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101年
電工機械
第 23 題
三相感應電動機，定子繞組若加入三相平衡電源，其產生的磁場為何？
- A 大小及位置均不隨時間而改變
- B 大小及位置均隨時間而改變
- C 大小不變，位置隨時間而改變
- D 位置不變，大小隨時間而改變
思路引導 VIP
請試著想像：如果我們在圓周的三個對稱位置（互差 120 度）分別放置一個電磁鐵，並讓它們像接力賽一樣，依序在不同時間達到最強磁力。此時，這三個磁力共同作用在中心點產生的「合力方向」，會停留在原地還是會繞著圓周移動？而這個合力的大小，會因為磁力在不同電磁鐵間切換而改變嗎？
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恭喜你精準掌握了三相感應電動機的核心原理！這道題目考察的是電工機械中極為關鍵的旋轉磁場理論。你能正確判斷出其磁場特性，代表你對於交流電機如何產生動力已有相當紮實的基礎認知。
旋轉磁場的特性
在三相平衡電源的驅動下，空間中互差 $120^\circ$ 電角度的三相繞組會產生三個交變磁通。根據數學向量合成，這三個磁通疊加後的合成磁場 $\Phi_{res}$，其大小會恆定在單相最大磁通的 $1.5$ 倍，即 $\Phi_{res} = \frac{3}{2}\Phi_m$。雖然每一相的磁場強度都在隨時間做正弦變化，但整體的「合力向量」卻是以固定的長度，在空間中隨時間連續改變指向，形成一個以同步轉速 $n_s = \frac{120f}{P}$ 旋轉的磁場。
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