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电工机械Ⅱ随堂讲义教师用本
第17章 感應電動機的試驗、運用及維護
第1部分課後重點複習
1.三相感應電動機的定子繞組接成Δ接線時,若任意兩線端的電阻為RL,則定子繞組各相電阻R=
。
2.三相感應電動機的定子繞組接成Y接線時,若任意兩線端的電阻為RL,則定子繞組各相電阻R=
。
3.感應電動機之 無載 試驗的目的是求鐵損及其等效電路中的鐵損電流、磁化電流、激磁導納、激磁電導與激磁電納。
4.感應電動機之無載試驗的方法是電動機空轉不接負載,加額定 電壓 運轉。
5.感應電動機之無載試驗的結果,若相電壓為VOC,相電流為IOC,每相無載損失為POC,無載功率因數為cosθOC,則:
(1)鐵損電流IC=
=
;
(2)磁化電流IM=
=
;
(3)激磁電導GC=
或
;
(4)激磁導納YO=
;
(5)激磁電納BM=
=
。
6.感應電動機之 堵住(堵轉) 試驗的目的是求其銅損及等效電路中的等效電阻與等效電抗。
7.感應電動機之堵住試驗的方法是將電動機 轉子 堵住不動,加很小的電壓,使電動機的測量電流值達 額定值 。
8.感應電動機之堵轉試驗的結果,若相電壓為VSC,相電流為ISC,每相功率為PSC,則:
(1)每相等效電阻Req1=R1+R2'=
;
(2)每相等效阻抗Zeq1=
;
(3)每相等效電抗Xeq1=
。
9.改善感應電動機功率因數的方法,一種是裝置主動式功率因數修正器(PEC),被動式改善功率因數則是 並 聯電容器,依據屋內線路裝置規則第181條規定,電容器的容量以改善功率因數到 0.95 為原則。
10.功率因數改善的好處有:
降低 線路電流、 減少 線路損失、 減少 線路壓降、 提高 線路供電容量等。
11.若感應電動機的電功率為P,功率因數為cosθ1,若要並聯電容器改善功率因數到cosθ2,則電容器的進相無效功率QC= P(tanθ1-tanθ2) 。
12.感應電動機並聯電容器改善功率因數時,若所需電容器的進相無效功率為QC,電源電壓為V,頻率為f,則
(1)以單相線路而言,電容器的電容值C=
;
(2)以三相線路而言,若3個電容器是Y接,每一個電容器的電容值
C=
;
(3)以三相線路而言,若3個電容器是Δ接,每一個電容器的電容值
C=
。
13.制動控制包括機械制動與電氣制動兩方面,通常以 電氣 制動為主,再輔以
機械 制動。
14.供給正要停轉的感應電動機一個直流電,使電動機能即刻停止的制動方法,稱為 動力 制動。
15.供給正要停轉的感應電動機一個逆轉的電源,使電動機能即刻停止的制動方法,稱為 逆轉 制動。
16.當感應電動機轉速超過同步轉速時,電動機性質會變成發電機性質,有制動、防止超速的作用,稱為 再生 制動。
17.切斷三相感應電動機交流電源的其中一相,使電動機成單相運轉,即有制動作用,稱為 單相 制動。
18.電動機的故障種類,主要有:
(1) 軸承不良 ;
(2)線圈的 絕緣 劣化或破損;(3)其他材料劣化或破損;(4)各部位腐蝕。
19.感應電動機發生故障的原因有:
(1)電路所引起的原因;
(2) 負載或運轉行為 所引起的原因;(3)周圍環境所引起的原因;(4) 維護不良 所引起的原因;(5)裝置不良所引起的原因;(6)電動機製造不良;(7)使用年限已到。
第2部分考試重點
1.重要性:
***
2.感應電動機的電阻試驗、無載試驗與堵轉試驗的目的、方法與結果,尤其堵轉試驗最常考。
3.利用並聯電容器來改善功率因數的好處及所需電容量大小的計算。
4.感應電動機制動方法的認識與比較。
第3部分精選試題練習(題目前面有※者有解析)
一、選擇題
※(A)1.三相感應電動機的堵轉(堵住)實驗,主要目的為何?
(A)求得電動機等效電路中的等效阻抗 (B)求得電動機等效電路中的激磁導納 (C)測試電動機的轉速特性 (D)測試電動機的轉差率。
(D)2.下列何者不是改善功率因數所能得到的利益?
(A)可以增加線路容量 (B)可以減少線路損失 (C)可以減少線路電流 (D)可以增加線路的電壓調整率。
(B)3.為了改善感應電動機的功率因數,可以 (A)串聯電容器 (B)並聯電容器 (C)串聯電感器 (D)並聯電感器。
※(A)4.某三相220V、60Hz感應電動機,消耗功率為12kW,功率因數為0.6滯後,若要改善功率因數到1.0,須並聯約多少kVAR的電容器?
(A)16kVAR (B)13kVAR (C)10kVAR (D)7kVAR。
※(D)5.有一工廠使用單相220V、60Hz電源,若負載為12kW,功率因數為0.6滯後,欲改善功率因數為1,則須並聯約多少μF的電容器?
