電工機械總整理 第一節直流電機基本構造 結構功能備註 直流機殼採用疊片式矽鋼片減少過流損矽含量 5% 以下 極掌面積大於極心 減低空氣隙的碳通密度 分激場繞導線細 匝數多電阻大. 電流小 與電樞繞組並聯 串激場繞導線粗 匝數少電阻小. 電流大 與電樞繞組串聯 Rf( 分 )>>Ra>>Rfs( 串 ) 中間極 改善換向補償繞組 抵銷電樞反應 斜形槽 減少噪音 約距一個槽距寬 換向器與電刷 內部交流電 AC 外部直流電 DC 第二節基本公式 發電機電動機備註 E=N φ F=BLsinθ φ=ba(wb) t F= PZ Wm=2πS φa e=blsinθ 2πa PZ E= φn T= Pm 60a Wm = 60*Pm Pm =9.55 2π*n n (nt-m) 第三節線圈連接方式 疊繞 波繞 適用電機 低電壓 大電流 大電壓 低電流 電流路徑數 a=m( 重入數 )*p( 極數 ) a=2m( 重入數 ) 電刷數 p( 極數 ) 2 只或 p 只 均壓線 p>2 時需均壓線 不需均壓線 換向片距 ±m (C±m) / (P/2) 公式 Ys=S( 槽數 ) / P( 極數 ) Yb= Cs*Ys+1 Yf= Yb±Cs*m N= S*Cs/2 Yav=(Z±2*m)/P Yav 奇數 Yb= Yf=Yav Yav 偶數 Yb= Yav+1 Yf=Yb-2 *m 蛙腿繞 = 單式跌繞 + 複分波繞 ( 不需均壓線 ) 路徑數為 a=2p 註 :C( 換向片數 )=N( 線圈數 )= S( 槽數 )*Cs( 每槽元件數 )/2
第三節電刷的種類及特性 種類 特性 用途 碳 質 接觸電阻高 摩擦係數大 高壓 小容量 低速 石 墨 接觸電阻低小 摩擦係數小 中低壓 高速 大容量 電氣石墨 接觸電阻適中 摩擦係數小 一般直流機 金屬石墨 接觸電阻小 摩擦係數小 低壓 大電流 第四節電樞反應及換向 壹 電樞反應 : 負載電流產生電樞磁場對主磁場之干擾 發電機 電動機 前極尖 減少 增加 後極尖 增加 減少 效應 去磁及交磁 去磁及交磁 磁中性面 順向移位 逆向移位 電刷 順向移位 逆向移位 效果 應電勢下降 (E=Kψn) 轉矩下降 (T=Kψ) 轉速上升 (n=e/kψ) 貳 換向 低速換向 過速換向 定義 換向初期 ( i/ t) 較小 換向末期 ( i/ t) 較大 換向初期 ( i/ t) 較大 換向末期 ( i/ t) 較小 發電機 電刷超過新中性面 ( 之後 ) 移位不足負載增加 電刷不到新中性面 ( 之前 ) 移位過度負載減少 電動機 移位過度負載減少 移位不足負載增加 結果 後端 (( 跟 ) 部分過熱 前端 ( 趾 ) 部分過熱 電抗電壓 E=(L+ΣM)*(2c/Tc) 參 改善換向之方法 1. 延長換向期間
2. 減少電感量 3. 提高電刷接觸電阻 4. 設置補償繞組 5. 移電刷法 6. 增設中間極 ( 發電機依轉動方向 NsSn) 肆 去磁安匝與交磁安匝 去磁安匝 :F( 去磁 )=( Z / 360 )*2α*(1/2)*(a / a)=n* ( 每ㄧ機械角內之導體數 Z / 360, 每極去磁安匝之角度為 2α) 交磁安匝 :F( 交磁 )=(Z/2)*(a/a)- F( 去磁 ) 伍 減少電樞反應之方法 方式 功能 備註 採用高磁阻極尖左右疊成 增加磁阻 楞德爾磁極法 主磁極上刻空心長槽增加磁阻 補償繞阻法 ( 湯姆生 - 雷恩 ) 置於主磁極極面上, 與電樞串聯 抵銷電樞磁動勢 Fa=(Z/2)*0.7*(1/P)*(a/a) [0.7= 極面弧度 / 極距 ] Fc=(Zc/2)*a= Fa Zc=0.7*[Z/(P*a)] 中間極移動電刷 第五節 各種直流發電機之特性曲線 種類電路圖曲線 他激式 a f E=+a*Ra+b Ra E b 電刷壓降 E a a*ra
