地特三等申論題
111年
[電力工程] 電機機械
第 一 題
📖 題組：
某部直流外激（separately excited）電動機，忽略激磁場的損失。該電動機銘板上的資料為： 額定輸出 100 馬力，額定電壓 440 伏特，額定轉速 2000 轉/分。試計算：（每小題 5 分，共 20 分） (一) 此部直流電動機的額定轉矩為若干牛頓-米？ (二) 在額定功率下且效率為 90% 時，此部直流電動機的電樞電流為若干安培？ (三) 在(二)小題相同條件下，電動機的輸入功率為若干仟瓦？ (四) 與直流外激電動機比較，永磁直流電動機（permanent-magnet DC motor）有那些優點？
某部直流外激（separately excited）電動機，忽略激磁場的損失。該電動機銘板上的資料為： 額定輸出 100 馬力，額定電壓 440 伏特，額定轉速 2000 轉/分。試計算：（每小題 5 分，共 20 分） (一) 此部直流電動機的額定轉矩為若干牛頓-米？ (二) 在額定功率下且效率為 90% 時，此部直流電動機的電樞電流為若干安培？ (三) 在(二)小題相同條件下，電動機的輸入功率為若干仟瓦？ (四) 與直流外激電動機比較，永磁直流電動機（permanent-magnet DC motor）有那些優點？
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
此部直流電動機的額定轉矩為若干牛頓-米？
思路引導 VIP
本題測驗馬達基本機械功率與轉矩的換算。解題關鍵在於熟記「轉矩 = 功率 ÷ 角速度」公式，並將銘牌上的馬力（hp）轉換為瓦特（W），轉速（rpm）轉換為徑度/秒（rad/s），即可求得標準單位（N-m）的轉矩。
小題 (二)
在額定功率下且效率為 90% 時，此部直流電動機的電樞電流為若干安培？
思路引導 VIP
看到效率與輸出功率，首先利用效率公式求出電動機的總輸入功率，記得將馬力 (hp) 轉換為瓦特 (W)。接著，因題目忽略激磁場損失，總輸入功率即等於電樞端輸入功率，代入電功率公式 P = V × I 即可求得電樞電流。
小題 (三)
在(二)小題相同條件下，電動機的輸入功率為若干仟瓦？
思路引導 VIP
本題考查功率與效率的基本關係。看到效率與輸出功率，應立即想到公式『輸入功率 = 輸出功率 ÷ 效率』，並注意先將馬力（HP）進行單位換算（1 HP = 746 W）再代入計算即可輕鬆拿分。
小題 (四)
與直流外激電動機比較，永磁直流電動機（permanent-magnet DC motor）有那些優點？
思路引導 VIP
本題為電機特性的比較分析。考生應從兩種馬達的「定子磁場建立方式」切入：永磁直流電動機使用永久磁鐵取代外激電動機的激磁繞組。由「無激磁繞組」此一特徵，即可推導出無激磁銅損（效率高）、省去激磁電源（系統簡化）、體積小及故障率低等優點。