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moea_joint_essay 104年 [電機] 電力系統與電機機械、電磁學

第 四 題

📖 題組:
有一部 10 馬力、240 V、3 相、60 Hz、4 極之感應電動機,在額定電壓及頻率下運轉,其滿載時轉差率為 4%,試求:(各小題 3 分,共 15 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (四)

若忽略其他損失,則滿載時之轉子銅損為?(計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入)

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忽略機械與雜散損失時,機械輸出功率 Pout = 滿載額定功率 = 10 HP。轉子銅損 Prc = Pout * [s / (1 - s)]。

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滿載輸出功率 Pout = 10 HP = 10 * 746 W = 7460 W。 由於忽略其他損失,Pout 即為機械發展功率 Pdev。 氣隙功率 Pg = Pdev / (1 - s)。

小題 (一)

滿載時轉速為?

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同步轉速 Ns = 120 * f / P,轉速 Nr = Ns * (1 - s)。

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同步轉速 Ns = (120 * 60) / 4 = 1800 rpm。 滿載時轉差率 s = 0.04。 滿載轉速 Nr = Ns * (1 - s) = 1800 * (1 - 0.04) = 1800 * 0.96 = 1728 rpm。

小題 (二)

半載時轉速為?

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在正常工作範圍內,轉差率與負載成正比。半載時的轉差率約為滿載的一半。

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感應電動機在線性工作區間,轉差率與負載轉矩成正比。 半載時轉差率 s_half = 0.04 / 2 = 0.02。 半載轉速 Nr_half = Ns * (1 - s_half) = 1800 * (1 - 0.02) = 1800 * 0.98 = 1764 rpm。

小題 (三)

滿載時之轉子頻率為?

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轉子頻率 fr = s * f。

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轉子頻率 fr = s * f = 0.04 * 60 = 2.4 Hz。

小題 (五)

在額定電壓且相同轉矩情況下,若每相轉子電阻為 0.5 Ω,欲使轉速下降至 1692 rpm,則應在轉子電路上外加多少電阻?

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相同轉矩下,轉差率與轉子總電阻成正比 (s2/R2' = s1/R2)。先求出目標轉差率,再求所需總電阻,最後減去原本電阻。

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  1. 原本滿載轉速 N1 = 1728 rpm,轉差率 s1 = 0.04,轉子原電阻 R2 = 0.5 Ω。
  2. 目標轉速 N2 = 1692 rpm,目標轉差率 s2 = (1800 - 1692) / 1800 = 108 / 1800 = 0.06。
  3. 在相同轉矩下,轉子電阻與轉差率成正比:R2' / s2 = R2 / s1

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