(A)650 (B)457 (C)515 (D)877。
(A)6.供給正要停轉的感應電動機一個逆轉的電源,使電動機能即刻停止的制動方法,稱為 (A)逆轉制動 (B)再生制動 (C)單相制動 (D)動力制動。
(B)7.感應電動機的動力制動方法,係將直流電加給定子繞組,使定子繞組產生什麼,轉子因而停止轉動?
(A)旋轉磁場 (B)固定磁場 (C)固定電壓 (D)交變磁場。
(C)8.感應電動機發生故障的原因中,因為維護不良所引起的不包括 (A)軸承的潤滑油不足 (B)電刷未檢修 (C)過載 (D)塵埃未清除。
(C)9.所謂再生制動是指 (A)供給正要停轉的感應電動機一個直流電,使電動機能即刻停止的制動方法 (B)供給正要停轉的感應電動機一個逆轉的電源,使電動機能即刻停止的制動方法 (C)當感應電動機轉速超過同步轉速時,電動機會變成發電機,有制動、防止超速的作用 (D)切斷三相感應電動機交流電源的其中一相,使電動機成單相運轉,即有的制動作用。
※(A)10.設三相感應電動機之定子繞組為Δ連接,自任兩引出線外加12V直流電壓時,測得輸入之電流為4A,若不考慮交流之集膚效應,則每相繞組之電阻為 (A)4.5Ω (B)3Ω (C)2Ω (D)1.5Ω。
※(D)11.電力電容器之容量以改善功率因數至多少%為原則?
(A)80 (B)85 (C)90 (D)95。
※(B)12.再生制動時,感應電動機變為發電機作用,此時其轉差率S應為 (A)等於1 (B)小於零 (C)大於1 (D)大於零而小於1。
※(C)13.運轉中的三相感應電動機,將其交流電源切離,並且立即輸入直流電使其速停,此制動方法稱為 (A)再生制動 (B)插塞制動 (C)動力制動 (D)單相制動。
※(C)14.三相感應電動機在運轉中,若其中一電源線斷路,則成為 (A)三相感應電動機 (B)二相感應電動機 (C)單相感應電動機 (D)二相同步電動機。
※(B)15.某電路裝有並聯電力電容器,此時電路功率因數為1,若再將電容量增加,則下列敘述何者正確?
(A)功率因數增加 (B)功率因數減少 (C)功率因數不變 (D)功率因數不變,而線路電壓增高。
※(D)16.工廠中之電動機並聯電容器,其目的為何?
(A)增加電動機容量 (B)增加電動機轉速 (C)減少線路頻率變動 (D)減少線路電流。
(B)17.某4極、60Hz之三相感應電動機,將它的轉子堵住不動,施作堵住試驗,於試驗時該電動機之轉差率為 (A)0.5 (B)1 (C)0 (D)無限大。
(D)18.感應電動機的無載試驗中,無法量測該電動機之 (A)激磁導納 (B)鐵損電流 (C)磁化電流 (D)定子等效阻抗。
二、問答題
1.感應電動機的電氣制動方法有哪些?
試簡述之。
解答:
感應電動機的電氣制動方法有:
動力制動、逆轉制動、再生制動與單相制動。
(1)供給正要停轉的感應電動機一個直流電,使電動機能即刻停止的制動方法,稱為動力制動。
(2)供給正要停轉的感應電動機一個逆轉的電源,使電動機能即刻停止的制動方法,稱為逆轉制動。
(3)當感應電動機轉速超過同步轉速時,電動機會變成發電機,有制動、防止超速的作用,稱為再生制動。
(4)切斷三相感應電動機交流電源的其中一相,使電動機成單相運轉,即有制動作用,稱為單相制動。
2.電動機的故障種類主要有哪些?
解答:
電動機的故障種類,主要有以下幾項:
(1)軸承不良:
包括軸承的磨損、過熱等。
(2)線圈絕緣劣化或破損。
(3)其他材料劣化或破損。
(4)各部位腐蝕。
第4部分歷屆試題觀摩
※(D)1.某工廠有一臺220V、60Hz、5馬力之單相感應電動機,其滿載功率因數為0.8滯後,並聯153.4μF電力電容器改善功率因數,改善後功率因數為多少?
(A)0.94 (B)0.96 (C)0.98 (D)1。
※(A)2.欲測量三相感應電動機之銅損,應進行下列哪一種試驗?
(A)堵住試驗 (B)直流電阻試驗 (C)負載試驗 (D)無載試驗。
※(A)3.關於三相感應電動機之堵住試驗,下列敘述何者正確?
(A)可測量銅損並計算相關阻抗 (B)可測量鐵損並計算激磁導納 (C)將轉子堵住,調整定子電壓為額定值,測量輸入功率及電流 (D)調整轉速及定子輸入電流為額定值,測量輸入功率及電壓。
※(D)4.三只電力電容器接成Y接,並聯連接於三相感應電動機的電源側,主要目的為何?
