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1、電工學 第一章 電機機械的基本原理 第二章 單相變壓器的原理、試驗、電壓調 整率與效率 第三章 變壓器的多相連接、並聯運轉與特 殊變壓器 第四章 直流電機之構造、繞組與一般性質 第五章 直流發電機的分類、特性與運用 第六章 直流電動機的分類、特性、應用與 轉速控制 第七章 交流同步發電機 第八章 同步電動機 第九章 三相感應電動機之構造、原理 與特性 第十章 三相感應電動機的啟動、速率 控制、制動、試驗與感應變頻機 第十一章 兩相及單相感應電動機磁場與磁路 磁動勢(F):使磁通穿過磁路所需的外力稱為磁動勢 ，以F表示，其單位為安-匝。 F=NI (安-匝) 磁場強度或磁化力(H):磁路中單位長
2、度的磁動勢 稱為磁場強度，以H表示，其單位為(安-匝/公尺)(安-匝/公尺) 磁通():穿過磁路之磁力線總數稱為磁通或磁通 亮，以表示。單位為1韋伯=108馬=108線 磁通密度(B):單位面積中垂直通過的磁力線總數 量稱為磁通密度韋伯/公尺2，以B表示之。即 導磁係數()與相對導磁係數(r):磁通密度B與磁 場強度H的比值稱為導磁係數，以表示 。各種材料的導磁係數和真空中的導磁係數o的 比值稱為相對導磁係數，以r表示 。式中: 0=410-7亨利/公尺 磁組(R):阻止磁通量通過磁路的阻力稱為磁組， 以R表示。即 (安-匝/韋伯) 若磁路長度為l(公尺)、導磁係數為、磁路的截 面積為A(平方
3、公尺)，則磁組R為 (安-匝/ 韋伯) 磁路的安培定律:一閉合的磁路，其淨磁動勢Fnet 予其磁位降的總和為相等，稱為磁路的安培定律 。電磁感應與自感法拉第感應定律: 設線圈之匝數為N，且穿過線圈之磁通 量發生變化，則線圈產生之應電勢e為將楞次定律與法拉第定律結合式中負號之意義為線圈之感應電勢，係阻止穿過線圈之磁 通發生變化導體對磁場因相對運動而產生電動勢(發電機原理) 磁場固定，導體因運動切割磁場而產生電 勢，此原理應用於直流發電機、旋轉電樞 式的交流同步發電機。 導體固定，磁場因運動而切割導體，而使 導體產生電勢，此原理應用於旋轉磁場式 的交流同步發電機。 磁場與導體皆運動且產生相對速度運
4、動而 使導體產生電勢，此原理應用於三相感應 電動機。導體在磁場中運動產生之應電勢 e=B l V Sin 式中 e: 導體之感應電勢(伏特)B:磁場之磁通密度(韋伯/公尺2)l: 導體切割磁場之有效長度(公尺)V:導體運動之速度 (公尺/秒):導體運動之方向與磁場方向間之夾角應電勢之方向 應電勢之方向可由佛萊明右手定則決 定，將右手之拇指、食指與中指互相 垂直。拇指之方向運動之方向，食 指之方向磁場N至S的方向，中指之 方向感應電勢之方向。為由紙面 流入，在發電機之場合定義為應電勢 之負端，為由紙面流出，則定義為 應電勢的正端。載有電流之導體在磁場中之受力(電動機原理) 通有電流之導體在磁場中
5、產生之力為f=I B LSin 式中 f : 導體產生之力(牛頓)I : 導體所載之電流(安培)B : 磁場之磁通密度(韋伯/公尺2)L : 導體於磁場中的有效長度(公尺):導體與磁場間之夾角導體受力的方向 導體受力之方向可由佛萊明左手定則 決定，左手之拇指、食指與中指互相 垂直。食指方向磁場N至S的方向， 中指方向導體所載電流之方向，拇 指方向導體運動的方向。線圈或導體的自感 線圈所生之磁鍊，可定義為線圈之匝數N 與穿過線圈之磁通量的乘積，即為 =N(韋-匝) 線圈之自感L定義為單位電流所生之磁鏈， 即L為 線圈之感應電勢e可表示為 線圈之自感L與匝數N及磁組R之關係:由上式可知線圈之自感L
6、與線圈匝數的平方成正比而 與其磁組R成反比。 有個長方形單匝線圈在磁場中研x-軸以3米/秒等速平移。該長方形線 圈在x-y平面上；與x-軸平行之邊長為1米，與y-軸平行之邊長為2米 。磁場方向為z-軸。 (一)當磁場之磁通密度B=1.5韋伯/米2(Weber/m2)之固定值時，線圈之 感應電動勢為若干伏特? (二)當磁場之磁通密度隨位置x(米)及時間t(秒)變化如下式: B=Cos (x-5t) 韋伯/米2，則線圈感應電動勢之最大絕對值為若干伏特?旋轉體之功率與轉矩的關係 對旋轉體於質點P作用外力f(牛頓)，使質點P向作 用力f的方向移動dy(公尺)之距離，則所作的功dw 為 dw=fdy焦耳
7、電機角與機械角的關係 由上式可得電機角與機械角的關係為磁場中的能量一電壓v加至N匝線圈，則任何瞬間進入線圈的功率為i2R為線圈電阻所消耗的功率且變成熱能，而剩餘部份的 功率PB則流進能量儲存於磁場中，即 設鐵心操作於線性區域，且其i-特性曲線如圖下所示，則 儲存於磁場的能量Wf為磁滯損失(Hysteresis loss) 將線圈裝置於鐵磁性材料，通以週期性的 交流電源，則鐵磁性材料的磁場強度H與磁 通密度B亦作週期性變化。磁通密度B均落 後磁場強度H，此現象稱為磁滯。 磁性材料磁化時，磁化循環所得的磁化曲 線成為磁滯曲線，即圖1-10所示之曲線 abcdefa。 當沒有磁化力時，鐵磁性材料保有部份的 磁性稱為剩磁，即圖中 。 欲使剩磁完全消失，而施予反向的磁化用 ，稱為矯頑磁力，如圖中之 磁滯迴線所包含之面積為鐵磁性材料單位 面積每週循環所消耗之能量，稱為磁滯能 量損失。 渦流損失(Eddy current loss) 鐵磁性材料繞製線圈，當線圈通以交流的電流時，鐵心將 感應電勢，且產生漩渦狀的電流，此電流稱為渦流。 因鐵心有電阻存在，當渦流於鐵心流通，將使鐵心發熱造 成功率損失，此損失稱為渦流損失。 鐵心的渦流損失Pe為 渦流損失與鐵心厚度t的平方成正比，為減少渦流損失， 鐵心越薄越好。鐵損(Core loss)
