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電工機械 第一篇 概論 第一章 電工機械分類 第二章 基礎電磁理論
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電工機械的分類 依功能分類: 電動機 發電機
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依功能分類(續): 變壓器
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依電源性質分類: 直 流 (DC) 交 流 (AC)
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依運用時狀態分類: 旋轉電機 靜止電機
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依轉子功能分類: 旋轉電樞式 旋轉磁場式 感應式
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基礎電磁理論 安培右手定則: 右手握住導線,大拇指表示導線上之電流方向,彎曲四指表示導線四周之磁場方向。
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螺旋定則: 右手握住線圈,彎曲四指表示電流方向,拇指表示磁場方向。
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佛來銘左手定則: 左手大拇指、食指與中指互相垂直,將載有中指方向電流的導體置於具有食指方向的磁場中,則導體有受拇指方向的作用力。
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磁通(動)勢F、磁通 、磁阻R三者的關係為:
磁的歐姆定律: 磁通(動)勢F、磁通 、磁阻R三者的關係為:
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電磁感應 法拉第電磁感應定律: 一個線圈感應電勢的大小,與線圈匝數及穿過線圈的磁通變化乘積成正比:
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楞定律: 感應電勢的方向為反抗原磁通的增減:
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佛來銘右手定則: 右手的大拇指、食指及中指互相垂直,將作拇指方向運動的導體置於食指方向的磁場中,會產生中指方向的應電勢。
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電工機械 第二篇 直流電機 第三章 直流電機 第四章 直流電機的構造 第五章 直流電機的一般性質 第六章 直流發電機的特性及運用
第二篇 直流電機 第三章 直流電機 第四章 直流電機的構造 第五章 直流電機的一般性質 第六章 直流發電機的特性及運用 第七章 直流電動機的特性與運用 第八章 直流電機的損失與效率
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直流發電機的原理 單匝線圈在磁場中旋轉一圈的應電勢波形(圖一):
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單匝線圈在磁場中旋轉一圈的應電勢波形(圖二):
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直流發電機電極的應電勢Ea: Ea的大小與每一磁極的磁通量 及電樞轉速n乘積成正比:
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直流電動機的原理 載流線圈在磁場中所受的轉矩(a): 轉矩:驅使一物體作圓周運動所須的扭力
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載流線圈在磁場中所受的轉矩(b):
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載流線圈在磁場中所受的轉矩(c):
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直流電動機的換向: 當線圈因旋轉而經過磁中性面時,利用電刷及換向片改變該線圈的電流方向,經過電流換向後的線圈邊在磁場中得以產生同方向的轉矩,使它能繼續旋轉。
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實用的電動機其電樞上繞有多組線圈,用以增加轉矩,減少單一線圈的脈動現象。
直流電動機的總轉矩: 實用的電動機其電樞上繞有多組線圈,用以增加轉矩,減少單一線圈的脈動現象。 電磁轉矩: 轉出轉矩:
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直流電機的構造 小型直流電機剖面圖:
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直流電機斷面構造圖:
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磁路:磁通在電機內通過的路徑 二極電機的磁路
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電機角 電樞旋轉一圈,應電勢為兩個正弦波 四極電機一圈的電機角為720度
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直流電機各機件的功能 機殼: 兩大功能: (1)支撐與保護電機內部 所有機件 (2)當作磁路的一部份 磁極: 主磁極為產生磁通
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磁場繞阻:
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電樞鐵心: (1)電樞鐵心形式:
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電樞鐵心: (2)設有通風道的電樞:
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轉軸與軸承:
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各種軸承構造圖:
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電樞繞阻 環形繞阻: 鼓形繞阻: 電樞繞組 電樞鐵心 轉向器
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搭疊繞阻 定義:每個電樞繞阻如同疊羅漢依次疊放 分類: 前進繞(往右) 後退繞(往左)
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波形繞阻 定義:電樞繞阻如同波浪般一個串接一個 分類: 前進式波繞 後退式波繞
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直流電機的分類
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他激式直流電機:
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分激式直流電機:
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串激式直流電機:
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複激式直流電機:
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直流發電機的電路 他激式直流發電機電路:
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分激式直流發電機電路:
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串激式直流發電機電路:
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長並複激式直流發電機電路:
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短並複激式直流發電機電路:
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直流電動機的電路 他激式直流電動機電路:
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分激式直流電動機電路:
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串激式直流電動機電路:
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長並複激式直流電動機電路:
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短並複激式直流電動機電路:
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直流電機的電樞反應 定義: 電樞磁通對主磁極磁通的大小及分布,造成抵消或干擾等影響,稱為『電樞反應』。 電樞反應種類及發生原因:
電刷位於機械中性面不移位時 電刷順轉向移位時
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電樞反應的影響
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減免電樞反應不良影響的方法: 1.改良主磁極 2.設置補償繞線 3.設置中間極
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直流電機的換向
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改善換向方法: 1.裝置補償繞阻 3.延長換向期間 2.裝置中間極 4.減少每個電樞 繞阻的電感量
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直流發電機的特性曲線 無載(磁化or磁飽和)特性曲線:
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直流發電機的特性曲線 外部(負載)特性曲線:
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直流發電機的特性曲線 電樞(磁場調整)特性曲線:
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直流發電機的特性曲線 場電阻線:
