010ie321506 by 志光教育文化出版社

 001

第一章變壓器的原理與構造˙1-1 1-1 電機三大定理／2

1-2 變壓器基本原理及功用／5

1-3 理想變壓器／6

1-4 實際鐵心變壓器／8

1-5 電壓、電流及阻抗的轉換／9

1-6 等效電路／10

1-7 向量圖／13

1-8 變壓器的構造／14

1-9 變壓器冷卻方式／16

第二章變壓器之特性˙2-1 2-1 電壓調整率／2

2-2 電壓調整法：分接頭切換器裝置／6

2-3 變壓器的損失／7

2-4 損失之溫度修正／9

2-5 開路試驗（無載試驗）／10

2-6 短路試驗（捷路試驗）／11

2-7 負載試驗／12

2-8 其他試驗／13

2-9 日常檢查／13

2-10 效率計算／14

第三章變壓器之結線˙3-1 3-1 變壓器之極性／2

3-2 極性試驗方法／3

3-3 單相變壓器的連接／4

3-4 單相變壓器之三相連接法／5

3-5 三台變壓器之三相連接／8

3-6 兩台變壓器之三相連接／13

3-7 多相連接／16

3-8 三相變壓器／19

3-9 變壓器之諧波／20

3-10 變壓器組的並聯運用／21

 002

第四章特殊變壓器˙4-1 4-1 自耦變壓器／2

4-2 三繞組變壓器／11

4-3 比壓器／12

4-4 比流器／15

4-5 感應電壓調整器／19

第五章三相感應電動機原理及特性˙5-1 5-1 轉動原理／2

5-2 定子構造／4

5-3 轉子構造／4

5-4 轉子頻率／5

5-5 等效電路／6

5-6 轉差率、轉速與負載功率／7

5-7 轉矩／8

5-8 比例推移／10

第六章三相感應電動機運轉與試驗˙6-1 6-1 起動方法／2

6-2 速率、轉向控制／5

6-3 制動（煞車）／6

6-4 改善功率因數／7

6-5 試驗／8

第七章單相感應電動機˙7-1 7-1 雙旋轉磁場理論／2

7-2 二相旋轉磁場／3

7-3 單相感應電動機無法自行起動

7-4 分類與特性／5

原因／4 7-5 轉向控制與效率／10

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第八章同步發電機基本構造與特性˙8-1 8-1 基本構造與原理／2

8-2 電樞繞組因數／4

8-3 電樞反應／7

8-4 同步發電機之電抗／8

8-5 同步發電機等效電路／9

8-6 同步發電機向量圖與電壓調整率計算／10

8-7 輸出功率／11

8-8 同步發電機之特性曲線／13

8-9 同步阻抗量度法／15

8-10 損失／17

第九章同步發電機並聯運用˙9-1 9-1 並聯運用條件／2

9-2 並聯感應電勢調整／3

9-3 感應電勢相位調整／4

9-4 並聯運用之方法／5

9-5 負載分配／7

9-6 負載的分擔／8

9-7 追逐現象／9

9-8 同步發電機自激現象／10

第十章同步電動機˙10-1 10-1 同步電動機的動作原理／2

10-2 同步電動機與感應電動機之比較／2

10-3 負載角與向量圖／3

10-4 轉速與轉矩／4

10-5 直流激磁場激磁變化之效應

10-6 電樞反應／8

／6 10-7 V 型特性曲線／9

10-8 同步電動機之起動／10

10-9 同步電動機之運用（用途）

10-10 同步電動機的優、缺點／11

／10 10-11 同步調相機容量計算／12

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第十一章直流電機˙11-1 11-1 直流機原理／2

11-2 電動機／4

11-3 直流機之構造及繞線／9

11-4 直流電機一般特性／15

11-5 直流發電機的分類與特性／21 11-6 直流電動機的特性與運用／30 11-7 直流電動機之起動、速度、

11-8 直流電機之損失與效率／39

轉向與制動控制／35

附錄一高考、高員級進階教材˙12-1 磁路與基本原理／2

附錄二歷屆試題攻略解析˙13-1

（電機機械）

電機三大定理 1-1

安培右手定則與螺旋管定則

有電流就產生磁場。

右手定則 螺旋管定則圖1-1 安培定則

安培右手定則：有電流之導體，其周圍產生的磁場方向與導體電流方向之間的關係。以右手握住導線，設拇指表示電流方向，其餘彎曲的四指所指的方向，即為磁力線方向，稱為安培右手定則。 螺旋管定則：以右手掌握住線圈，以四指指向螺旋管線圈中的電流方向，大拇指伸直，則大拇指所指的方向，即為此螺旋管線圈在通過電流後，所產生之磁力線方向。

法拉第愣次定律

法拉第定律：設有一 N 匝線圈，在極微小的時間Δt（秒）內，產生一微小量Δ（韋伯）磁通變化量，則此線圈所感應 d 之平均電勢 eav  N 。 dt

有磁場變化就會感應電勢。

變壓器的原理與構造

愣次定律：感應電勢之方向為反抗原有磁通之變化之方向。 法拉第愣次定律： d eav  − N ；法拉第所發現的電磁感應現象只說明了感應電勢發生的原 dt 因與大小，愣次定律則討論感應電壓之極性或感應電流之方向。

