法比較。( )49. 同步電機之電樞反應和電樞電流間之關係，下列敘述何者最正確？ (A)電樞電流的大小決定電樞反應的強弱，而相位決定電樞反應之性質 (B)電樞電流的大小決定電樞反應的性質，而相位決定電樞反應之強弱 (C)電樞電流的大小及相位均僅決定電樞反應之性質 (D)電樞電流的大小及相位均僅決定電樞反應之強弱。( )50. 在交流發電機中，電樞導體的應電勢之數值小於端電壓，是發生在 (A)功率因數越前時 (B)功率因數滯後時 (C)功率因數為1時 (D)以上皆非。( )51. 有一Y連接三相同步發電機，額定電壓為Vn伏特，額定輸出為Sn仟伏安，同步阻抗為Zs歐姆；則該機之額定電流In安培應等於 (A) (B) (C) (D)。( )52. 有一Y連接三相同步發電機，額定電壓為Vn伏特，額定輸出為Sn仟伏安，同步阻抗為Zs歐姆；該機之百分率同步阻抗Zs(%)= (A)100% (B)100% (C)100% (D)100%。( )53. 有一台6極，380V，60Hz，Y接之三相圓柱型(非凸極)同步發電機，每相同步電抗為10歐姆，電樞電阻忽略不計，當每相感應電勢250V時，求此發電機之最大功率輸出為多少瓦特？ (A)28500 (B)9500 (C) (D) 。( )54. 有一部發電機，滿載時，端電壓為3300V，負載電流為100A，每相應電勢為2000V，功因為0.8滯後，則在無載時 (A)端電壓為3300V (B)負載電流為100A (C)每相應電勢為2000V (D)功因為0.8滯後。( )55. 有一圓筒型同步發電機為三相，1750kVA，2300V，2極，3600rpm，Y連接，其每相同步電抗為2.65歐姆，若電樞電阻ra不計，試問此發電機之最大輸出功率為多少？ (A)2655 (B)2537 (C)2472 (D)2385 仟瓦。( )56. 下列有數種電工機械及其相關之試驗，甲：三相感應電動機之無載試驗，乙：三相感應電動機之堵轉試驗，丙：同步發電機之開路試驗，丁：同步發電機之短路試驗。下列敘述何者正確？ (A)進行乙丁試驗時，該電機的轉子均應保持靜止不轉動 (B)進行甲丙試驗時，均需外加交流電源於該電機的定子端 (C)進行丁試驗時，需一邊調整該電機的激磁電流，一邊記錄該電機的電樞電流 (D)進行丙試驗時，需將該電機的磁場繞組短路。( )57. 有關交流同步發電機的同步阻抗，下列敘述何者錯誤？ (A)為電感性 (B)電抗值大於電阻值 (C)電樞反應也視為一種電抗性質 (D)同步電抗就是電樞漏磁電抗。( )58. 某三相同步發電機額定輸出為250kVA，額定電壓為2000V，以額定轉速運轉。當激磁電流為10A時，產生無載端電壓為2000V，將輸出端之端子短路時，其短路電流為90A，求此發電機之短路比約為多少？ (A)0.63 (B)0.72 (C)1.0 (D)1.25。( )59. 某同步發電機容量為20kVA，200V，短路時產生額定電流所需之場電流為4.8A，開路時產生額定電壓所需之場電流為6A，則此電機之同步阻抗的標么值為 (A)1.25 (B)0.8 (C)0.21 (D)0.167。( )60. 某單相發電機之同步電抗為10，無載端電壓為120V，滿載端電壓為100V，電樞電阻不計，該發電機之最大輸出功率為 (A)1200 (B)1260 (C)2320 (D)3600 瓦。( )61. 將同步發電機之三個端子經電流表短接，在額定轉速下，求得激磁電流If與電樞短路電流Ia的關係曲線，此曲線稱為 (A)短路特性曲線 (B)無載飽和特性曲線 (C)外部特性曲線 (D)激磁特性曲線。( )62. 設額定電壓為V伏特，額定電流為I安培，則三相同步發電機之額定輸出可以 (A) (B) (C)VI (D)VI kVA表示。( )63. 短路比Ks等於 (A)同步阻抗 (B)百分率同步阻抗之倒數 (C)同步阻抗之倒數 (D)百分率同步阻抗。( )64. 短路比較小的同步發電機，下列敘述何者錯誤？ (A)電樞反應較大 (B)電壓調整率較大 (C)氣隙較大 (D)同步阻抗較大。( )65. 對於同步發電機的短路電流，下列敘述何者錯誤？ (A)永久性短路電流很大 (B)暫態短路電流很大 (C)永久性短路電流約為額定電流的0.61.8倍 (D)暫態短路電流存在約數週到數十週的週期。( )66. 輸電線路因具有什麼特性，所以同步發電機有自激現象產生？ (A)電阻性 (B)電感性 (C)電容性 (D)以上皆非。( )67. 下列對同步發電機之短路比、電壓調整率與同步電抗的敘述，何者正確？ (A)短路比愈大，同步電抗愈大 (B)短路比愈大，電壓調整率愈小 (C)短路比愈小，電壓調整率愈小 (D)同步電抗愈小，電壓調整率愈大。