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同步發電機原理1. 了解同步發電機的發電原理。
2. 計算同步發電機感應電勢的頻率。
3. 計算同步發電機感應電勢的大小。
4. 計算電樞繞組的繞組因數。
18-1 同步發電機頻率、極數
及轉速之關係
18-2 同步發電機的感應電勢
18-3 同步發電機的繞組因數
第 章
同步發電機原理
18-1 同步發電機頻率、極數及轉速之關係
一.交流發電機與直流發電機
交流發電機就是同步發電機,基本上同步發電機發電的原理與直流發電機
相同,也是利用電樞繞組與磁場有相對運動而產生感應電勢。
1. 直流發電機電樞繞組的感應電勢就是交流電,為了能夠變成直流電,轉子的
電樞繞組連接換向器,使交流變成直流,再經由電刷外接出去。
2. 既然電樞繞組的感應電勢是交流電,只要利用滑環(取代換向器)和電刷,
便可以供應交流電,成為交流發電機,也就是同步發電機。
3. 交流發電機與直流發電機的磁場繞組都是要用直流激磁。
直流發電機的電樞繞組需要換向器來整流,所以要安置在轉子;同步發電
機的電樞繞組不需要換向器來整流,所以可以把電樞繞組裝置於定子或轉子。
電樞繞組若裝置於定子而把磁場繞組裝在轉子,稱為旋轉磁場式(簡稱轉磁式);
電樞繞組若裝置於轉子,稱為旋轉電樞式(簡稱轉電式)。
二.同步發電機發電原理
如圖 18-1(a)所示為旋轉磁場式二極同步發電機,轉子有磁場繞組接直流電
產生磁場,這一個磁場遍及轉子和定子,以外力讓發電機順時針轉動,磁場便
能夠順時針旋轉,定子裝有一個電樞繞組 (A1A2),在磁場旋轉一週(360°電機角)
的期間,電樞繞組即產生一個交流感應電勢 E,如圖 18-1(b)所示,同步發電機
就是以這一個感應電勢發電的。
138
同步發電機原理 18
A2
A2 A2 A2 A2 A2
A1
A1eA1A2
A1A1
A1A1
(a)基本結構 (b)感應電勢
圖18-1 旋轉磁場式二極同步發電機
三.同步發電機頻率、極數及轉速之關係
電樞繞組每經過一對磁極(N和 S),其感應電勢即變化一個週波,變化一
個週波的時間,稱為週期 (Period),而每秒鐘變化的週波數,稱為頻率
(Frequency)。從定義上可以了解,週期與頻率互為倒數,即
f= 1T
公式
18-1
上列代號表示的意義如表 18-1所示。
表18-1 頻率公式的名稱和單位
代號 f T
名稱 頻率 週期
單位 赫茲(Hz) 秒(s)
如果一臺交流發電機的極數為 P極,每分鐘的轉速為 nS (rpm),每秒鐘就是
轉nS
60 圈。因為極數為 P,每當發電機轉子旋轉一圈,電樞繞組的感應電勢即產
生P2 個週波(兩極產生 1個週波,P極產生 P
2 個週波),則電樞繞組感應電勢
的頻率 f(即每秒鐘產生的週波數)為
139
同步發電機原理
f= P2 ×
nS
60=PnS
120
公式
18-2
所以一臺 P極的同步發電機,若要產生頻率固定為 f的交流電,其轉速必須
控制為同步轉速 nS (rpm)。
nS= 120f
P
公式
18-3
由上式可知,電力系統中的每一臺發電機,為了產生相同頻率來並聯運轉,
磁極數 P愈多的交流發電機,其同步轉速 nS愈低;磁極數愈少的交流發電機,
其同步轉速 nS愈高,磁極數 P和同步轉速 nS呈現反比關係。
有一部交流發電機,磁極數為 12,若要產生頻率為 60Hz的交流電,其轉速
必須為多少 rpm?
