第一章 同步發電機的原理及構造

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1、第一章同步發電機的原理及構造黃文喜老師一、同步發電機的原理1.同步發電機是以同步轉速的原動機來帶動，而產生固定頻率交流電壓的發電機。2.若發電機的極數為P，轉子的轉速為NS，則交流電壓的頻率f=3.每相感應電勢E=4.444.繞組因數Kw=KdKp二、同步發電機的分類及構造(一)分類：1.依轉子的構造可分為：(1)旋轉電樞式(轉電式)：磁場繞組置於定子，電樞繞組裝置於轉子，感應電勢經由滑環及電刷後輸出，空間受限，絕緣較困難，適用於小容量低電壓電機。(2)旋轉磁場式(轉磁式)：磁場繞組置於轉子，由外部的直流電源

2、激磁，而電樞置於定子上，空間較大絕緣容易，適用於大容量高電壓電機。依轉子的構造可分為：凸極式：磁極極數多，轉子直徑大，轉軸短，適用於水輪發電機。隱極式(圓柱型)：磁極極數少，轉子直徑小，轉軸長，適用於汽輪發電機。(3)感應器式：磁場及電樞繞組均置於定子上，適用於高頻之電機。2.依原動機來分：(1)水輪發電機：由水輪機帶動運轉，轉速約200~800rpm，一般採用凸極式轉子，電樞使用水冷式冷卻，裝置大都採用直立式。(2)汽輪發電機：由汽輪機帶動運轉，轉速約1500~3600rpm，一般採用隱極式轉子，電樞使用氫

3、氣冷卻方式，裝置大都採用橫置式，用於火力、核能發電廠。(3)引擎發電機：由內燃機帶動運轉，轉速約300~600rpm間，常用多極低速發電機。轉子常用凸極式有大型飛輪裝置，以保持速度穩定應用在緊急備用、船舶及偏遠地區的小容量電源。精選範例：1.交流發電機之定子有12槽，每槽有兩個線圈邊，如定子設計為三相四極繞組，則相鄰兩槽之相角差為若干電工角？<練習>三相四極48槽的同步發電機，其每相每極的槽數為何？1.同步發電機其極數為12，感應電壓的頻率為60HZ，則其同步轉速的角速度為何？<練習>三相八極同步發電機，感應

4、電壓的頻率為50HZ，則其同步轉速的角速度為何？2.三相四極36槽之交流發電機，其線圈節距為8/9，且採用分佈繞，試求分佈因數及節距因數？<練習>兩極三相5/6節距之交流發電機，其分佈因數及節距因數為何？4.有24極之交流發電機，若轉速每分鐘250轉，則產生的交流頻率為多少HZ？<練習>經由水輪機驅動之三相同步發電機，轉速為500RPM，發生的電壓頻率為50HZ，則此同步發電機的極數應為幾極？自我評量()1.為改善交流發電機輸出的電壓波形，繞組應採用　(A)集中繞組　(B)分布繞組　(C)短節距線圈　(D)全

5、節距線圈。()2.三相同步發電機，各相電源相位差為　(A)30°　(B)90°　(C)120°　(D)180°。()3.平衡三相Y接發電機，若相電壓為220V，則其線電壓為若干？　(A)115V　(B)127V(C)208V　(D)381V。()4.一四極發電機，若電樞以1200rpm速率旋轉，則此發電機所發出電的頻率為若干？　(A)40Hz　(B)30Hz　(C)10Hz　(D)5Hz。()5.某三相8極交流發電機，若電樞有120槽，則其分布繞組因數為若干？　(A)0.99　　(B)0.96　(C)0.93

6、　(D)0.89。()6.繞組因數就是　(A)分布因數　(B)部分節距因數　(C)分布因數與節距因數之和　(D)分布因數與節距因數之乘積。()7.交流發電機裝設阻尼繞組的目的是　(A)預防轉軸追逐現象　(B)防止過大衝擊電流　(C)防止過大起動電流　(D)預防雷電之衝擊。()8.供電中之同步發電機，其追逐現象常發生於　(A)輕載時　(B)超載時　(C)負載急劇變化時(D)負載低功因時。()9.同步機為防止追逐現象發生，常於　(A)轉軸上　(B)鐵心　(C)轉子　(D)極面上　裝設阻尼繞阻。()10.有一Y接之

7、同步發電機為60Hz，每極最大磁通為0.1Wb，每相匝數為500匝，試求其無載時的相電壓為若干？　(A)13320V　(B)18650V　(C)21640V　(D)23070V。()11.承上題，線電壓為？(A)13320V　(B)18650V　(C)21640V　(D)23070V。()12.同步發電機之電樞繞組，必須在相鄰不同極性之磁極下，且每線圈邊之感應電勢應為　(A)相加　(B)相減　(C)相乘　(D)相除。()13.同步發電機若採用分布繞組　(A)鐵心可得較佳利用　(B)可減少自感電抗　(C)可提高

8、銅線之電流密度　(D)可提發電頻率。()14.有一三相交流發電機，每極之磁通0.01Wb，導體數為200匝，若為Hz，為0.96，為0.95時，其每相應電勢為若干？　(A)226V　(B)203V　(C)186V　(D)115V。()15.有一同步發電機，若電樞繞組採用5/6節距時，試求其節距因數為多少？　(A)0.978(B)0.966　(C)0.952　(D)0.923。()16.改善同步發電機