分激式 L=a+f E=+a*Ra+b Ra a E f Rf L E 崩潰點 a 串激式 E=+s*(Ra+ Rs) s Ra E Rs 升壓 恆流 崩潰點 a 複激式 E=+s*(Ra+ Rs) L= s+f s Ra E Rs Rf f 過複激平復激欠複激 a 發電機外部特性曲線分激式 E=Knψ,=E- a* Ra 串激式 E=Knψ 積複激式 E = K n(ψf+ψs) 差複激式 E= K n (ψf-ψs) 額定電壓 過複激式平複激式欠複激式分激式差複激式 a 額定電流 第六節 直流電動機特性曲線 轉速曲線分激式 n=(-a*ra) / K*ψ 串激式 n = / K*ψ 積複激式 n = / K*(ψf+ψs) 差複激式 n = / K*(ψf-ψs) T 串激式 滿載 積複激式分激式差複激式 a
壹 分激式與串激式之比較 分激式 串激式 發電機與電動機轉向 相同 相反 電源互換 轉向改變 轉向不變 使用交流電 不轉動 轉向不變 轉子飛脫 場電阻斷線 無載時 ( 不可使用皮帶 ) 貳 直流電動機之應用 特性 用途 分激式 定速 調速 車床 串激式 變速 吊車 起重機 果汁機 積複激式 定速 調速間 電梯 參 直流電動機速率控制 公式 控制法 特性 n= E / Kψ 場電阻控制法 Rf,f,ψ,n 轉矩隨速度上升而下降又稱定馬力控制簡單 方便 有效 電樞電阻控制法 E= - a*rn Rn,E,n 轉矩不隨速度上升而下降又稱定轉矩控制 電壓控制法 E= - a*rn,e,n 可得寬廣速度控制, 但價格昂貴 第七節電機三大並聯運用之條件 1. 直流發電機條件 : 2. 變壓器條件 : 3. 同步發電機之條件 : (1) 電壓定額須相同 (2) 端子極性需相同 (3) -L 曲線有下垂特性 (1) 端子極性必須正確 (2) 電壓定額及匝數必須相同 (3) 電阻與漏電抗比相同 ( 阻抗角相等 ) (4) 容量與阻抗成正比 (1) 電壓大小相同 (2) 電壓相位相同 (3) 頻率相同 (4) 相序相同 (5) 電勢波形相同 (6) 適當下垂之速率負載特性 (7) 若相位相同, 電壓大小不同則產生無效環流 C
1+2=L =E1-1R1=E2-2R2 P1+P2=PL 過複激並聯時應有均壓線 S1+S2=SL 不可並聯 1. - 對 -Y 2. - 對 Y- 3. Y-Y 對 -Y 4. Y-Y 對 Y- 二明一滅大小 看暗相位 看 OR 閘頻率 看輪流相序 看皆 第八節交直流電動機起動規定 目的啟動電流限制直流機 a. 增加起動轉距 b. 減少啟動電流 a. 直流機 2 倍以下 b. 感應機 3.5 倍以下 a. 直接啟動 1/3 馬力以下 b. 在電樞電路串一起動電阻啟動 DC.G 時, 將 Rf 置於最大處啟動 DC.M 時, 將 Rf 置於最小處啟動差複激 M 時, 需將串激繞組短路 全壓 1/n 電壓 M 第九節感應電動機之啟動 壹 鼠龍式 直接啟動 Y-Δ 啟動 補償繞組降壓啟動 採 Δ-Δ 3HP 以下 S 為 5-8 倍 每相電壓 =(1/ 3) 全電壓每相電流 =(1/ 3) 全電壓相電流啟動電流 Y =(1/3)Δ 啟動轉矩 T Y =(1/3)TΔ 電動機側 S =(1/n) 全電壓電流電源側 S =(1/n) 2 全電壓電流轉矩 TS=(1/n) 2 直接啟動