解 nS=120f
P =120×60
12 = 600 (rpm)
答:轉速為 600rpm
範例1
目前世界各國主要發電廠的交流發電機輸出頻率,有 50 Hz、60 Hz等
二種,臺灣地區是使用 60 Hz,多數美洲國家如美國、墨西哥等也是使用
60Hz,而多數歐洲國家、大陸、俄羅斯、澳洲等地區是使用 50Hz。但是在
日本,因地區的不同,有不同的電力公司,造成同一國度內,有些地區使
用 60 Hz、有些地區使用 50 Hz的現象。
注意事項
140
同步發電機原理 18表 18-2為各種極數的發電機為了產生 50 Hz或 60 Hz電源,應有的轉速對
照表。
表18-2 極數P、頻率 f 與同步轉速nS (rpm) 的關係
極數 2 4 6 8 10 12 16 20 24 48
同步轉速
50 Hz 3000 1500 1000 750 600 500 375 300 250 125
60 Hz 3600 1800 1200 900 720 600 450 360 300 150
二極同步發電機,定子裝成三個線圈 (A1A2、B1B2、C1C2),彼此相差 120°(電
機角),假想線圈感應電勢為正弦波,如此則形成三相交流電源,如圖18-2所示。
(b)輸出波形 (a)基本構造
A2
B1
C2
A1
B2
C1
圖18-2 三相同步發電機的基本構造與輸出波形
1. 不論交流發電機或直流發電機,電樞繞組的感應電勢都是 (交流或直
流電),而直流發電機的電樞繞組連接 ,所以輸出為直流電,同步發
電機的電樞繞組連接 ,所以輸出為交流電。
2. 電樞繞組要感應一個正弦波電壓,應該經過 個磁極。
3. 一臺4極交流發電機,轉速為1500 rpm,可產生頻率為 赫茲的交流電。
4. 臺灣電力公司提供頻率為 赫茲的交流電。
隨 堂 練 習
141
同步發電機原理
18-2 同步發電機的感應電勢
與變壓器的線圈感應電勢一樣,同步發電機電樞繞組每相的感應電勢可依
法拉第電磁感應原理推導
E=- N △ f△t(伏特)
公式
18-4
上列代號表示的意義如表 18-3所示。
表18-3 感應電勢平均值公式的名稱和單位
代號 E N △f △t
名稱 感應電勢 電樞繞組每相匝數 磁通變化量 時間變化量
單位 伏特 匝 韋伯 (Wb) 秒
(註:為了方便敘述,後面式子中的負號不再列出。)
f
fm
圖18-3 交變磁通 14f 秒的變化量△f=fm
當磁極運動切割線圈時,若頻率為 f,則完成一個週波所需時間 T為1f 秒,
如圖 18-3所示,從 t0到 t1為14 週,所需時間為
14f 秒,而磁通的變化量△ f=
fm- 0= fm,代入 (18-4)式中,可得感應電勢平均值:
142
同步發電機原理 18Eav= N
△ f△t= N
fm
14f
= 4Nffm(伏特)
公式
18-5
如果這個週波是正弦波,在基本電學學過的正弦波交流電勢方程式 e=
Emaxsin (2pft + q),正弦波之有效值為平均值的 1.11倍,則感應電勢的有效值為
E(rms)= 4.44Nf fm
公式
18-6
上列代號表示的意義如表 18-4所示。
表18-4 感應電勢有效值公式的名稱和單位
代號 Erms N f fm
名稱 感應電勢有效值 電樞繞組每相匝數 電源頻率 每極磁通量
單位 伏特 匝 赫茲 (Hz) 韋伯 (Wb)
有一臺 2極的三相同步發電機,每相電樞繞組串聯匝數為 42匝,每極磁通
量為 0.025韋伯,轉速為 3000 rpm,若感應電勢是正弦波,試求每相感應電
勢為多少伏特?
