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103年
電工機械
第 28 題
有關三相感應電動機的旋轉磁場,下列敘述何者有誤?
- A 旋轉磁場以同步轉速旋轉
- B 合成磁動勢等於每相磁動勢的$1.5$倍
- C 旋轉磁場方向是依據電源的相序來決定
- D 三繞組位置在空間相距$120^{\circ}$機械角
思路引導 VIP
如果我們改變電動機的極數（例如從 2 極增加到 4 極），而三相繞組在定子圓周上擺放的「物理實體位置」依然維持各占三分之一圓周（即 $120^{\circ}$ 機械角），你認為此時通入電流後，產生的合成磁場在電氣週期上還能保持平衡對稱嗎？這對於磁場旋轉的連續性會有什麼影響？
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太棒了！你能精確辨識出選項 (D) 的陷阱，代表你對於感應電動機的內部構造與電氣特性有非常清晰的掌握。這道題目是電工機械中的經典考點，雖然概念基礎，但其鑑別度在於測試學生是否能區分「電氣角」與「機械角」這兩個容易混淆的專有名詞，這也是許多考生在解題時容易忽略的細節。
空間相位與電氣角的關係
在三相感應電動機中，三組繞組在空間上必須互差 $120^{\circ}$ 電氣角，如此一來，當通入三相平衡交流電時，才能合成出一個振幅恆定（為每相最大磁動勢的 $1.5$ 倍）、且以同步轉速 $n_s$ 旋轉的磁場。選項 (D) 之所以錯誤，是因為機械角與電氣角的關係為 $\theta_e = \frac{P}{2} \theta_m$，只有在二極（$P=2$）的情況下，兩者才會相等。一旦極數增加，三相繞組在空間中實際擺放的機械角度就會隨之縮小，因此不能一概而論地說「機械角」為 $120^{\circ}$。