了解直流發電機的電樞反應 了解直流發電機的換向過程 熟悉各式直流發電機的電路計算
3 3-1 何謂電樞反應直流發電機若有接負載, 電樞繞組就有電流流動, 負載越大, 電樞電流越多, 這個電樞電流產生磁通, 電樞磁通會對主磁極磁通的大小和分布, 造成抵消或干擾, 使得主磁場的兩個極尖磁場強度變為不相等, 這種現象稱為電樞反應 (armature reaction) 以 2 極發電機為例 : 原本主磁極磁通的分布情形, 如圖 3-1(a) 所示, 磁通方向與極軸平行, 與磁中性面垂直 電樞電流產生的電樞磁通分布情形, 如圖 3-1(b) 所示, 磁通方向與極軸垂直, 與磁中性面平行 將主磁極磁通和電樞磁通合併分析, 圖 3-1 (c) 為兩者合成的分布情形 磁中性面 場磁力線 磁中性面 90 F 場磁通方向 轉子 磁場繞組 定子 由磁場產生的磁通分布情形 圖 3-1 2 極發電機之電樞反應 56
刷軸 ( 中性面 ) 電樞磁通 極軸 電樞磁通方向 A 定子 由電樞電流所產生的磁通分布情形 原磁中性面 新磁中性面 新磁中性面 90 F A 0 合成的磁通分布情形圖 3-1 2 極發電機之電樞反應 ( 續 ) 3 直流發電機之一般性質 57
3 電樞反應的影響電樞反應會伴隨著下列幾種現象發生, 電樞電流越大 ( 即負載愈大 ), 影響程度也就越顯著 : 合成的磁通方向發生畸斜, 造成磁中性面偏移 : 如圖 3-2 所示, 原磁中性面會順轉向移動角度, 成為新磁中性面的位置 新磁中性面 N 發電機 S 圖 3-2 發電機磁中性面的偏移 : 順轉向偏移 總磁通量減少 : 如圖 3-3 所示, 雖然電樞反應會造成發電機後極尖的磁通 增加, 但是由於鐵心磁通飽和問題, 其增加量少於另一極尖磁通減少的 量, 所以總磁通量會減少 後極尖磁通增加有限 以電樞轉向而言此處是前極尖 N S 前極尖磁通減少 以電樞轉向而言此處是後極尖 圖 3-3 發電機前極尖磁通減少 58
換向困難 :( 所謂換向, 詳細見下一節說明 ) 因為磁中性面偏移, 若電刷仍置於原位置, 將要換向的線圈仍然有感應電勢存在, 而電刷將這個線圈短路, 會導致電刷與換向片間產生火花, 如圖 3-4 所示, 針對這一點, 將電刷移到新磁中性面, 如圖 3-5 所示 ( 即發電機電刷順轉向移動角度 ), 可以改善換向 不過, 若負載經常變動, 使得電樞電流大小與磁中性面位置也隨時變動, 要以移電刷來改善換向, 必須隨時改變移動的角度, 顯然不方便 原磁中性面 新磁中性面 原磁中性面 新磁中性面 電樞向右移動 電樞向右移動 換向片 換向片 線圈在磁中性面換向 電刷 電刷 換向的線圈仍在磁場中感應電壓, 造成火花 圖 3-4 換向困難 G 圖 3-5 電刷移位改善換向 : 發電機電刷順轉向移位 改善電樞反應的方法要改善電樞反應的不良影響, 有下列幾種方法 : 3 直流發電機之一般性質 59
3 改良主磁極 : 利用改良主磁極結構, 以增加磁極兩極尖的磁阻 不同心圓 : 如圖 3-6 所示, 極掌的弧心與電樞圓心不在同一點, 使得極尖處的空氣隙變大 磁阻變大, 極尖的磁通量會比較少且不易增加 如此, 發生電樞反應時, 極尖的磁通量變化並不大, 可以使磁通分布變化較少, 減輕磁通畸斜程度 採用單極尖磁極疊片 : 如圖 3-7 所示, 將缺左尖疊片與缺右尖疊片交互 疊成主磁極鐵心, 也可以使極尖磁阻變大, 同樣達到上述第 項效果 極尖處的空氣隙變大 圖 3-6 不同心圓圖 3-7 單極尖磁極疊片 設置補償繞組 (compensating winding): 如圖 3-8 所示, 補償繞組裝置在定子磁極表面槽中, 其匝數少 線粗且與相鄰之電樞繞組電流方向相反 在電路方面, 補償繞組與電樞繞組串聯, 所以兩者電流相同, 產生的磁通量恰好可以抵消 ( 不管電流多少 ), 因此可以消除電樞反應 黑 : 電樞磁通 補償繞組與電樞串聯 紅 : 補償繞組所生磁通 裝置位置 圖 3-8 補償繞組 60