解 1 頻率 f=PnS
120=2×3000
120 = 50 (Hz)
2 每相感應電勢 E(rms)= 4.44Nf fm
= 4.44×42×50×0.025
= 233.1(伏特)
答:每相感應電勢為 233.1伏特
範例2
143
同步發電機原理
18-3 同步發電機的繞組因數
因為發電機內的磁通分布並非正弦波,所以電樞繞組的感應電勢是一個有
畸變的正弦波,如圖 18-4所示,有點像方波,在數學上可以分析此波形為基本
正弦波再加上三次諧波、五次諧波等所形成。
圖18-4 電樞繞組的感應電勢
為了使同步發電機能夠產生較完整的正弦波,每相的電樞繞組通常會採用
短節距繞、分布繞。
一.短節距繞
所謂短節距繞,就是同一線圈的兩個線圈邊相隔不到 180°電機角的繞法,
如圖 18-5(b)所示。設線圈的兩個線圈邊感應電勢分別為 E1和 E2,因為兩個線
圈邊速率相同、導體數相同、磁場相同,所以 E1和 E2的大小相等(設為 E)。
144
同步發電機原理 18全節距繞 短節距繞
在線圈為全節距繞時,兩個線圈
邊相隔180°電機角,整個線圈的
感應電勢為兩個線圈邊感應電勢
之和,即EA=E1+E2=2E。
當線圈為短節距繞時,設兩個線圈邊
相隔β電機角,E1和E2相位差便是β電機角,短節距線圈的感應電勢E A=
2Esin β2,小於全節距繞者。
|E1|=E
|E2|=E
|EA|=2Esin β2
E1 E2
EA
β
|EA|=2E
E1
E1 E2
E2
EA
1 2
β
定義
相量圖
線圈
圖18-5 線圈節距對感應電勢的關係
短節距線圈感應電勢與全節距線圈感應電勢的比值,稱為節距因數,以 Kp
表示,對基本波而言,節距因數 Kp為
Kp= 短節距線圈感應電勢全節距線圈感應電勢
= sin β2
公式
18-7
145
同步發電機原理
對於基本波而言,短節距繞會減少一些電壓值,但對於多次諧波而言,短
節距繞更能減低這些多次諧波的電壓值,使發電機有較完整的正弦波輸出,請
看範例 3的說明。表 18-5是常用的節距因數值。
表18-5 常用的節距因數值
節距 1 14/15 9/10 8/9 6/7 5/6 4/5 7/9 9/12 2/3
電機角 180° 168° 162° 160° 154.3° 150° 144° 140° 135° 120°
Kp 1 0.995 0.988 0.985 0.975 0.966 0.951 0.940 0.924 0.866
有一臺交流發電機,線圈節距的電機角為 120°,若線圈的感應電勢只有基本
波和三次諧波的成分,如圖 18-6所示,則整個線圈的感應電勢最大值為何?
(a)線圈 (b)兩個線圈邊的感應電勢
E1 E2
EA
圖18-6 兩個線圈邊相隔120°的線圈感應電勢
範例3
146
同步發電機原理 18解 1 感應電勢的基本波
EA(max)= 2E(max) sin β2
= 2×50×0.866
= 86.6(伏特)
2 從圖 18-7可以發現兩個線圈邊
的三次諧波恰好抵消,∴感應
電勢的三次諧波電壓值為 0。
答:感應電勢最大值為 86.6伏特
A
A
圖18-7 整個線圈的感應電勢
有一臺三相、4極同步發電機,採用 160°電機角之短節距繞,試求其電樞繞
組的節距因數 Kp?
