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電機機械原理7.ppt

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?總結其行為如下: 1.施加一力 於運動方向, 在運動的方向。 2.加速度 為正,所以鐵棒速度上 升 。 3.電壓 上升,所以 也上升。 4.感應力 上升,直到在一個較高速度情 況下 為止。 5.機械功率 現在被轉換成電功率 ,而電 機當作一個發電機運轉。?相同的電機既可當作馬達,也可當作發電機。唯一的差別在於外加的力是在轉動的方向 ( 發電機 ) 或是轉動的反方向 ( 馬達 )。以電路的觀點,當 ,則電機為發電機,當 ,則電機為馬達。 圖1-25 具有元件數值的線性直流電機,用來說明超量的啟動電流 △ 線性電機的啟動問題 在圖1-25中的一部線性電機,圖中提供實際電機數值,來強調一個電機的主要問題。在啟動時,鐵棒的速度為零,所以,啟動電流為 這電流是非常的高,如此高的電流可能對馬達造成嚴重傷害。包括實際交流及直流電機都會遭遇到類似的啟動電流太高問題。?電機啟動時,在電路中插入外加電阻,用來限制電流,直到建立起來足以限制電流為止。圖1-26顯示一個啟動電阻插入電機電路之中。 圖1-26 線性直流電機,外加串接電阻,用來控制啟動電流。?如圖1-29(a) 所示之直流電路,供應給直流負載之功率是負載端電壓與流過負載的電流的乘積。?圖1-29(b) 顯示一個單相電壓源供給一負載阻抗為 的單相負載。假設我們假設負載為電感性,則負載 的阻抗角為正,而電流將落後電壓角度。 供應負載的電壓為1-9 交流電路之實功率、虛功率及視在功率圖1-29 一直流電壓源供應一電阻負載R;一交流電壓供應一阻抗為 的負載。 ?這裡v 是供應給負載的電壓有效值,其產生的電流 為 這裡是流經負載電流的有效值。?任何時間供應給負載的瞬間功率為 (1-58)?假如我們應用三角函數等式到 (1-58) 式,它可以改寫為圖1-30 供應給單相負載的功率分量與時間的關係圖第一個分量代表與電壓同相位的電流分量所供應的功率, 第二項代表與電壓相差 相角的電流分量所供應的功率。 ?注意到瞬時功率表示式第一項永遠為正,但是它產生脈波型式的功率,而非定值。第一項的平均值為 (1-60)?負載之虛功率為 ?視在功率定義為負載端電壓與負載電流的乘積,假如忽略電壓與電流的相位差,它就是供應負載的功率,因此負載的視在功率為 (1-62) △ 另一種型式的功率方程 假如負載的阻抗為定值,則歐姆定律可以用來 推導供應負載實功率、虛功率及視在功率的另 一種表示式。因為負載端電壓大小為?將 (1-63) 式代入 (1-60) 及 (1-62) 式,則可以得到 以電流及阻抗表示實功率、虛功率及視在功率表示 式 ?我們由方程式可以知道 及 ,所以負載的實功率及虛功率可以被表示為 這裡 R 是負載 z 的電阻,而 是負載 z 的電抗?!?複數功率?為了方便電腦計算,實功率及虛功率有時被一起表示為複數功率S,這裡 ?供應給負載的複數功率可由下式計算得到 這裡星號“*”代表共軛複數運算符號?!?阻抗角、電流相角、功率之間關係 一個電感性負載 ( 圖1-31),有正的阻抗角,因為電抗器的電抗為正,則流經負載的電流,其相角將會落後負載端電壓角度。 反之,電容性負載 ( 圖1-32) 有負的阻抗角,因為電容器的電抗為負,則流經負載的電流,其相角領先負載端電壓相角角度。 圖1-31 電感性負載的阻抗角 為正。這個負載產生落後之電流,而它從電源消耗的功率,同時包括實功率P及虛功率Q。 圖1-32 電容性負載的阻抗角為負,負載產生領先的電流,它消耗電源供應的實功率,而供應虛功率到電源。 圖1-33 功率三角形 △ 功率三角形?通常被稱為負載功率因數,功率因數定義為視在功率實際轉換成為負載實功率的分量,因此 這裡θ是負載的阻抗角。1-10 總 結?長久以來,英語系國家已經使用英制單位來量測與電機相關的機械量。近年來,除了美國外,幾乎全世界各地均採用SI制單位取代英制單位,即使在美國也進展快速。?法拉第定律闡述線圈產生的感應電壓與通過線圈磁通的變化率成正比,法拉第定律是變壓器作用的基本原理。?在磁場中放置一條載有電流的導線,假如其方向適當,在導線將有一感應力,這個行為是所有實際電機馬達運轉的基本原理。 ?一條導線以適當的方向通過磁場,則在導線將有一感應電壓,這個行為是所有實際電機發電機運轉的基本原理。?一個由在磁場內移動鐵棒所構成的簡單直流電機,說明實際馬達及發電機的許多特性。當加上負載,它會變慢,而當作一個馬達運轉,轉換電功率成為機械功率。當有一外力牽引鐵棒速度高於無載穩態轉速,它會當作一個發電機運轉,轉換機械功率成為電功率。?在交流電路,實功率P 是由電源供應給負載的平均功率。虛功率Q 是功率的分量,它在電源與負載來回地交換。
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