( )68. 額定輸出1000kVA，3kVA之三相同步發電機之同步阻抗為5.4歐姆，試求百分比同步阻抗？ (A)70% (B)60% (C)50% (D)40%。( )69. 繪製同步發電機之“短路特性曲線”時，通常其橫座標為激磁電流，則縱座標為 (A)端電壓 (B)電樞電流 (C)電功率 (D)感應電勢。( )70. ( )71. 三相Y接同步發電機，無載端電壓為22000V，滿載端電壓為20000V，其電壓調整率為 (A)20 (B)10 (C)10 (D)20。( )72. 三相同步發電機若輸出端發生短路，則短路電流相位對感應電勢相位 (A)約滯後90 (B)約越前90 (C)同相 (D)不一定。( )73. 以交流同步發電機而言， (A)欠激時 (B)接電阻性負載時 (C)接電感性負載時 (D)接電容性負載時 ，其端電壓可能大於應電勢。( )74. 交流同步發電機在何種情況下，電壓調整率可能為負值？ (A)欠激時 (B)接電阻性負載時 (C)接電感性負載時 (D)接電容性負載時。( )75. 交流同步發電機的電樞反應電抗與電樞漏磁電抗的和，稱為 (A)電樞電抗 (B)同步電抗 (C)同步阻抗 (D)激磁電抗。( )76. 交流同步發電機若接一電容性負載，則電樞反應 (A)僅有去磁作用 (B)僅有加磁作用 (C)有去磁作用和交磁作用 (D)有加磁作用和交磁作用。( )77. 同步發電機的短路特性曲線，橫座標與縱座標分別為 (A)場電流與端電壓 (B)場電流與電樞電流 (C)場電流與應電勢 (D)場電流與輸出功率。( )78. 有一台Y接三相同步發電機供應三相負載，發電機每相之感應電勢為2200V，省略電樞電阻，負載端之相電壓為20030V。已知發電機輸出之三相實功率為6kW，則其每相之同步電抗值應為若干？ (A)10 (B)11 (C)12 (D)13。( )79. 同步發電機的端電壓與應電勢兩者相位的夾角，稱為 (A)功因角 (B)內角 (C)外角 (D)負載角。( )80. 同步發電機接一電容性負載，負載增加時，欲維持輸出電壓穩定，須 (A)增強場激磁 (B)減低場激磁 (C)提高轉速 (D)降低轉速。( )81. 同步發電機接一電感性負載，負載增加時，欲維持輸出電壓穩定，須 (A)增強場激磁 (B)減低場激磁 (C)提高轉速 (D)降低轉速。( )82. 同步發電機會發生自激現象，是因為線路上有 (A)短路電流 (B)越前電流 (C)滯後電流 (D)電樞電流。( )83. 有一交流同步發電機，若每相同步電抗為0.12，電樞電阻為0.05，則每相同步阻抗為 (A)0.17 (B)0.13 (C)0.07 (D)0.69 。( )84. 有一部三相、Y接、1000kVA、4600V同步發電機，每相同步電抗為2，電樞電阻為0.2，於負載功率因數為1時，發電機每相感應電勢約為 (A)2693V (B)2656V (C)3750V (D)4278V。( )85. 有一部三相Y接同步發電機，每相同步阻抗標么值為0.75，其短路比為 (A)1.33 (B)1.25 (C)0.75 (D)1.5。( )86. 有一部三相Y接同步發電機，額定電壓為20kV、額定容量為60000kVA。做開路試驗，在場電流為700A時，得無載端電壓為20kV；做短路試驗，在場電流為1000A時，得電樞短路電流恰為額定電流，其同步阻抗基準值為 (A)6.67 (B)3.87 (C)5.55 (D)0.89。( )87. 有一部三相Y接同步發電機，額定電壓為20kV、額定容量為60000kVA。做開路試驗，在場電流為700A時，得無載端電壓為20kV；做短路試驗，在場電流為1000A時，得電樞短路電流恰為額定電流，其短路比為 (A)1.43 (B)1.2 (C)1 (D)0.7。( )88. 有一部三相Y接同步發電機，額定電壓為20kV、額定容量為60000kVA。做開路試驗，在場電流為700A時，得無載端電壓為20kV；做短路試驗，在場電流為1000A時，得電樞短路電流恰為額定電流，其每相同步阻抗為 (A)2.54 (B)9.52 (C)6.03 (D)1.24。( )89. 有一台40kVA、220V、60Hz、Y接三相同步發電機，開路試驗之數據為：線電壓220V時，場電流為2.75A；線電壓195V時，場電流為2.2A。短路試驗之數據為：電樞電流118A時，場電流為2.2A；電樞電流105A時，場電流為1.96A。則發電機之百分率同步阻抗值為何？ (A)61% (B)71% (C)81% (D)91%。( )90. 