設置中間極 (inter-pole): 中間極又稱為換向磁極 (commutating pole), 如圖 3-9 所示, 是介於主磁極 N 與 S 之間的小磁極 在電路方面, 中間極繞組與電樞繞組串聯 中間極所產生的磁通, 要與電樞磁通相反, 所以發電機的中間極極性, 依其轉向為 NsSn ( 大寫 NS 為主磁極, 小寫 ns 為中間極 ) 中間極所產生的磁通, 一方面可以消除部分的電樞磁通, 又可以消除電樞繞組之電抗電壓, 使直流電機獲得良好的換向作用 中間極繞組 電刷軸 S G N F D F B( 磁極磁動勢 ) F C F A( 電樞磁動勢 ) F( 合成磁動勢 ) 圖 3-9 發電機中間極的位置 :NsSn 圖 3-10 電樞反應向量圖 磁動勢 磁動勢 安匝 電機的電刷若有移位, 電樞電流所生的磁通方向也隨電刷移動, 不再與定 子的磁極垂直, 此時可將電樞磁動勢分為兩個向量, 一為去磁磁動勢, 一為交 磁磁動勢 以向量表示如圖 3-10 所示,F A 是電樞磁動勢,F C 是電樞的交磁磁動勢,F D 是電樞的去磁磁動勢,F B 是定子主磁極的磁動勢, 故依向量表示如下 : F A =F C +F D,F=F A +F B 去磁安匝 3 直流發電機之一般性質 61
3 產生去磁效應及交磁效應的正確導體數, 以 2 極電機為例, 可以由圖 3-11 看出, 去磁效應的範圍是上下共 4 之夾角, 有效導體共 10 根, 也就是有 5 匝線圈屬於去磁效應的, 倘若有 5 安培電流流過此 5 匝導體, 則表示有 5 5=25 去磁安匝, 但是, 這 25 安匝是屬於兩個磁極的, 故對每極而言, 只有 12.5 安匝 因此由此可以導出每極安匝數如下 : 2 刷軸 圖 3-11 2 去磁部分 設 Z 是電樞上之總導體數 I a 是電樞總電流 ;a 是電樞上電流並聯路徑數 ; 是電刷從無載中性面移 轉之機械角度 則每對磁極產生的去磁效應導體數應包含在 4 角度內, 電樞上每一度 ( 機 Z 械角度 ) 的導體數是根, 每對磁極有 4 去磁角度 ( 機械角度 ) 360 故每對磁極產生去磁效應的導體數 =4 Z 360, 又一匝有 2 個導體, 每對磁極產生去磁效應所需要之去磁匝數 = 1 2 4 Z 360 每極去磁匝數 = 1 2 1 2 4 Z 360 每極去磁安匝數 公式 3-1 1 2 1 2 4 Z 360 I A a = 360 Z I A a 62
若電機磁極數為 P, 整個電機的總去磁安匝數 公式 3-2 P 360 Z I A a 交磁安匝 交磁效應之確實導體數, 以 2 極電機為例, 如圖 3-12 所示, 應包括 2 機械角度範圍內 ( = 360 P -2 ) 刷軸 圖 3-12 交磁部分 電樞上每一度的導體數是 Z 根 360 每對磁極有 2 交磁角度 每對磁極產生交磁效應的導體數 =2 Z 360 每對磁極產生交磁效應的交磁匝數 = 1 2 2 Z 360 每極交磁匝數 = 1 2 1 2 2 Z 360 每極交磁安匝數 公式 3-3 電機的總交磁安匝數 公式 3-4 1 2 1 2 2 Z 360 I A = Z a 2 360 I A a P 2 Z 360 I A a 3 直流發電機之一般性質 63