貳 繞線式感應電動機之啟動 在轉部加入電阻 a. 增加啟動轉矩 b. 限制啟動電流 c. 提高啟動功因 d. 速度控制 參 單相感應電動機 a. 主繞組匝數多線徑粗置於內層 R 小 X 大 b. 輔助繞組匝數少線徑細置於外層 R 大 X 小電流超前轉速達額定速度之 75% 離心開關切斷輔助繞組 同步電動機利用組尼繞組啟動 肆 三相感應電動機速率控制 公式 控制法 特性 n= (1-S)(120f / p) 定部 改變電源電壓 改變 S 範圍不大改變電源頻率 改變範圍大 價格高改變磁極 改變接線 增加 p,n 減少 轉部 T=(kψSE2)/R 2 轉部加電阻 R 2,T,n 轉部加電壓 E 與應電勢相同 n 加速轉部加電壓 E 與應電勢不相同 n 減少 串並聯運用 同方向運轉 n=120f / (p1+p2) 同方向運轉 n=120f / (p1-p2) ( 註 : 轉子輸入功率 Pg, 轉子輸出功率 Po, 轉子銅損 Pc) (Pg/Ns=Po/Nr=Pc/SNs) 伍 三相同步電動機速率控制 N=120f / P 速度由頻率及磁極數決定 第十節損失 類別損失項目直流機 1. 銅損 Pc= 2 *R( 電樞電阻 + 磁場電阻 ) 2. 鐵損 Pi=Pe+Ph Pe=Ke*f 2 *Bm 2 *t 2 ( 當 Bm 固定,Pe 正比於 n)
變壓器三相感應電動機開路試驗轉子旋轉短路試驗Ph=Kh*f*Bm 1.6~2 ( 當 Bm 固定,Ph 正比於 n) 3. 機械損 = 摩擦損 風阻力損 等, 轉速越快機械損越大 4. 雜散損失 = 無法直接測得 ( 大型機械大約 1%) 5. 交流機 1. 銅損 Pc= 2 *R( 交流等效電阻 ) 2. 鐵損 Pi=Pe+Ph Pe=Ke*f 2 *Bm 2 *t 2 ( 當 Bm 固定,Pe 正比於 n) Ph=Kh*f*Bm 1.6~2 ( 當 Bm 固定,Ph 正比於 n) 3. 機械損 = 摩擦損 風阻力損 等, 轉速越快機械損越大 4. 雜散損失 = 無法直接測得 ( 大型機械大約 1%) 變壓器 1. 銅損 Pc= 2 *R( 一 二次側等效電阻 ) 2. 鐵損 Pi=Pe+Ph Pe=Ke*f 2 *Bm 2 *t 2 = Ke* 2 Ph=Kh*f*Bm 1.6~2 = Kh* 2 /f 3. 最大效率 : 銅損 = 鐵損 銅損 =m 2 * 滿載銅損 = 鐵損 (m 倍滿載 ) 壹 開路及短路試驗 第十一節交流電機之實驗 目的方法各表之值 G0( 激磁電導 ),B0,Y0 0 ( 激磁 ),e( 鐵損 ),m( 磁化 ) 低壓側加額定電壓, 高壓側開路 低壓側電源電壓 2 A 低壓側 O,P Pn G0,B0,Y0 0,cosΘ0 定子加入額定電壓 目的 Re1,X.e1,Ze1,Pc 反轉銅損 方法 各表 之值 高壓側加額定電流, 低壓側短 路 高壓側額定電壓之 3~10% A 高壓側額定電流 1,P 滿載 Pc 定子加入額定電流 5~8% 額定電壓之
轉子堵住 S=1 貳 變壓器 a. 開路公式 b. 短路公式 1. 無載公因 cosθ0=poc/ococ 2.c=0cosΘ(A) 3.m=0sinΘ(A) 參 三相感應電動機 3φM 1.Ze1=sc/sc, Ze2=Ze1/a 2 2.Re1=Psc/sc 2,Re2=Re1/a 2 3.Xe1= Ze1 2 -Re1 2,Xe2=Xe1/ a 2 開路公式 無載功因 cosθ0=p/ 30 短路公式 cosθ= P/ 3s 第十二節二瓦特量三相功率 PT3φ=W 1+W 2 (w) QT3φ= 3(W 1-W 2)(AR) S T3φ= P T3φ 2 +QT3φ 2 (A) cosθ=w 1+W 2/2 W 1 2 +W 2 2 -W 1.W 2 W 1=W 2 co s Θ= 1 W 1= -W 2 c o s Θ= 0 W 1=0, W 2 W 1=2W 2 c osθ= 3/2 0 第十三節絕緣 級別 Y A E B F H C 最高容許威度 90 度 105 度 120 度 130 度 155 度 180 度 180 度以上直流機採用 A 和 B 級 第十四節變壓器構造 1. 矽鋼片條件 a. 鐵損小,b. 導磁細數大 c. 飽和磁通密度高,d. 機械強度大,e. 含矽量 4% 2. 儲油器 a. 改善絕原油劣化 3. 外型 a. 內鐵式高壓小電流,b. 外鐵式低壓大電流 4. 理想 Tr a.η=100%,b.e=4.44fnφ(φ=bma) c. 能量守恒 S=E 1 * 1 =E 2 2 d.a=n 1 /N 2 =E 1 /E 2 = 2 / 1 = Z1/Z2
