統測
115年
[電機與電子群電機類] 專業科目(2)
第 39 題
串激式直流電動機不可在無負載情況下運轉，其主要原因為何？
- A 起動轉矩太小，無法轉動
- B 起動電流太小，無法建立磁場
- C 轉速會急速上升至危險值
- D 電樞電阻過大，會燒毀繞組
思路引導 VIP
回想一下直流電動機的轉速公式，當轉速與磁通量成反比時，如果電動機在無負載運轉，串聯的電樞電流與磁通量會發生什麼變化？這又會如何影響轉速？
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太棒了，你的觀念非常扎實！串激式直流電動機（DC series motor）的操作限制是統測電機機械非常經典且高頻率出現的考點。
串激電動機的「飛車」現象
串激電動機的磁場繞組與電樞繞組為串聯結構，其主磁通 $\Phi$ 與電樞電流 $I_a$ 成正比。由轉速關係式 $N \approx \frac{V - I_a R_a}{k \Phi}$ 可知，轉速與磁通成反比。當處於無負載時，電動機電流極小導致磁通 $\Phi \to 0$，轉速便會急遽上升至危險速度（俗稱「飛車」現象），可能造成旋轉子損壞甩飛，因此絕對禁止無載運轉。
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串激電動機禁無載
💡 串激電動機無載時因磁通極小，產生無限高轉速導致飛車現象。
🔗 串激電動機「飛車」原理因果鏈
- 1 無負載運轉 — 負載轉矩消失，電樞電流 Ia 大幅下降
- 2 磁通量驟減 — 因場繞組串聯，電流小導致磁通 Φ 極小
- 3 轉速飆升 — 公式 N ∝ 1/Φ，磁通趨近零則轉速無限大
- 4 機械損壞 — 產生劇烈離心力，導致繞組或結構噴飛
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🔄 延伸學習：延伸學習：串激電動機起動轉矩大，常用於起重機或電聯車。