3 範例 1 有 4 極電機, 電樞表面的導體總數為 288 根, 繞線方式為單式疊繞, 其電樞電流為 120 安培, 若電刷向前移動 15 個機械角度, 求此電機之去磁安匝與交磁安匝? 解 已知 =15,Z=288 根,a=4,I A =120 安培 每極去磁安匝數 = Z I A = 15 120 288 360 a 360 4 =360 安匝 4 極之去磁安匝數 =360 4=1440 安匝 360 每極交磁安匝數 = Z 2 360 I A P - 2 = a 2 360 = Z 360 I A a 4-2 15 288 2 360 120 4 =720 安匝 4 極之交磁安匝數 =720 4=2880 安匝 答 : 去磁安匝數 =1440 安匝, 交磁安匝數 =2880 安匝 ( ) 當電樞繞組有電流流動時, 會產生磁通, 此電樞磁通會對主磁極磁通的大小和分布, 造成抵消或干擾等影響, 稱為 電磁效應 電樞反應 磁滯現象 換向 ( ) 有關電樞反應的影響, 下列敘述何者錯誤? 會使磁通方向發生畸斜 造成磁中性面偏移 總磁通量增加 換向困難 ( ) 為了改善電樞反應, 下列方法何者正確? 減少磁場磁通量 提高轉速 增加磁場磁通量 設置補償繞組 64
3-2 何謂換向直流發電機是利用電刷與換向器, 轉換電樞繞組的交流電成為外部電路的直流電, 電樞繞組的每一個線圈, 在通過電刷後, 其電流方向會改變, 稱為換向 (commutation) 如圖 3-13(a) 所示, 當電刷位於換向片 2 時, 電樞線圈 1 內感應一順時鐘方向的電流, 此為換向前 當電刷位於換向片 1 2 之上時, 如圖 3-13 (b) 所示, 正好將換向片 1 及換向片 2 短接, 此時電樞線圈 1 旋轉至磁中性面, 由於線圈位於磁中性面所以沒有感應電流, 此為換向中 如圖 3-13(c) 所示, 當電刷位於換向片 1 時, 電樞線圈 1 已通過磁中性面進入不同的磁極中, 因此電樞線圈 1 上感應出新的電流, 而此電流方向已改變成逆時鐘的電流方向, 此為換向後 因此, 可以發現換向前後線圈上的電流方向是不同的, 在換向時, 線圈兩端所連接的換向片必為電刷所短路, 被電刷短路的期間稱為換向時間 磁中性面 20 1 2 3 19 20 1 2 3 4 5 6 電樞向右移動電刷位於換向片 2 換向前 磁中性面 20 1 2 3 20 1 2 3 4 5 換向中 磁中性面 20 1 2 3 20 1 2 3 4 5 電刷將換向片 1 及換向片 2 短接 電刷位於換向片 1 換向後圖 3-13 3 直流發電機之一般性質 65
3 換向曲線直流發電機電樞繞組每一個線圈在換向過程中, 電流的變化情況, 可以換向曲線表示, 如圖 3-14 所示, 圖中顯示出 4 種典型的電流變化曲線 直線換向換向線圈電流的變化是直線性的, 是謂直線換向, 這是理想的換向過程, 所以也稱為理想換向 欠速換向 事實上有兩個因素會造成發電機 出現欠速換向 其一, 線圈的電感性 圖 3-14 直流發電機的換向曲線 質使得正在換向的線圈產生電抗電壓 (e= L i t = N t ), 有阻礙電流變動的狀況 其二, 電樞反應造成磁中性面偏移, 導致換向線圈產生短路電流 圖 3-15(a) 顯示這兩個因素造成發電機欠速換向的電流現象, 再以圖 3-15(b)~(f) 分時段顯示換向線圈電流, 圖中顯示出換向後期有劇烈的電流變化, 且後刷邊與換向片接觸面積趨少, 電流卻還很多, 後刷邊電流密度大, 有可能發熱產生火花! 圖 3-15 (a) 電抗電壓的因素 + 電樞反應的因素 = 欠速換向曲線 66