解 節距因數 Kp=短節距線圈感應電勢全節距線圈感應電勢 = sin β
2 = sin 160°2 = 0.985
答:節距因數為 0.985
範例4
二.分布繞
所謂分布繞,是將同一相的線圈分成數個線圈,再分別放置在相鄰線槽中
的繞法,因為位置不同,每一個線圈感應電勢的時相便不相同,各線圈感應電
勢的相量和,便是該相的總應電勢。分布繞也可以減低多次諧波的電壓值,使
發電機的輸出波形更接近正弦波。
設發電機電樞槽數共有 S槽,極數為 P,相數為 q,則每極每相的槽數 m為
m=S
qP
公式
18-8
147
同步發電機原理
而相鄰兩槽的電機角 α(槽距)為
α=總電機角總槽數
=P×180°
S公式
18-9
1. 如圖 18-8所示為三相同步發電機電樞繞組的一部分,假設每極每相的槽數 m
= 3,即每極每相的線圈分布在 3個相鄰的槽數中,E1、E2和 E3各表示 3個
同相線圈的感應電勢,其大小相等(設為 E),但相位角各差 α度。該相線
圈的總應電勢為 EA(ĖA等於 Ė1、Ė2和 Ė3的向量和)。
2. 若是該相線圈採用集中繞,即每極每相的 3個線圈是放在相同線槽中,總應
電勢則為 E1、E2和 E3的代數和(3×E)。
(a)分布繞組 (b)感應電勢
EA
E2BE1
A
mα
α
O
EA
CE3
D
圖18-8 分布繞對感應電勢的關係
分布繞感應電勢 EA會比集中繞感應電勢 m×E小,兩者的比值,稱為分布
因數,以 Kd表示,分布因數 Kd的計算比較困難,對基本波而言,在圖 18-8(b)中
E= AB= 2AO×sin α2 又 EA= AD= 2AO×sin mα
2
148
同步發電機原理 18Kd=
EA
mE =2×AO×sin mα2
m×2×AO×sin α2
=sin mα2
m sin α2
=sin30°
m sin α2
=1
2m sin α2
(說明)式中 mα2 =
12 ×
SqP ×
P×180°S =
90°q = 30°(三相 q= 3)
公式
18-10
表 18-6是三相同步發電機常用的分布因數值。
表18-6 常用的分布因數值
每極每相的槽數m 1 2 3 4 5 6 7 8
分布因數Kd 1.000 0.966 0.960 0.958 0.957 0.956 0.956 0.956
有一臺三相、4極同步發電機,電樞槽數共有 72槽,試求其電樞繞組的分布
因數 Kd?
解 1 每極每相的槽數 m= SqP=
723×4= 6(槽)
2 相鄰兩槽的電機角 α=總電機角總槽數
=P×180°
S =4×180°
72 = 10°
3 Kd=1
2m sinα2
=1
2×6×sin10°2
= 0.956
答:分布因數為 0.956
範例5
三.繞組因數
由於電樞繞組通常會採用短節距繞加上分布繞,因此電樞繞組的感應電勢就
要修正為公式(18-11),式中繞組因數 Kw為節距因數 Kp與分布因數 Kd的乘積。
149
同步發電機原理
E(rms)= 4.44KdKpNf fm= 4.44KwNf fm
公式
18-11
上列代號表示的意義如表 18-7所示。
表18-7 感應電勢有效值公式的名稱和單位
代號 Kw Kd Kp N f fm
名稱 繞組因數 分布因數 節距因數 電樞繞組每相匝數 電源頻率 每極磁通量
單位 無單位 無單位 無單位 匝 赫茲(Hz) 韋伯(Wb)
三相同步發電機的三個電樞繞組基本上有 Y接和△接兩種連接形式,多數
是採用Y連接,使電力系統可以獲得更高的輸出電壓,其輸出端電壓V(線電壓)
為上述感應電勢 E的 3倍;若電樞繞組採用△連接,其輸出端電壓 V等於每相
電樞繞組的感應電勢 E。
Y接三相同步發電機 V= 3 E公式
18-12
△接三相同步發電機 V= E公式
18-13
有一臺三相、6極、Y接、54個電樞槽的同步發電機,每相電樞繞組串聯匝
數為 42匝,其電樞繞組節距為 89,每極磁通量為 0.025韋伯,轉速為 1000
rpm,試求每相感應電勢為多少?輸出端電壓為多少?