有一部單相220V同步發電機，同步電抗為10，電樞電阻忽略不計，感應電勢為250 V，當負載角為30時，其輸出功率為 (A)2750 (B)3260 (C)5500 (D)8145 瓦特。( )91. 額定容量為1000kVA，額定電壓為3000V的三相Y接同步發電機，每相同步阻抗為5.4，其百分比同步阻抗為 (A)90 (B)80 (C)60 (D)20。答 案 一、單選題 1. D 2. D 3. C 4. B 5. C 6. B 7. B 8. D 9. C 10. A 11. D 12. C 13. C 14. B 15. D 16. A 17. D 18. B 19. D 20. C 21. A 22. D 23. C 24. A 25. C 26. A 27. C 28. A 29. C 30. C 31. B 32. A 33. A 34. D 35. B 36. C 37. B 38. C 39. D 40. A 41. A 42. A 43. B 44. D 45. A 46. B 47. D 48. B 49. A 50. A 51. A 52. D 53. D 54. C 55. A 56. C 57. D 58. D 59. B 60. A 61. A 62. B 63. B 64. C 65. A 66. C 67. B 68. B 69. B 70. D 71. C 72. A 73. D 74. D 75. B 76. D 77. B 78. B 79. D 80. B 81. A 82. B 83. B 84. A 85. A 86. A 87. D 88. B 89. B 90. A 91. C 解 析 一、單選題2. (1)電流I相位越前應電勢E，其電樞反應含有交磁效應和加磁效應，如圖所示。 (2)因為有加磁效應負載愈大IA A (=f +Asin2)E(=4.44KwNf) V(=EjIAXS)3. (1)B曲線的負載功因約為1。 (2)C曲線的負載功因為越前。 (3)圖中，三個曲線共交於額定點，代表著三部同步發電機的特性曲線。若是以同一部同步發電機而言，無載時端電壓為V0，不同功因的負載，所得之外部特性曲線如圖所示。 4. 額定線電流I1=45.45A=相電流I 每相感應電勢E=231.7VVR%=100%=100%=5.3%5. (1)電壓調整率VR%=100%=100%=16.7%(注意：VR%為負值)(2)發電機接電容性負載的外部特性曲線如圖所示，負載愈大，端電壓也愈大。且電壓調整率為負值。 6. (1)短路比=1.25(2)本題開路試驗與短路試驗所得數據，正是產生額定電壓與額定電流時之數據。額定電壓=220V 額定電流I=118A8. VR%100%100%16.7%。9. (1)電流滯後應電勢，電樞反應包含有交磁效應(電阻因素，有效電流成分)和去磁效應(電感因素，無效電流成分)。(2)IAcos15產生正交磁，其值較大。(3)IAsin15產生去磁，其值較小。 11. 分激式直流電動機之補償繞組是裝置於定子，但與電樞繞組串聯。12. Vo=Vn(1+)=3300(1+10%)=3630V13. 14. 水輪式同步發電機因極數多、線圈數多、電樞漏磁電抗大，短路電流小，約為額定電流的0.91.2倍；汽輪式同步發電機因極數少，線圈數少，電樞漏磁電抗小，短路電流大，約為額定電流的1.51.8倍。16. (1)阻尼繞組是為了防止追逐現象。 (2)並聯數部發電機，因各機分擔線路之充電電流，使各機之電樞反應減小，各機之加磁效應減少，自激現象較輕微。 (3)變壓器為電感性，可以中和線路的電容性質。19. (1)負載功因越前時，應電勢E可能小於端電壓V，等於V，或大於V。(2)電壓調整率VR%=100% 3.當負載功因越前時，電壓調整率有可能為負值，那是在EV時。23. ZS=ZS%Zbase= ZS%=60=3.26724. XL (匝數N)2，導體增為2倍，匝數即增為2倍，電抗將變為原來的4倍。29. (1)同步發電機之每相短路電流：Is= (XsRA)(2)可知Is約滯後應電勢E90，所以電樞反應為去磁效應。(3)E=4.44KwNf (4)激磁電流IfEIs電樞反應之去磁效應。(5)由於去磁效應，當激磁電流If增大，磁通增加緩慢，不易飽和，故應電勢E是以直線方式緩慢增大，短路電流Is也是以直線方式增大。32. 36. VR%100%100%16%37. (1)電容性負載會使發電機之電樞反應有加磁效應，使得端電壓升高，為了維持端電壓一定，所加的激磁電流應較小，稱為欠激。(2)當發電機處欠激狀態時，表示負載為電容性，電流相位越前電壓相位。38. 39. (1)