為了改善欠速換向的問題, 以下方法可以解決部分問題 : 方法 1: 移動電刷的位置把電刷的位置順轉向移動一個角度, 使線圈確實是處於磁中性面 ( 通常說成電 刷置於新磁中性面 ) 才換向, 即可改善換 b t 1 時 向 發電機電刷不移位或移位不足, 一定 是發生欠速換向 方法 2: 設置中間極 中間極主要是針對正在換向的線圈, 在主磁極之間設置中間極, 發電機依其轉 c t 2 時 向為 NsSn( 加中間極彷彿把偏移的磁中 性面拉回原磁中性面位置 ) 正在換向的 線圈切割中間極所感應的電勢, 正好可以 對抗線圈的電抗電壓! 方法 3: 設置補償繞組 d t 3 時 補償繞組可以消除電樞反應, 換向的 問題就可以改善 方法 4: 電阻換向 利用碳質電刷和換向片的接觸電阻來 e t 限制換向線圈內的短路電流, 愈大的接觸 4 時電阻使短路電流愈小而得到良好的換向, 此法稱為電阻換向法, 常用於小型電機中 方法 5: 減少線圈的電感值 f t 線圈的電感值減少, 可以減少換向線 5 時 圈的電抗電壓, 改善換向 圖 3-15 直流發電機欠速換向電流分析 ( 續 ) 3 直流發電機之一般性質 67
3 正弦換向 利用前述的方法改善欠速換向, 可以 使發電機成為接近理想換向的正弦換向 過速換向如果發電機採用電刷移位來改善換向, 就是要順轉向移動, 但是電刷移位過度了, 就造成過速換向, 如圖 3-16(a)~(f) 所示 過速換向之換向初期的電流變動率較大, 前刷邊可能發熱產生火花! 所以發電機發生過速換向時, 就要將電刷再逆轉向移回 b t 1 時 c t 2 時 d t 3 時 e t 4 時 圖 3-16 直流發電機過速換向的電流分析 f t 5 時 68
( ) 電樞繞組的每一個線圈, 在通過電刷後, 其電流方向會改變, 稱為 電磁效應 電樞反應 磁滯現象 換向 ( ) 在換向期間的初期, 電流變化率大, 導致前刷邊有火花, 稱為 過速換向 直線換向 正弦換向 欠速換向 ( ) 在換向期間的後期, 電流變化率大, 導致後刷邊有火花, 稱為 過速換向 直線換向 正弦換向 欠速換向 3-3 計算直流發電機之電路時須掌握兩大原則 一 發電機電路的感應電勢 E > 端電壓 V 二 電樞電流方向是由電樞往外流出 他激式 電樞電流 I A 他激式發電機的簡易電路示意圖, 可用圖 3-17 表示, 其中他激式的場繞組是獨立的, 不與電樞電路相連結, 在計算發電機 感應電勢 E V 電刷壓降 B 2 電樞壓降 I AR A 端電壓 V 負載電流 I L 負載 R L 電路時, 我們習慣將整個電樞內 部用一直流電源 ( 即電樞繞組的 感應電勢 ) 和一電樞電阻 R A 來表 圖 3-17 V 電刷壓降 B 2 他激式發電機的電壓與電流 示, 解發電機電路時須注意電流的方向是由電樞端流出, 然後供應給外部的負 載, 如圖 3-17 所示將他激式發電機外接一負載後, 其端電壓如公式 (3-5) 所示 公式 3-5 E = I A R A + V B + V V = E - I A R A - V B 伏特 3 直流發電機之一般性質 69
3 * 表 3-1 他激式發電機電壓公式的名稱和單位 代號 E V I A R A V B 名稱感應電勢端電壓電樞電流電樞繞組電阻電刷壓降 單位伏特 V 伏特 V 安培 A 歐姆伏特 V 範例 2 有一部 4 極他激式發電機, 電樞感應電勢為 120 伏特, 電樞電阻為 0.05, 當電樞電流為 100A 時, 電刷壓降為 1 伏特, 試求發電機之端電壓為多少? 解 V = E - I A R A - V B = 120-100 0.05-1 = 114 伏特 分激式 答 :114 伏特 分激式發電機的簡易電 路示意圖, 可用圖 3-18 表示, 其中分激場繞組是並聯在電樞兩端, 其端電壓公式與他激式相似, 如公式 場繞組 R F 場電流 I F E 電樞電流 I A V B 2 I AR A V B 2 端電壓 V 負載電流 I L 負載 R L (3-6) 所示 圖 3-18 分激式發電機的電壓與電流 公式 3-6 依據克希荷夫電流定律 流進 = 流出 I A = I L + I F I F = V R F E = I A R A + V B + V V = E - I A R A - V B 70
