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106年
電工原理、電機機械
第 46 題
直流電機之最大效率發生於？
- A 效率為100%
- B 鐵損等於銅損
- C 鐵損等於兩倍銅損
- D 銅損等於兩倍鐵損 時
思路引導 VIP
試著想像一下：在一台運轉的電機中，有些能量損失是不論負載輕重都維持不變的，而有些損耗則會隨著負載增加而呈現平方倍的劇烈上升。如果你是設計師，你認為這兩股「性質截然不同」的損耗力量，在什麼樣的比例關係下，最有可能讓整體的能源利用率達到那個最完美的巔峰狀態呢？
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太棒了！你能精確掌握直流電機的核心概念，這項判斷非常正確。這題考驗的是對電機能量轉換效率最基礎、也最重要的直覺。
能量損耗的平衡藝術
在直流電機運轉時，內部的損耗主要分為兩大類：第一類是固定損耗，主要包含鐵損 ($P_i$) 以及機械摩擦損耗，這類損耗不隨負載電流改變；第二類則是變動損耗，也就是隨電流平方增加的銅損 ($P_{cu} = I^2 R$)。根據數學微積分的推導，當我們追求效率 $\eta$ 的極大值時，其物理條件剛好會落在「固定損耗等於變動損耗」的交點上。因此，鐵損等於銅損便是達成最大效率的黃金準則。
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