壹 等效圖 R 1 1 O R 2 2 1 2 X 1 e m 2 X 換算至一次側時 R 01 =R 1 +a 2 X 2 X 01 =X 1 +a 2 X 2 Z 01 = (R 01 ) 2 +(X 01 ) 2 e=o*cosθ m= o*sinθ 貳 標么值 1 = 1 2 1+ a 2 2 0 L + ( 0 1 +a 2 L) ( R R ) X X 阻抗標么值 Zpu Sbase=base * base Zbase=base / base (base 基本值 ) Z PU new Z PU old new = S BASE old S BASE * BASE old BASE new 標么值與額定容量成正比與額定電壓成平方反比 參 電壓調整率 E 2 θ 2 2 2 * X 2 2 COSθ * R 2 2 2 SNθ
E 2 = ( 2 COSθ 2 R2) 2 ( * X 2 2 + + + ) R%=(E2-2)/2 肆 Tr 之測試 * 2 SNθ 2 (1) 溫升試驗 (2) 絕緣電阻測試又稱背向試驗需使用高阻計高壓側瓦特表 L-> 線路 ( 先實 =>Pn 施 ) 低壓側瓦特表 E-> 接地 ( 後實 =>Pc 施 ) G-> 保護 伍 極性試驗 a.dc 法 S 閉合瞬間伏特計往正向偏轉 -> 減極性伏特計往負向偏轉 -> 加極性 b.ac 法 3=1-2-> 減極性 3=1+2-> 加極性 c. 比較法一次側看接線, 二次側跑回路 + + v + - - - v 3 v v + 1 2 - 陸 Tr 之三相連接 Y 聯結 聯結 L= 3p L=P L=P L= 3P L lead P 30 L Lag p 30 產生諧波干擾 可免去諧波之害 i. Y 接 - 接地, 拉出 + 為該相 ii. 接 依序將 - 接 +, 拉出 + 為該相 (4) 三相口訣
1+1=1 110 3=190 3.3K 3=57K 1-1= 3 120 3=208 6.6K 3=11.4K 1+1-1=2 220 3=380 3/3=0.577 1+1+1=0 3/2=0.866 Sin75 =0.966 (5) 公式 單相視在功率 S1ψ=P1P1=P2P2(A), 單相有效功率 P1ψ=S1ψcosΘ(W) 三相視在功率 S3ψ= 3L1 L1= 3L2L2 =>3PP=3S1ψ(A) 三相有效功率 P3ψ=3P1ψ=3PPcosΘ(W) 各種接法 Y-Y Δ-Δ Δ-Y 發電廠 Y-Δ 二次變電所 L1 L2 L1 L2 3 = 3 P1 P2 = a P1 = = P2 a L1 L2 1 L1 L2 = P1 P2 = a 3P1 1 = = 3P2 a L1 L2 L1 L2 P1 = 3 P2 = a 3 3P1 3 = = P2 a L1 L2 L1 L2 3 = θ=0 θ=0 θ=-30 θ=+30 P2 P1 = 3 a P1 1 = = 3P2 3 a - L=P,L=P 利用率 = 輸出容量 / 設備容量 = 3S1ψ / 2S1ψ =0.866 3S-=SΔ-Δ T-T 主 =P=L, 支 =( 3 / 2)L 相同容量 = 輸出容量 / 設備容量 = 3S1ψ / 2S1ψ=0.866 1 大 1 小容量 = 輸出容量 / 設備容量 = 3S1ψ / (S1ψ+2/ 3 S1ψ) =0.928 捌 特殊變壓器 (a) 自耦變壓器 SA=(1+a) a=( 共用 / 非共用 ) 自有容量 = 感應傳送的伏安功率 e 2 =e*2 傳導容量 = 全部容量 - 自有容量特點 :1. 電壓調整率小, 效率低 2. 需高度絕緣 3. 電壓比小 1.05~1.25 到 1 1 1 2