* 表 3-2 分激式發電機電壓電流公式的名稱和單位 代號 E V I A I L I F R A R F V B 名稱感應電勢端電壓電樞電流負載電流 分激場電流 電樞繞組電阻 分激場繞組電阻 電刷壓降 單位伏特 V 伏特 V 安培 A 安培 A 安培 A 歐姆歐姆伏特 V 範 例 3 有一部 6 極直流分激式發電機, 每一磁極磁通量為 0.003 韋伯, 電樞繞組導體數共有 1000 根, 並形成 4 個並聯路徑, 以 1800rpm 旋轉, 電樞電阻為 0.04, 當電樞電流為 200A 時, 電刷壓降為 1 伏特, 試求發電機之端電壓為多少? 解 發電機的應電勢 E = PZ 60a n=6 1000 60 4 0.003 1800 =135 伏特 端電壓 V = E - I A R A - V B = 135-200 0.04-1 = 126 伏特 答 :126 伏特 範 例 4 有一分激式發電機, 應電勢為 110V, 電樞電阻為 0.1, 磁場 電阻為 53, 電樞電流為 40A 時, 若電刷壓降忽略不計, 則輸出功率為多少? 解如圖 3-19 所示, 發電機的端電壓 V = E - I A R A - V B = 110-40 0.1= 106 伏特 3 直流發電機之一般性質 71
3 場電流 I F = V R F = 106 53 = 2 安培 I F I A=40A I L 負載電流 I L = I A - I F = 40-2 = 38 安培 R F=53 R A=0.1 E=110V V R L 輸出功率 P o = VI L = 106 38 = 4028 瓦特 答 :4028 瓦特 圖 3-19 3. 串激式 串激式發電機的簡易電路示意圖, 可用圖 3-20 表示, 其中串激場繞組 R S 是與電樞繞組 R A 串聯在一起, 其電壓電流公式如公式 (3-7) 所示 I S I A E 串激場繞組壓降 I SR S V B 2 I AR A V B 2 端電壓 V 負載電流 I L R L 圖 3-20 串激式發電機的電壓與電流 公式 3-7 I A = I L = I S E = I A R A + R S + V B + V V = E - I A R A + R S - V B * 表 3-3 串激式發電機電壓電流公式的名稱和單位 代號 E V I A I L I S R A R S V B 名稱感應電勢端電壓電樞電流負載電流 串激場電流 電樞繞組電阻 串激場繞組電阻 電刷壓降 單位伏特 V 伏特 V 安培 A 安培 A 安培 A 歐姆歐姆伏特 V 72
4. 長分路複激式 長分路複激式發電機的簡 易電路示意圖, 可用圖 3-21 表 I F I S I SR S I L 示, 其中串激場繞組 R S 是先與電樞繞組 R A 串聯後再與分激場繞組 R F 並聯 ( 先串後並 ), 其電壓電流公式如公式 (3-8) 所示 R F I A E V B 2 I AR A V B 2 端電壓 V R L 圖 3-21 長分路複激式發電機的電壓與電流 公式 3-8 依據克希荷夫電流定律 流進 = 流出 I A = I S = I L + I F I F = V R F E = I A R A + R S + V B + V V = E - I A R A + R S - V B * 表 3-4 長分路複激式發電機電壓電流公式的名稱和單位 代號 E V I A I L I F I S R A R F R S V B 名稱 感應電勢 端電壓 電樞電流 負載電流 分激場電流 串激場電流 電樞繞組電阻 分激場繞組電阻 串激場繞組電阻 電刷壓降 單位伏特 V 伏特 V 安培 A 安培 A 安培 A 安培 A 歐姆歐姆歐姆伏特 V 5. 