解 1 每極每相的槽數 m= SqP=
543×6= 3 (槽)
2 相鄰兩槽的電機角 α=總電機角總槽數
=P×180°
S =6×180°
54 = 20°
3 分布因數 Kd=1
2m sinα2
=1
2×3×sin20°2
= 0.96
範例6
150
同步發電機原理 184 節距因數 Kp= sin β
2= sin
89 ×180°
2= 0.985
5 f=PnS
120 =6×1000
120 = 50 (Hz)
6 每相感應電勢 E(rms)
= 4.44Kd Kp Nf fm= 4.44×0.96×0.985×42×50×0.025
= 220.4 (伏特)
7 輸出端電壓 V= 3 E(rms)= 3 ×220.4= 381.8(伏特)
答:每相感應電勢為 220.4伏特;輸出端電壓為 381.8伏特
5. 一臺三相同步發電機,其電樞繞組節距為56 ,表示每一線圈的兩個線圈邊相
隔 度電機角。
6. 有一臺三相、2極、48個電樞槽的同步發電機,每極每相的槽數為 ,
槽距為 度電機角,電樞繞組的分布因數 Kd為 。
7. 一臺三相同步發電機,其繞組因數 Kw為 0.9456,節距因數為 0.985,則分布
因數為 。
隨 堂 練 習
圖片來源
電工來報報 shutterstock圖庫
手搖式手電筒 http://www.picgz.com/zphoto/201406/14/207093.html
151
手搖式發電機原理示意圖手搖式發電機原理示意圖
LED指示燈大齒輪
小齒輪
電路板
把手
USB輸出
直流發電機
一般手搖發電機發出 12V 左右的電壓,最高可達 17V,視手搖速
度而定,在發電機輸出端加橋式整流電路,無論手搖發電機順時針或
逆時針方向轉動,電容器都能正確充電。圖中電阻器有限流作用,穩
壓二極體有限壓功能,右邊的二極體防止電容器向充電電源反向放電
。這個電路可向電容器充電至 5V 左右,最後在電容器兩端接上一個
開關串聯一限流電阻再串聯一LED燈。
連接發電機0-12V
5W大功率電阻約18-27Ω
二極體1A1N4001
+
穩壓二極體1N5339B5.6V 5W
電容器4.0F 5.5V
限流電阻
LED1N4001×4
手搖式充電手電筒的充電電路手搖式充電手電筒的充電電路
手搖式充電手電筒 手搖式充電手電筒是目前市面上相當成熟的產品,各種樣式都有,其原理是
利用我們所學的直流發電機原理,將人手轉動的動能轉換成電能,再將此電能儲
存於蓄電池(或電容器)中,提供給LED燈使用。
手搖式充電手電筒的構造包括:把手、齒輪組、小型直流發電機(其實就是
小型直流電動機)、充電電路、LED和外殼等。
152
手搖式發電機原理示意圖手搖式發電機原理示意圖
LED指示燈大齒輪
小齒輪
電路板
把手
USB輸出
直流發電機
一般手搖發電機發出 12V 左右的電壓,最高可達 17V,視手搖速
度而定,在發電機輸出端加橋式整流電路,無論手搖發電機順時針或
逆時針方向轉動,電容器都能正確充電。圖中電阻器有限流作用,穩
壓二極體有限壓功能,右邊的二極體防止電容器向充電電源反向放電
。這個電路可向電容器充電至 5V 左右,最後在電容器兩端接上一個
開關串聯一限流電阻再串聯一LED燈。
連接發電機0-12V
5W大功率電阻約18-27Ω
二極體1A1N4001
+
穩壓二極體1N5339B5.6V 5W
電容器4.0F 5.5V
限流電阻
LED1N4001×4
手搖式充電手電筒的充電電路手搖式充電手電筒的充電電路
手搖式充電手電筒 手搖式充電手電筒是目前市面上相當成熟的產品,各種樣式都有,其原理是
利用我們所學的直流發電機原理,將人手轉動的動能轉換成電能,再將此電能儲
存於蓄電池(或電容器)中,提供給LED燈使用。
手搖式充電手電筒的構造包括:把手、齒輪組、小型直流發電機(其實就是
小型直流電動機)、充電電路、LED和外殼等。
153
本章彙總
1. 一般交流發電機就是同步發電機,電樞繞組在磁場中旋轉,其感應電勢是交流
電,經由滑環和電刷引出,便可以供應交流電成為交流發電機。
2. 交流發電機的磁場繞組是用直流激磁。
3. 同步發電機的電樞繞組若裝置於定子,而磁場繞組裝置於轉子,稱為旋轉磁場