(A)減少電動機輸出轉矩 (B)調降電動機轉軸轉速 (C)使電源側的有效功率減少 (D)使電源側的無效功率減少。
※(D)5.三相感應電動機在運轉時,若在電源側並接電力電容器,其主要目的為何?
(A)降低電動機轉軸之轉速 (B)增加起動電阻 (C)減少電動機電磁轉矩 (D)改善電源側之功率因數。
(A)6.有關三相感應電動機之堵轉(堵住)試驗,下列敘述何者正確?
(A)轉軸之轉速為零,定子側繞組之電流為額定電流,以量測其電壓及功率 (B)轉軸之轉速為零,定子側繞組之電壓為額定電壓,以量測其電流及功率 (C)轉軸之轉速為額定轉速,定子側繞組之電壓為額定電壓,以量測其電流及功率 (D)轉軸之轉速為額定轉速,定子側繞組之電流為額定電流,以量測其電壓及功率。
※(D)7.下列何種試驗可測出三相感應電動機之全部銅損?
(A)絕緣試驗 (B)溫度試驗 (C)無載試驗 (D)堵住試驗。
※(D)8.有一臺220V、60Hz單相感應電動機負載,自電源吸收6kW,功率因數為0.6滯後,現在欲提高其功率因數為1.0,則並聯之電容器應為何?
(A)38.8μF (B)43.8μF (C)388.4μF (D)438.4μF。
※(A)9.三相感應電動機在運轉時其輸入總功率為50kW,若連續運轉5小時,且每度電費為3元,則此負載需付費多少?
(A)750元 (B)500元 (C)250元 (D)150元。
※(C)10.使用直流壓降法測量三相感應電動機繞組之電阻時,若此感應電動機為Y接線,且從任意兩線間測量之電阻為3.0Ω,則此電動機每相繞組之電阻為多少?
(A)4.5Ω (B)3.0Ω (C)1.5Ω (D)1.0Ω。
※(B)11.三相感應電動機之輸出功率為2馬力,換算約為多少kW?
(A)2kW (B)1.5kW (C)1.0kW (D)0.5kW。
※(D)12.三相感應電動機之再生制動,可利用下列何種方法?
(A)定子輸入直流激磁電流 (B)定子接三相可變電阻 (C)電源任兩相反接 (D)使轉子轉速超過同步轉速。
第十七章
一、精選試題
1.感應電動機的堵住實驗,主要目的是量測滿載銅損及求得等效阻抗。
4.cosθ1=0.6tanθ1=
,cosθ2=1tanθ2=0
Qc=P(tanθ1-tanθ2)=12×(
-0)=16kVAR
5.cosθ1=0.6tanθ1=
,cosθ2=1tanθ2=0
Qc=P(tanθ1-tanθ2)=12×(
-0)=16kVAR,C=
=
=877μF
10.設每相繞組之電阻為r,則Δ型連接時,R=2r//r=
r=
R=
×
=
×
=4.5Ω
11.依據屋內線路裝置規則第181條規定。
12.再生制動時,n>ns,S=
<0
13.動力制動也稱為直流煞車。
14.三相中之任意二電源線構成單相電源,即VAB、VBC、VCA都是單相電源,所以斷了一線不是形成二相。
15.功率因數為1,若電容量再增加則可能使功因變為超前(電容性),其值必小於1。
16.並聯電容器可以改善線路的功率因數,使線路的無效電流減少,因此線路的總電流即可減少,而使線路損失減少。
二、歷屆試題
1.改善前:
cosθ1=0.8tanθ1=0.75 QC=
=2πfCV2=P(tanθ1-tanθ2)
QC=2π×60×153.4×10-6×(220)2=2797.5=5×746×(0.75-tanθ2)
tanθ2=0改善後:
cosθ2=1
2.感應電動機的堵住實驗,主要目的是量測滿載銅損及求得等效阻抗。
3.堵住試驗其目的是在求感應電動機的銅損及等效電路中的等效電阻與等效電抗。
試驗的方法是將轉子堵住不動,定子輸入額定電流,而為了輸入額定電流,此時的電壓遠比額定值小。
4.電源側的無效功率QT=電動機無效功率QL-電容器無效功率QC
∴電源側的無效功率減少。
5.並聯電容器,使得電源側的無效功率減少,因此電源側的功率因數獲得改善。
7.堵住試驗係加額定電流,可測出三相感應電動機之滿載銅損。
8.改善前:
cosθ1=0.6tanθ1=
;改善後:
cosθ2=1tanθ2=0
QC=P(tanθ1-tanθ2)=6000×(
-0)=8000VAR
QC=
=2πfCV2 ∴C=
=
=438.4μF
9.W=P×t=50kW×5hr=250度 ∴電費=3×250=750元
10.設每相繞組之電阻為r,則R=2r ∴r=
=
=1.5Ω
11.2馬力=2×746瓦≒1.5kW
12.當感應電動機轉速超過同步轉速時,電動機會變成發電機,電動機轉矩為負值,表示它將產生電力回電源,供其他負載用,此一感應電動機便有制動、防止超速的作用。
這種限速作用是感應電動機天生具有的特性,非我們外加的,稱為再生制動。
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