短分路複激式短分路複激式發電機的簡易電路示意圖, 可用圖 3-22 表示, 其中分激場繞組 R F 是先與電樞繞組 R A 並聯後再與串激場繞組 R S 串聯 ( 先並後串 ), 其電壓電流公式如公式 (3-9) 所示 3 直流發電機之一般性質 73
3 I S I L I SR S R F I F V F I A I AR A V B 2 端電壓 V R L E V B 2 圖 3-22 短分路複激式發電機的電壓與電流 公式 3-9 依據克希荷夫電流定律 流進 = 流出 I A = I F + I S 且 I S = I L I S = I L = I A - I F V F = V + I S R S = E - I A R A - V B I F = V F R F E = I A R A + V B + I S R S + V V = E - I A R A - I S R S - V B * 表 3-5 短分路複激式發電機電壓電流公式的名稱和單位 代號 E V V F I A I L I F 名稱感應電勢端電壓 分激場端電壓 電樞電流負載電流分激場電流 單位伏特 V 伏特 V 伏特 V 安培 A 安培 A 安培 A 代號 I S R A R F R S V B 名稱 串激場電流 電樞繞組電阻 分激場繞組電阻 串激場繞組電阻 電刷壓降 單位安培 A 歐姆歐姆歐姆伏特 V 74
( ) 直流發電機在有載的狀態下, 其端電壓 V 與應電勢 E 的大小關係為 V < E V = E V > E 不一定 ( ) 串激式發電機, 若負載電流為 15A, 電樞電流為 15A, 其磁場電流為 30A 15A 0A 不一定 ( ) 一部 4 極分激式發電機, 電樞感應電勢為 200V, 電樞電阻為 0.05, 當電樞電流為 100A 時, 電刷壓降為 2 伏特, 發電機之端電壓為 193 200 207 198 V 3 直流發電機之一般性質 75
電樞反應 : 電樞繞組產生的磁通會對主磁極磁通的大小和分布, 造成抵消或干擾, 這種現象稱為電樞反應 現象 : 合成的磁通方向發生畸斜, 造成磁中性面偏移 發電機方面磁中性面會順轉向移動角度 總磁通量減少 換向困難 改善方法 : 改良主磁極, 以增加磁極兩極尖的磁阻 設置補償繞組 : 補償繞組裝置在定子磁極表面槽中, 與電樞繞組串聯 設置中間極 : 中間極繞組與電樞繞組串聯 發電機方面 : 中間極極性依其轉向為 NsSn 磁動勢 去磁安匝 : 每極去磁安匝數 = 360 Z I A a 交磁安匝 : 總去磁安匝數 =P Z I A 360 a 每極交磁安匝數 = Z 2 360 I A ( 其中 = 360 a p - 2 ) 總交磁安匝數 =P 2 Z 360 I A a 換向 : 電樞繞組的每一個線圈, 其引線在通過電刷後, 其電流方向會改變, 稱為換向 現象 : 直線換向欠速換向 : 換向線圈產生電抗電壓, 以及電樞反應造成磁中性面偏移, 會造成欠速換向, 換向末期, 電刷之後刷邊會產生火花 正弦換向過速換向 : 發電機電刷順轉向移位過度是造成過速換向的原因之一, 換向初期, 電刷之前刷邊產生火花 76
