114 專技高考高等考試 驗船師 船用電學（包括1船用電路2船用電機設備3船用電機檢驗4船用無線電通信設備檢驗） 考古題詳解

核心觀念

船舶發電機負載試驗，是在發電機帶負載運轉時，確認「發電機組能否在額定及規定的負載範圍內，穩定供電且各項性能正常」。試驗不只看輸出電壓，還要同時觀察原動機、發電機、調速與電壓調整、冷卻與潤滑系統，以及保護裝置的反應。

依船舶設備檢驗及船級規範的通常作法，發電機應在負載下作單機運轉試驗；適用時，也應作並聯運轉試驗。實際負載級距、持續時間、允許電壓與頻率偏差，以及過載試驗條件，應依核准圖說、製造廠資料及適用規範判定。不得把某一組通用級距或過載時間當成所有船舶一律適用的法定數值。

試驗時常用的關係式如下：

其中 $S$ 為視在功率、$P$ 為有功功率、$Q$ 為無功功率，$V_L$ 與 $I_L$ 分別為線電壓與線電流，$\cos\phi$ 為功率因數。測試紀錄應標明使用的是有功功率（kW）或視在功率（kVA），避免只記「負載百分比」而無法判讀。

解題方法

依「試驗前確認、逐級加載、額定負載穩定運轉、卸載與功能確認、整理紀錄」的順序作答。每一階段都交代操作方式及應量測或觀察的項目，即能完整呈現負載試驗程序。

一、試驗前準備與初始檢查

1. 確認試驗條件：核對發電機銘牌與核准資料，包括額定輸出、額定電壓、相數、頻率、額定轉速、功率因數、冷卻方式及允許運轉範圍；確認負載設備、儀表量程與精度合適。
2. 檢查機械與電氣狀況：確認機組固定、聯軸器及防護裝置正常，接線與接地可靠，端子無鬆動；檢查潤滑油、冷卻水或通風狀況，以及燃油、排氣、管路和閥件。
3. 檢查儀表與保護設定：確認電壓表、電流表、頻率計、功率表或功率分析儀可正常讀值；確認過電流、低電壓、逆功率等保護設定符合核准資料，並記錄設定值。
4. 量測絕緣電阻：依適用規範及設備程序量測發電機繞組對地及必要的相間絕緣電阻，記錄測試電壓、環境條件與結果。測試後按程序放電，並在試驗紀錄中註明量測方式。

二、空載運轉與初始值紀錄

啟動原動機後，先確認潤滑油壓力、冷卻狀況與運轉聲音正常，再使發電機達到規定轉速並建立電壓。空載時記錄：

• 線間電壓、頻率、轉速及三相電壓平衡情形。
• 原動機潤滑油壓力、冷卻水溫度，以及排氣溫度或其他製造廠要求的運轉參數。
• 軸承溫度、異音、異常振動、漏油、漏水或漏氣情形。
• 儀表指示與電壓調整、調速狀態。

空載數值作為後續加載比較基準；若空載已有明顯異常，應先處理，不應直接進入負載試驗。

三、逐級加載

以負載箱或經核准的船上負載逐步增加負載。可採分級方式，例如約 $25\%$、$50\%$、$75\%$ 至 $100\%$ 額定負載；實際級距及每級停留時間依適用規範、試驗計畫及製造廠要求。每一級待讀值穩定後，記錄：

• 三相電壓、三相電流、頻率、轉速。
• 有功功率（kW）、視在功率（kVA）、功率因數；若有儀表，記錄無功功率（kvar）。

核心觀念

本題考查船舶配電盤儀表的最低配置，重點是並聯運轉的三相交流發電機。並聯運轉時，儀表須能監測各發電機與匯流排的電壓、各機各相電流、發電機輸出功率與頻率，並提供同步指示，以利併聯操作及運轉監視。

法規依據為《船舶配電盤及附屬裝備之設計基本規範》第 5.7 節「儀表」；以下以命題當年（民國 114 年）法規為準。

解題方法

先依題目指定的「三相交流」及「應用於並聯運轉」兩項條件，對照規範第 5.7.3(c)(ii) 款，逐項列出最低儀表配置，並注意有些儀表是「每部發電機各一」，有些則是整個配電盤共用。

應備儀表

1. 電壓表：每部發電機各一個，附選擇開關，能測量各相間電壓及匯流排一相電壓；選擇開關並須能選測岸電電壓。
2. 電流表：每部發電機各一個，附選擇開關，以指示該發電機各相電流。
3. 瓦特表：每部發電機各一個，量測各機輸出功率。

核心觀念

發電機過載試驗是以高於額定值的負載，檢查機組在短時間超額運轉時的熱承受能力、電壓與轉速穩定性，以及保護裝置和冷卻系統的工作情形。額定負荷代表發電機依設計條件可連續運轉的負荷；短時間施加 $110\%\sim125\%$ 額定負荷，則用來驗證機組是否具有所需的過載能力與安全裕度。

解題方法

以試驗目的切入：過載會使發電機的電流、繞組銅損及溫升增加。若以額定電流 $I_N$ 為基準，試驗電流約為 $1.10I_N\sim1.25I_N$，而繞組銅損近似與電流平方成正比：

因此，銅損約為額定時的 $1.10^2\sim1.25^2$ 倍，即約 $1.21\sim1.56$ 倍。

核心觀念

電路中 $R_1$ 與下方的並聯支路串聯，因此 $R_1$ 的電流等於流入並聯支路的總電流。並聯支路中的 $R_2$ 與 $R_L$ 電壓相同，且總電流為兩支路電流之和。使用歐姆定律 $V=IR$ 與克希荷夫電壓、電流定律即可求解。

解題方法

已知電源電壓為 $100\ \mathrm{V}$，$R_1$ 上的壓降為 $75\ \mathrm{V}$，所以並聯支路兩端電壓為

$R_1=75\ \Omega$，故流經 $R_1$ 的電流，也就是流入並聯支路的總電流為