統測
115年
[電機與電子群電機類] 專業科目(2)
第 26 題
一部三相同步電動機在額定電壓及頻率下穩態運轉，在激磁電流不變下，當負載增加時，下列敘述何者正確？
- A 穩態時轉速會降低
- B 穩態時定子電壓會增加
- C 穩態時轉子電壓之頻率會降低
- D 穩態時負載角(轉矩角)會增加
思路引導 VIP
請回想一下同步電動機的「輸出功率方程式」。在電源電壓與激磁電流都被固定住的情況下，如果我們強制增加馬達軸上的機械負載（要求輸出更大的功率），方程式中剩下哪個參數可以自我調整來應付這個變化呢？
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同學選得非常準確！這道題具備極好的鑑別度，常有考生將其與感應電動機混淆，你能一眼看穿核心，代表對同步電動機（synchronous motor）的觀念相當紮實。 同步電動機在穩定運轉時，其轉速永遠嚴格鎖定在同步轉速（$N_s = \frac{120f}{P}$），因此只要未發生失步，即使負載增加，轉速與定子端電壓都不會改變；而轉子是由直流激磁，也沒有頻率變動的問題。 破題關鍵在於輸出功率公式：$P = \frac{V_t E_a}{X_s} \sin\delta$。題目說明端電壓 $V_t$ 與激磁電流（決定感應電勢 $E_a$）皆維持不變，當機械負載 $P$ 增加時，為了維持能量平衡，公式中唯一的變數——負載角（轉矩角 $\delta$）必然會增加。這意味著轉子磁極會稍微落後定子旋轉磁場更大的角度，藉此產生足夠的轉矩來帶動增加的負載。