式(簡稱轉磁式);電樞繞組若裝置於轉子,稱為旋轉電樞式(簡稱轉電式)。
4. 一台 P極的同步發電機,若要產生頻率為 f的交流電,則其轉速必須控制為同
步轉速 nS=120f
P (rpm) 。
5. 若 P為極數,nS為同步轉速,則發電機電樞繞組感應電勢的頻率為 f= P×nS
120
(Hz) 。
6. 交流發電機的輸出頻率常用的有 50 Hz及 60 Hz,而台灣地區是使用 60 Hz。
7. 若電樞繞組每相匝數為 N,電源頻率為 f,每極磁通量為 fm,則電樞繞組每相
的感應電勢
1 平均值 Eav= N △f
△ t = Nfm
14f
= 4Nf fm
2 有效值 E(rms)= 4.44Nf fm。
8. 全節距繞:電樞繞組每一個線圈的兩個線圈邊恰好相隔 180°電機角的繞製方式。
9. 短節距繞:所謂短節距繞,就是同一線圈的兩個線圈邊相隔不到 180°電機角。
10. 短節距線圈感應電勢與全節距線圈感應電勢的比值,稱為節距因數,以Kp表示。
設兩個線圈邊相隔 β電機角,對基本波而言,節距因數
Kp=短節距線圈感應電勢全節距線圈感應電勢
= sin β2 。
11. 集中繞:電樞繞組每相每極的線圈集中繞製在同一個線槽的繞製方式。
12. 分布繞:電樞繞組每相每極的線圈分散繞製在兩個以上線槽的繞製方式。
154
13. 設發電機電樞槽數共有 S槽,極數為 P,相數為 q,則每極每相的槽數
m= SqP。
14. 若發電機電樞槽數共有 S槽,極數為 P,則相鄰兩槽的電機角 α=總電機角總槽數
=P×180°
S 。
15. 若三相發電機每極每相的槽數為 m,相鄰兩槽的電機角為 α,則其分布因數
Kd=1
2m sinα2
。
16. 繞組因數 Kw=節距因數 Kp×分布因數 Kd。
17. 設 E為電樞繞組每相的感應電勢,則
1 Y接三相同步發電機的端電壓 V= 3 E。
2 △接三相同步發電機端電壓 V= E。
155
自我評量156
前有標示*表示為進階題一、選擇題
18-1 同步發電機頻率、極數及轉速之關係
( )1. 交流發電機的磁場繞組 A以交流激磁 B以直流激磁 C以交流
激磁,再改以直流激磁 D以直流激磁,再改以交流激磁。
( )2. 有一臺三相、4 極、36 槽同步發電機,其槽距為 A 90 B 60
C 20 D 10 度電機角。
( )3. 有一臺 12極同步發電機,產生 60 Hz的交流電,其角速率 w為
A 600 B 628 C 314 D 62.8 rad/sec(弳度 / 秒)。
( )4. 一臺三相、4極同步發電機,一個圓周的電機角共有幾度? A 180
B 360 C 540 D 720。
( )5. 一臺三相、12極交流發電機,欲產生三相、60 Hz、10 kV電源,轉速
應控制在多少 rpm? A 5 B 20 C 600 D 720。
( )6. 三相同步發電機,各相電源之相角差為 A 60° B 90° C 120°
D 180°。
( )7. 同步交流發電機之轉速愈快,則輸出電源頻率 A愈高 B愈低
C不一定 D不變。
( )8. 有 24磁極之交流發電機,若轉速為每分鐘 250轉,則產生交流頻率
為 A 50 B 60 C 55 D 70 Hz。
( )9. 有一臺同步發電機,若頻率為 60 Hz,轉速為 30 rps,則該機的極數為
A 2 B 4 C 6 D 8 極。
18-2 同步發電機的感應電勢
( )10. 設每極之總磁通量為 f韋伯,電勢頻率為 f Hz,則 N匝線圈所產生之感
應電勢應為幾伏特? A 4Nf f B 2Nf f C 2.22Nf f D 4.44Nf f。
157
( )11. 一臺三相、12極、Y接同步發電機,其電樞繞組共有 210匝,每一磁
極磁通量為 0.009韋伯,轉速為 600 rpm,則該發電機每相之感應電勢
為 A 168 B 225 C 336 D 503 伏特。
( )12. 承上題,該發電機的線電壓約為 A 390 B 290 C 580 D 872
伏特。
18-3 同步發電機的繞組因數
( )13. 三相同步發電機的電樞繞組,其感應電勢中各相的三次諧波,相位角