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直流發電機的特性 他激式直流發電機的特性: (2)無載特性曲線:
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分激式直流發電機的特性: (2)自激電壓建立過程:
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串激式直流發電機的特性: (2)外部特性曲線:
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複激式直流發電機的特性: (2)外部特性曲線:
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電壓調整率 定義: 發電機可以調整磁場變阻器或並聯的分流器來穩定其輸出電壓,這過程稱為電壓調整,其可調整的比率稱為『電壓調整率』:
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直流發電機的並聯運用
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直流電動機特性 直流電動機的反電勢
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直流電動機的速率調整率SR%: 電動機的速率隨其所驅動負載大小變動的 程度,一般稱為『速率調整率』:
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直流電動機的電樞輸出功率 : 直流電動機電樞產生的機械功率:
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直流電動機的轉矩:
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直流電動機啟動法
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直流電動機轉速控制法 電樞電壓控制法:
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磁場控制法:
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電樞電阻控制法:
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直流電動機轉向控制法與制動 轉向控制法: (1)閘刀開關轉向控制電路: (2)二銅片式鼓型開關: (3)三銅片式鼓型開關:
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制動控制
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直流電機的損失與效率 直流電機的能量轉換: (1)直流發電機:動能(機械能)電能
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直流電機的能量轉換(續): (2)直流電動機:電能機械能(動能)
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直流電機的損失
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直流電機的效率 定義: 直流電機的效率有實測效率與公定效率之分,以實際測量所得的電機輸出及輸入功率來計算,通常以百分比表示:
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電工機械 第三篇 變壓器 第九章 變壓器原理 第十章 變壓器的構造與特性 第十一章 變壓器的連接 第十二章 變壓器的試驗及維護
第三篇 變壓器 第九章 變壓器原理 第十章 變壓器的構造與特性 第十一章 變壓器的連接 第十二章 變壓器的試驗及維護 第十三章 自耦變壓器
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變壓器的原理 變壓器的基本構造:
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變壓器應電勢:
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變壓器匝數比、變流比: (1)匝數比: (2)變流比:
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無載變壓器 變壓器無載時相量圖:
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有載變壓器 變壓器有載時相量圖:
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變壓器的等效電路 變壓器等效電路:
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變壓器的標么值 定義: 電路中各元件的實際電壓、容量、電流及阻抗,與選定之基值的比值:
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變壓器的構造與特性
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變壓器的開路試驗:
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變壓器的短路試驗:
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變壓器的電壓變動 電壓調整率: 二次側電壓在無載時與滿載時的電壓變動量與滿載電壓的比值,以百分率表示:
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變壓器的損失
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變壓器的效率 任意負載率 的效率: 最大效率: 全日效率:
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變壓器的極性 變壓器依極性分類: (1)減極性變壓器:
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變壓器依極性分類(續): (2)加極性變壓器:
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變壓器極性試驗法 直流法:
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交流法:
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比較法:
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變壓器的三相連接 Y型接線:
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△ 型接線:
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各種三相連接 Y-Y連接: (1)連接實體圖:
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△-△ 連接: (1)接線實體圖:
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Y-△ 連接: (1)接線實體圖:
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△-Y連接: (1)接線實體圖:
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V-V(開△-△)連接: (1)接線實體圖:
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U-V(開Y-△)連接: (1)接線實體圖:
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T-T(史考特Scott)連接: (1)接線圖:
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T型接線: (1)接線圖:
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變壓器的並聯運用 單相變壓器並聯運用: (1)接線圖:
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變壓器的試驗及維護 變壓器繞阻電阻的測量: (1)交流壓降法測繞阻電阻:
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變壓器繞阻電阻的測量(續): (2)直流壓降法測三相變壓器繞阻:
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變壓器絕緣電阻的測量 高阻計測繞阻間絕緣電阻:
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變壓器的溫升試驗 負載回援法:
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變壓器的耐壓試驗 定義: 測試絕緣材料的耐壓性能。 方法:
額定電壓為7000V以上者,加1.25倍額定電壓;額定電壓在7000V以下者,加2倍額定電壓。試驗時間為10分鐘。
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變壓器的衝擊電壓試驗 衝擊電壓試驗的標準波形:
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變壓器的保養與維護
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自耦變壓器 自耦變壓器: (1)升壓式: (2)降壓式: (3)普通雙繞阻變壓器:
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自耦變壓器優點: 自耦變壓器缺點: (1)以較少的固有容量,得到很大的輸出容量。 (2)節省材料,體積小,成本低。
(3)減少漏磁電抗,降低電壓變動率。 (4)效率提高。 自耦變壓器缺點: (1)因高、低壓共用同一繞阻,致使絕緣處理困難。 (2)因絕緣處理困難,導致理想變壓比為 1.05:1~1.25:1間,不宜太大。
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感應式電壓調整器 單相感應電壓調整器構造圖:
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單相感應電壓調整器接線圖: 三相感應電壓調整 器接線圖:
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