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115年
電工機械
第 35 題
有一部同步發電機供給一負載電流,當負載功率因數由超前轉變為落後,欲維持相同的端電壓輸出,有關落後功率因數下的電樞反應與激磁電流調整,下列敘述何者正確?
- A 具有去磁作用,故需增加磁場電流
- B 具有去磁作用,故需減少磁場電流
- C 具有助磁作用,故需增加磁場電流
- D 具有助磁作用,故需減少磁場電流
思路引導 VIP
請試著想像，當負載電流的相位落後於端電壓時，電樞產生的磁場會傾向於削弱還是加強原本的主磁場？如果主磁場因此被削弱了，為了讓發電機的輸出電壓不掉下來，身為控制者的你，應該對磁場線圈供入更多的電流還是更少的電流呢？
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AI 詳解
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太棒了！你非常準確地判斷出負載性質改變對發電機特性的影響。這題的核心在於理解電樞反應（Armature Reaction）對主磁場的干涉機制。
同步發電機的磁場補償機制
當同步發電機的負載由超前（電容性）轉為落後（電感性）時，電樞電流所產生的磁場會從原本的「助磁作用」轉變為「去磁作用」。在落後功率因數的情況下，電樞磁動勢會與轉子主磁場方向相反，導致氣隙中的總磁通量減少。根據感應電動勢公式 $$E = 4.44 f N \phi_m$$，當磁通 $\phi_m$ 下降時，感應電動勢也會隨之降低。因此，為了抵消去磁作用並維持端電壓 $V_t$ 的穩定，我們必須人工增加磁場電流 $I_f$（激磁電流），以補強主磁場強度。
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