相差幾度? A 180 B 120 C 90 D 0。
( )14. 同步發電機的電樞繞組,一般採用 A單層、短節距、集中繞組 B
單層、短節距、分布繞組 C雙層、全節距、集中繞組 D雙層、
短節距、分布繞組。
( )15. 有一臺交流發電機,電樞繞組使用 150度電機角的短節距繞,其節距
因數為 A 0.966 B 0.875 C 0.707 D 0.6。
( )16. 欲消除第三次諧波電壓對電路之影響,在同步發電機中,其線圈繞組
之節距可採用 A34 B
23 C
12 D 1 p。
( )17. 有一臺交流發電機,電樞繞組採用89 節距,表示每一個線圈的跨距為
A 180 B 160 C 150 D 90 度電機角。
( )18. 三相交流發電機,其線圈若採用 910線圈節距時,則其節距因數應為
A sin9° B sin18° C cos9° D cos18°。
( )19. 全節距繞的同步發電機,其節距因數為 A 1 B 0 C- 1 D不
一定。
158
( )20. 一臺電機每極有 18槽,其第一個電樞繞組的線圈邊各在 1號與 16號
槽中,其基本諧波之節距因數為 A cos60° B sin60° C sin75°
D cos75°。
( )21. 全節距繞的電樞繞組,其線圈的兩個線圈邊相隔 A 0° B 90°
C 180° D 360° 電機角。
( )22. 在同步發電機中,電樞繞組的節距電機角為 120°,可以消除幾次諧波
電壓對電路之影響? A一 B二 C三 D五 次。
( )23. 一臺三相、6極交流同步電機,電樞共 90槽,若第一個電樞繞組的線
圈邊各在 1號與 13號槽中,則線圈節距因數為 A sin72° B sin60°
C sin45° D sin30°。
( )24. 一臺三相、8極同步發電機,電樞有 72槽,電樞繞組採用雙層疊繞,
則 繞 組 之 分 布 因 數 為 A 6sin10° B 16sin10°
C3
2sin10°
D2sin10°
3。
( )25. 假設某交流同步發電機之電樞鐵心上有 48槽,每槽有兩個線圈邊,
如欲將之設計為三相 4極之電樞繞組,則其相鄰兩線槽間之相角差應
為若干電機角度? A 15° B 12° C 30° D 60°。
( )26. 已知一臺同步電機的分布因數為 0.962,節距因數為 0.966,則其繞組
因數為 A 0.929 B 0.996 C 1.928 D 0.004。
( )27. 有一臺 Y接的三相同步發電機,f= 60Hz,每極最大磁通量 fm= 0.1
韋伯,每相匝數 N= 500匝,繞組因數= 0.9,試求其無載時之線電
壓為若干伏特? A 13320 B 11988 C 18706 D 20764。
( )28. 有一臺同步發電機為 8極、72槽、雙層繞組,若線圈節距為 56 ,則
繞組因數為 A 0.93 B 0.97 C 0.87 D 0.91。
159
( )29. 發電機之電樞繞組每一線圈之兩線圈邊放置位置,與其應電勢大小,
下列敘述何者正確? A兩線圈邊置於同一磁極下,應電勢為兩邊應
電勢相乘 B兩線圈邊置於同一磁極下,應電勢為兩邊應電勢相加
C兩線圈邊置於相鄰不同磁極下,應電勢為兩邊應電勢相乘 D兩
線圈邊置於相鄰不同磁極下,應電勢為兩邊應電勢相加。
( )30. 繞組因數 Kw,節距因數 Kp,分布因數 Kd三者的關係是 A Kw= Kp
+ Kd B Kw+ Kp+ Kd= 0 C Kw= KdKp D Kw=Kd
Kp。
二、問答題
18-1 同步發電機頻率、極數及轉速之關係
1. 試利用轉磁式同步發電機來說明同步發電機發電的原理。
18-3 同步發電機的繞組因數
2. 何謂短節距繞?有何優點?
3. 何謂分布繞?有何優點?
4. 有一臺三相、6極、Y接、72個電樞槽的同步發電機,每相電樞繞組串聯
匝數為 40匝,其電樞繞組節距為 56,每極磁通量為 0.025韋伯,轉速為
1200rpm,試求每相感應電勢為多少?輸出端電壓為多少?
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