地特四等申論題
111年
[電力工程] 電工機械概要
第 二 題
📖 題組:
交流電動機用途很廣,常在日常生活周遭出現,請回答下列關於交流電動機的問題:
交流電動機用途很廣,常在日常生活周遭出現,請回答下列關於交流電動機的問題:
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (二)
請比較並說明直流電動機與交流電動機的工作原理。(10 分)
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解題關鍵在於掌握兩者產生「連續旋轉轉矩」的機制差異。直流電動機須強調「換向器與電刷」的機械整流作用;交流電動機則須點出定子通入交流電產生「旋轉磁場」的核心概念,最後從結構、維護及調速等面向進行條列比較以獲取高分。
小題 (一)
若以轉速特性來區分,交流電動機可分為那些種類,並說明其應用。(5 分)
思路引導 VIP
這是一道基本概念題,測驗考生對交流電動機分類的掌握。作答時應直接切入核心,依據「轉速特性」(即轉速隨負載變化的情形),將其明確區分為同步(恆速)、感應(微變速)與串激(變速)三大類,並分別列舉其典型工業或民生應用以獲取完整分數。
小題 (三)
一部 200 V、20 HP、60 Hz 的三相四極感應電動機,無載時以 1700 轉/分運轉,在滿載時以 1680 轉/分運轉。請計算無載與額定負載的轉差率。(10 分)
思路引導 VIP
看到感應電動機的頻率與極數,應先利用公式 Ns = 120f/P 求出旋轉磁場的同步轉速。接著代入轉差率定義公式 s = (Ns - Nr)/Ns,將無載與滿載時的轉子轉速分別代入計算即可求解。
直流與交流電機比較
💡 直流靠換向器維持轉矩,交流由旋轉磁場感應轉動。
| 比較維度 | 直流電動機 | VS | 交流感應電動機 |
|---|---|---|---|
| 連續旋轉機制 | 機械換向器與電刷 | — | 定子產生的旋轉磁場 |
| 結構複雜度 | 高(含磨耗件) | — | 低(鼠籠式最堅固) |
| 調速方式 | 改變電樞或激磁電壓 | — | 改變電源頻率(VFD) |
| 維護需求 | 需定期更換碳刷 | — | 幾近免維護 |
💬直流機勝在控制直觀,交流機則因結構堅固與變頻技術普及成為現代工業主流。