(b) 儀表變壓器 PT 比壓器 ( 降壓 Tr) CT 比流器 ( 升壓 Tr) 二次側額定電壓 110 額定電流 5A 不可短路 ㄧ定要接地 不可開路 ㄧ定要接地 使用 2.0mm 2 紅線使用 2.0mm 2 黑線 (c) 感應電壓調整器 ㄧ次繞組 P 二次繞組 S 短路線圈 T 轉部導線細, 匝數多並聯電源定部導線粗, 匝數少串聯負載轉部與 P 垂直 90 度無法成為抗流線圈 1 S P T L O O =(1+1/a*cosθ) 1 (a=p/s) θ=0 O =(1+1/a) 1 θ=90 O = 1 θ=180 O =(1-1/a) 1 壹 三相感應電動機構造 第十五節三相感應電動機 轉子 鼠籠式 繞線式 優點 構造簡單堅牢 啟動轉矩 Ts 大, 恆速, 轉差率小 啟動電流 s 小 缺點 無法加 Rx,Ts, 構造複雜, 成本高 s 貳 轉差率 S (1) S=(Ns-Nr)/Ns 100% a. 啟動 ( 靜止, 堵 Nr=0,S=1 住 ) b. 同步 Nr=Ns,S=0 c. 反同步 Nr=-Ns,S=2
d. 超同步 Nr=2Ns,S=-1 鼠籠式 S=3~5% 繞線式 S=1~10% S 跟負載成正比 (2) 公式 ( 運轉時 ) a. 轉子轉速 Nr=(1-S)Ns b. 轉子頻率 fr=sf c. 轉子電壓 E2r=SE2 d. 轉子電流 2=(S*E2)/( R 2 +SX 2 ) e. 轉子 Cosθ=R/Z (3) 解題步驟 1. 求轉子電壓 E2 a.e1=p1 b. 靜止時 E2=E1/ 匝數比 c. 轉動時 S=(Ns-Nr)/Ns, E2 r =SE2 1. 求轉子電流 2 a. Z=( R 2 +SX 2 ) b. 2=(S*E2)/( R 2 +SX 2 ) 二 轉矩 (1) 電動機轉子輸出功率 P2=T*w=T*2πNr,T=9.55*P2 / Nr(NT-m)=0.973*P2/ Nr(Kg-m) (2) 轉子每相轉矩 T=Kψ12cosθ ( 2=(S*E2)/( R 2 +SX 2 )),(cosθ=r/( R 2 +SX 2 )) T =P2/WS=(q*2*R2/S) 2 q 1 * R 2 ' /S T=K ' ( R 2 + R 2 ' /S) 2 + ( X 1+X 2) 2 (3)S=1 時 T 與電壓平方成正比, 與 R2 成正比 (4) 定電壓下 T 與 R2/S 成正比, 繞線型外加電阻時 S 將改變但轉矩不變 T mr2 r2 比例推移 r2/s=(r+r2)s 最大轉矩時轉差率 Sm=r2/(x1 +x2) 參 雙鼠籠式 S=1 S=0 (1) 上層 -> 導體細, 電阻大, 電感小, 啟動轉矩大, 啟動電流小 -> 啟動時流 過大部分電流 (2) 下層 -> 導體粗, 電阻小, 電感大 -> 運轉時流過大部分電流 (3) 規格 CNS EC NEMA DE = 台灣 ( 中國 ) = 國際 = 美國 = 德國