改善方法 : 移動電刷位置 : 若是發生欠速換向, 電刷順轉向移動 ; 若是發生過速換向, 電刷逆轉向移動 加中間極 : 發電機依其轉向為 NsSn 加補償繞組電阻換向減少線圈的電感值 直流發電機的電壓與電流公式 E = I A R A + V B + V 他激式 V = E - I A R A - V B 分激式 電流 :I A = I L + I F = I L + V R F 電壓 :V = E - I A R A - V B 串激式 電流 :I A = I L = I S 電壓 :V = E - I A R A + R S - V B 長分路複激式 電流 :I A = I S = I L + I F 電壓 :V = E - I A R A + R S - V B 電流 :I S = I L = I A - I F 短分路複激式電壓 :V = E - I A R A - I S R S - V B 77
一 選擇題 3-1 直流發電機的電樞反應 ( ) 電樞反應是由 電源電壓 磁場電流 電樞電流 負載性質所引起 ( ) 直流電機負載增加時, 磁極兩極尖之磁通量變成不相等, 此現象稱為 負載效應 電樞反應 磁滯現象 飽和現象 ( ) 有關直流電機的電樞反應, 下列敘述何者錯誤? 發電機之應電勢將因而減少 主磁通量減少 電樞磁通方向與主磁極磁通方向平行 發電機與電動機皆會發生電樞反應 ( ) 直流電機若發生過速換向, 火花在 前刷邊 後刷邊 整個電刷 不一定產生 ( ) 如圖所示, 電樞導體 B 的電流方向為 無法判斷 電流為零 G G A B C D 圖 A B C D 圖 ( ) 如圖 所示, 導體 A 是屬於 電樞繞組 磁場繞組 中間 極繞組 補償繞組 ( ) 如圖 所示, 導體 C 的電流方向為 無法判斷 電流為零 78
G A B C D 圖 ( ) 下列何者可以降低電樞反應? 減少極尖之磁阻 增加極尖之磁阻 減少極身之磁阻 增加極身之磁阻 3-2 直流發電機的換向 ( ) 下列對直流電機換向的敘述, 何者錯誤? 電樞繞組的電流方向改變 電樞繞組的電壓極性改變 電樞繞組的電流大小改變 電樞繞組的電阻值不變 ( ) 直流電機發生過速換向的現象是 電刷之前刷邊產生火花 電刷之後刷邊產生火花 電刷之前刷邊及後刷邊都會產生火花 電刷之前刷邊及後刷邊都不會產生火花 ( ) 直流電機發生欠速換向的現象是 電刷之前刷邊產生火花 電刷之後刷邊產生火花 電刷之前刷邊及後刷邊都會產生火花 電刷之前刷邊及後刷邊都不會產生火花 3-3 直流發電機的電路計算 ( ) 直流串激發電機供給 200V 4kW 負載, 其串激場電阻為 0.2, 電樞電阻為 0.4, 則此發電機的感應電勢為多少? 212 204 192 188 V ( ) 某 4 極直流分激式發電機, 轉速為 1800rpm, 電樞導體數 1200 根, 每極磁通量為 3 10 3 韋伯, 電樞繞組並聯路徑數為 4, 電樞電阻為 0.1 歐姆, 當電樞電流為 50 安培時, 電刷壓降為 1 伏特, 發電機之端電壓為 97 100 102 110 伏特 79
( ) 某分激式發電機, 應電勢為 60 伏特, 電樞電阻為 0.05 歐姆, 滿載端電壓為 50 伏特, 若忽略激磁電流, 此發電機滿載時, 電樞電流為 50 100 200 250 A ( ) 某台 6 極直流發電機, 電樞為單分疊繞組, 其電樞導體數為 600 根, 而每一電樞導體之平均感應電勢為 1.5 伏特, 電樞電流為 20 安培, 則該機之輸出功率約為多少瓦特? 1200 1500 2000 3000 二 問答題 3-1 直流發電機的電樞反應 何謂電樞反應? 電樞反應會造成哪些現象? 一發電機順時旋轉如圖所示, 標示中間極的極性 電樞導體的電流方向 補償繞組的電流方向 中間極 中間極 G 中間極 中間極 圖 3-2 直流發電機的換向 何謂換向? 80