圖1-2 法拉第愣次定律

佛來銘定則

佛來銘左手定則：將左手姆指、食指及中指伸直且相互垂直，食指表示磁場方向、中指表示電流的方向，姆指為導體所受電磁力的方向。

（電機機械）

因

磁場方向電流方向

果

運動方向

圖1-3 佛來銘左手定則

佛來銘右手定則：將右手之大姆指、食指與中指伸直且互相垂直，以食指表磁場的方向，大姆指表導體的運動方向，則中指為感應電勢或電流之方向。

因

磁場方向運動方向

圖1-4 佛來銘右手定則

推論

導體由位置移動到位置磁通變化量為 B  S 。

果

應電勢方向

e N

變壓器的原理與構造

d B × A B × S ×    Bv t dt t

變壓器基本原理及功用 1-2 工作原理 利用電磁感應作用，將一線圈之能量轉換變為另一（或多個）線圈之電源。即將交流電壓和電流變換為同一頻率之另一交流電壓和電流，是一種「電電」方式之電功率轉換。 磁通隨著時間變化而感應電壓與電流，故感應電壓與通過線圈之電流亦隨時間變化。

圖1-5 雙繞組變壓器示意圖

（電機機械）

一線圈 P 環繞於矽鋼片鐵心之一腳，另一線圈 S 環繞於矽鋼片鐵心之另一腳，交流電源接於線圈 P，則在鐵心中產生交變磁通與 S 線圈交鏈而感應交變電勢，接於電源之 P 線圈稱為一次繞組或原線圈；與負載連接之 S 線圈稱為二次繞組或副線圈。 原線圈匝數高於副線圈者稱為降變壓器，反之稱為升壓變壓器。 圖 1-5 中，V1 為外加電壓，I1、I2 表一、二次電流，N1、N2 表一、二次匝數， V2 表負載端電壓，E 1、 E2 為一、二次感應電勢，其平均值分別為 e 1  − N1

d d 、e2  − N 2 ，式中負號表示反抗磁通的變化。 dt dt

理想變壓器 1-3

條件

無損失，線圈無電阻，鐵芯導磁係數無限大，無磁滯損及渦流損，磁通完全耦合。 無載下，理想變壓器線圈相當於一純電感電路，無載電流 I0 的相位落後外加電壓 90°，理想的假設下，因無磁飽和，無載電流與電源電壓一樣為一正弦波。 設外加電壓為 v(t) Vmsint，一次側線圈電感 L1，則電流為：   V i(t) Imsin(t  ) m sin(t  ) 2 L1 2

圖1-6 理想變壓器向量圖

（電機機械）

等效至二次側電路

圖1-13 等效至二次側電路

圖1-14 二次側近似等效電路

、變壓器無載時外加電壓 3300 伏特於原線圈，在原線圈上量得之瓦特數與安培數分別為 3kW 及 5 安培，如原線圈之漏磁阻抗不計，求此變壓器等效到一次側的電納值。（1.5  10 −3 姆歐） 、有一 3300/220 伏特之變壓器，折算於二次測之繞組電阻及漏電抗分別為 0.18 及 0.16 歐姆，若加入 5 歐姆之電阻負載時，求一次側之電流值。（2.83A） 、有一 1.1kVA、440/110 伏特之變壓器，其原、副線圈之電阻各為 2 及

變壓器的原理與構造

有變壓器之初級線圈電壓為 3150V，次級線圈電壓為 105V，則下列敘述何者有誤？* 當次級線圈匝數為 80 匝，則初級線圈匝數為 2400 匝 當初級線圈電壓增加到 3300V，則次級線圈電壓為 120V 為使次級線圈電壓為 100V，初級線圈電壓應為 3000V 初級與次級線圈阻抗比等於匝數之平方比 變壓器一次繞組匝數為 N1，二次繞組匝數為 N2，則二次側繞組之電阻 R2 換算至一次側之等值電阻為： (

N2 2 ) R2 N1

(

N1 2 ) R2 N2

(

N2 )R2 N1

(

N1 )R2 N2

若要提升變壓器二次電壓應： 降低一次電壓

增加一次圈數

減少二次圈數

增加二次圈數

變壓器高壓側之繞組電阻較低壓側為： 高

低

相同

內鐵式較高，外鐵式較低

變壓器的一、二次線圈的每匝電壓： 相同

一次線圈較高

二次線圈較高

不一定

如圖所示變壓器所標示的極性記號是： 正確的 只有高壓側正確 只有低壓側正確 全部不正確 單相變壓器端子符號 X1、X2 表示接線端子： 一次側

二次側

三次側

接地

變壓器鐵心的材料通常採用：         

（電機機械）

鋼片

銅片

鋁片

矽鋼片

電流

電壓

變壓器的分接頭切換器是用來調整： 功率因數

電功率

變壓器鐵心應具備之特性為：* 導磁係數小，磁滯係數小

導磁係數小，磁滯係數高

導磁係數高，磁滯係數小

導磁係數高，磁滯係數高

變壓器一次繞組匝數減少時，二次電壓： 升高

降低

不變

不穩定

變壓器二次側電阻，若變換為一次側電阻，要乘以： 

N1 N2



N2 N1

(

N2 2 ) N1

(

N1 2 ) N2

配電變壓器的分接頭設在： 高壓側

低壓側

高壓側與低壓側均設

高壓側與低壓側均不設

若將一次線圈匝數增加，則二次線圈兩端之電壓將： 升高

降低

不變

不穩定

變壓器裝設儲油槽的目的是： 觀察油量

增加美觀

緩和變壓器油劣化

提高重心位置

單相 10kVA 變壓器，一次額定電壓為 6600V，二次額定電壓為 240V，則一次額定電流為：  1.52A

 0.15A

 15.2A

 1.82A

若 50Hz 變壓器接於 25Hz 電源使用，則： 電源電壓加倍，就可使用 照原額定電壓就可使用 電源電壓減半就可使用 電源電壓加倍或減半均可使用 理想變壓器所具備之條件，下列何者錯誤？           