肆 制動 a. 再生制動 == 使 Nr>Ns 產生反轉矩並回收電力於電源 b. 發電制動 ( 動力 )( 直流 )== 當.M 切離 A.C 時, 在轉子上加 D.C, 使旋轉磁場變為固定 c. 逆轉制動 == 將電源線任意換兩條, 使之產生反轉矩, 為了防止逆轉 -> 插入柱塞電驛 d. 單相制動 == 將一相切離, 使之成為單相運轉 伍 試驗 繞組電阻測定 Y 形接線 Ry=e/i=2r Δ 形接線 RΔ=e/i=2r/3 負載實驗 a. 方法 -> 動力計 b. 目的 -> 測量 T 及 Pm T=F r(kg-m) =9.8F r(nt-m) Pm=1.026 F r Nr 第十六節單相交流電動機 壹 分類 (1) 感應 (2) 換向 a. 分相式 a. 推斥式 b. 電容式 b. 串激式 c. 蔽極式 貳 單相感應電動機與 3 相電動機比較 a. 體積大 b. 成本高 c. 效率和 Cosθ 差 d. 噪音與振動大 參 單相感應電動機構造 定部裝設行駛繞組, 外加 A.C, 產生交變磁場, 交變磁場分相為兩個大小相等, 方向相反的磁場稱雙旋轉磁場 分相式反轉 => 將啟動繞組或行駛繞組兩端反接 轉矩由大至小排列 : 推斥 > 雙值 > 電容 > 分相 > 永久 > 蔽極 肆 電容式
(1) 電容啟動式使用交流電解電容 -> 體積小, 容量大, 耐壓低輔助繞組電流 a 越前主繞組電流 90 電機角用途 -> 電冰箱壓縮機 (2) 永久電容式使用浸油式電容 -> 體積大, 容量小, 耐壓高用途 -> 洗衣機馬達 主繞組 啟動繞組 伍 蔽極式 a. 方向由未蔽極向有蔽極處轉動 b. 反轉必須把整個磁極反轉過來 c. 蔽極線圈 -> 幫助啟動 d. 蔽極磁通滯後主磁通 e. 構造簡單便宜 f. 功因最低, 效率最差,Ts 最小, 用途 -> 吊扇 轉向 陸 交流單相串激 (1)DC->AC( 直流串激電動機加交流電源 ) 應修改部分 a. 定部和轉部鐵心均採用矽鋼片 b. 弱磁場減少 Rf, 漏磁電抗電壓影響功率因數 c. 裝設補償繞組, 減少電樞反應 ( 電抗電壓影響功率因數 ) d. 減少電樞繞組, 否則換向困難 (2)Cosθ 隨負載增加而降低 柒 推斥式 構造最簡單,Ts 最大, 電刷需短路 (1) 刷軸平行極軸 (2) 刷軸垂直極軸 (3) 轉向 磁通 =0 磁通最大 a. 電刷順極軸移動 -> 順向方向 a 最大 a=0( 刷軸短路線圈 ) b. 電刷逆極軸移動 -> 逆向方向 T=Kψa( 方向相反合力 T=0 =0) e=blsin90 最大
第十七節三相同步機 壹 結構 a. 定子繞置互隔 120 θe 三相電樞繞組 b. 轉子通以低壓直流 貳 交流發電機之種類 適於 凸極型 低速 800rpm 以下 圓柱型 高速 800rpm 以上 轉子直徑大小 轉軸短長 直軸磁阻小於交軸等於交軸 直軸電抗大於交軸等於交軸 用途水輪 G 汽 ( 渦 ) 輪 G 引擎 G 參 交流發電機之種類及用途 水輪汽輪引擎 轉速 200~800 1500~3600 300~600 轉子 凸極型 圓柱型 凸極型 冷卻水氫氣 用途水力發電廠火力 核能緊急備用 肆 同步電動機 阻尼繞組 -> 裝於轉子磁極槽內, 藉端環加以短路, 形成鼠籠般的繞組, 協助啟動 a.nr=ns 不作用 b.nr Ns, 防止追逐現象, 維持 Ns c. 追逐現象 : 由於負載急遽變化, 造成同步機之負載角 ( 應電勢 E 與端電壓 之相角 ) 在同步速率上下作週期性變化 二. 繞線方式 (1) 理論上 -> 全節矩 集中繞 但會有諧波干擾 (2) 實際上 -> 短節矩 分佈繞 (3) 短節矩之優缺點優點 : N S 全節距短節距
a. 減少諧波 改善電勢波形 使其更接近正弦波 b. 節省末端連線, 減少 Pc c. 減少電感量缺點 : 應電勢較全節矩低 (4) 分佈繞 a. 降低應電勢諧波成份 b. 效率高 c. 繞組較易散熱 應電勢較低 三. 感應電勢計算 (1) 理論 Ep=4.44N =2.22Zfψ (2) 實際 Ep=Kw4.44fNp (3)Kw( 繞組因數 )=Kp Kd (4)Kp( 節距因數 )= 短節距感應電勢 / 全節距感應電勢 =sin(x/2) (5)Kd( 分佈因數 )= 分佈繞感應電勢 / 集中繞感應電勢 =sin(180/2* 相數 ) / qsin(180/2* 相數 *q) q ( 每相每極槽數 )= 槽 /( 相數 * 極數 ) (6) 諧波正弦波三次諧波五次諧波 A 0 A 0 *3=0 A 0 *5=0 B -120 B -120 *3=0 B -120 *5=120 C 120 C 120 *3=0 C 120 =-120 四 特性曲線 (1) 外部特性曲線條件 : 額定轉速及激磁電流不變, 負載電流與端電壓之關係負載超前電樞反應產生加磁作用, 端電壓上升負載落後電樞反應產生去磁作用, 端電壓下降 端電壓 cos=0.8 超前 cos=1 cos=0.8 落後負載電流 (2) 激磁特性曲線條件 : 額定轉速及端電壓不變, 負載電流與激磁電流之關係 負載超前電樞反應產生加磁作用, 須減少激磁電流負載落後電樞反應產生去磁作用, 須增加激磁電流 激磁電流 f COS=0.8 落後 COS=1 COS=0.8 超前負載電流
P~18 (3) 同步發電機向量圖 電流落後電壓 E E= (cosθ+r) 2 +(sinθ+x) 2 θ a a*r a*x (3) 形特性曲線輸出固定運轉, 激磁電流從欠激加至過激時, 電樞電流逐漸減少後再逐漸增加激磁電流與電樞電流之曲線 電樞電流 全載半載 1/4 負載 滯後電流 超前電流 (5).M 和 S.M 之比較功率因數 空氣隙 啟動 直流激磁.M 不可調整 甚短 可自行啟動 不需要 S.M 可調整 較寬 不可自行啟動 需要 激磁電流 (6)SM 的運用使 SM 於無載及過激磁, 其特性為電容, 稱同步電容器或同步調相機, 安裝於變電所之主 Tr, 以改善功率因數 cosθ a. 減少線路電流 b. 減少線路壓降 c. 減少線路損失 d. 增加系統容量 公式 (1)PL1-PL2=PL1 1-(Cosθ1/Cosθ2) 2 (2)Qc=P(tanθ1-tanθ2)(AR) C= (Qc/2πft)*10-6 μf (7) 小型 S.M 1. 可為計數器 計時器
2. 磁阻電動機 ->1 相凸極式 S.M 3. 磁滯電動機 ->1 相圓筒式 S.M 壹 伺服電動機 第十八節特殊電機 (1) 特性 a.ts 大 b. 轉子慣性小 ( 響應小 ) 機械時間常數小 重量輕 電氣時間常數小 c. 摩擦小 無制動特性 d. 可正逆轉控制 (2) 控制方式 a. 場控 -> 高感抗 -> 小容量 b. 樞控 -> 大容量 貳 步進電動機 (1) 特性 a. 數位 脈衝馬達 b. 數入一脈波轉動一固定角度 c. 轉動角度跟輸入脈波數成正比 d. 無累積誤差 -> 開環路 e. 具高靜止扭矩 f. 可正逆轉控制 (2) 驅動方式一相 -> 激磁一相繞組, 轉一步, 振動較大二相 -> 激磁二相繞組, 轉一步, 較穩定一 ~ 二相 -> 交替磁場一 二相, 得半步 (3) 公式 1 步之 θs=360 / 步進數 ( 轉一圈 ) 步進數 = 定子相數 轉子齒數 (4) 用途電腦週邊, 印表機, 磁碟機 參 線性電動機 (1) 公式
a. 同步速率 s=2pth/t=2fpth(m/s) => 一週移動兩個極矩 Pth b.r=(1-s)s(m/s) c.s=(s-r)/s (2) 用途低速 -> 電動門高速 -> 磁浮列車 伍 電磁耦合式電動機 (1) 原理 : 利用渦流耦合機產生電磁耦合效應 ( 調整 f) (2) 範圍 :10:1 (3) 別稱 :EC,S,AS (4) 構造 : 感應電動機, 渦流耦合機和轉速發電機 (5) 用途 : 漸為變頻器控速取代