隨堂講義

1. 第 14 章 三相感應電動機的原理、構造及分類 1
第 14 章 三相感應電動機的原理、構造及分類
第 1 部分 課後複習
1. 交流感應電動機係依據 阿拉哥圓盤 試驗，利用三相電源產生旋轉磁場，來
驅動轉子轉動。
2. 三相感應電動機的定子，裝置在空間中互隔 120°電機角 的三相繞組，且加
入相角差 120°的三相電源，則可綜合產生每相電流最大值所產生磁場強度m
的 1.5 倍，該綜合磁場稱為 旋轉磁場 。
3. 三相旋轉磁場的轉速為 ns＝
120 f
P
，稱為同步轉速，旋轉磁場的角速率稱
為同步角速率 ωs，ωs＝
4 f
P

。若任意對調三根三相電源線中的 兩 根，
繞組電流的相序相反，其合成的旋轉磁場會反轉，即會改變 轉向 。
4. 轉差 Δn＝(ns－nr)  mL。
轉差率 S＝ 100%s r
s
n n
n

－
＝
s
n
n

×100%  mL。
轉子轉速 nr＝ (1 )sn S－ ＝
120 f
P
(1－S)。
5. 轉差率範圍：
(1) 啟動瞬間：nr＝0，S＝ 1 。
(2) 有載正轉 ：0＜nr＜ns，0＜S＜1。
(3) 無載空轉：nr＝ns，S＝ 0 。
(4) 有載反轉 ：－ns＜nr＜0，2＞S＞1。
(5) 發電機運用：nr＞ns，S＜ 0 。
6. 三相感應電動機轉子應電勢的大小及頻率：
(1) 啟動瞬間：E2S＝ 1PE
a
，f2＝f。
(2) 有載正轉：E2P＝ 2SSE ，f2＝ Sf 。
(3) 無載空轉 ：E2P＝0，f2＝0。
7. 三相感應電動機的定子，包含機殼、定子鐵心、 定子繞組 、端蓋及軸承等。
定子鐵心採用含矽量 1%～3%，厚度 0.35 mm～0.5 mm ，無方向性矽鋼片
疊積而成。感應電動機的定子繞組一般採用雙層繞、分布繞及 短節距繞 。

2. 2 第 14 章 三相感應電動機的原理、構造及分類
8. 感應電動機的轉子有鼠籠式轉子及 繞線式 轉子兩種。
轉子的構造包含轉子鐵心、 轉子繞組 、轉軸及冷卻風扇等。
鼠籠式轉子以銅條或鋁條為導體，所有導體的兩端會加短路端環予以 短
接 。
鼠籠式轉子採用 斜形槽 ，可減低磁阻變化量，減少運轉時的 噪音 。
9. 繞線式轉子經滑環串接外部的 可變電阻器 ，藉以控制電動機的 啟動 特
性（限制啟動電流及提高啟動轉矩）及 運轉 特性（速率控制）。
10. 感應電動機依裝置的場合及應用之目的，在相數、電源電壓、外型、防護、散
熱、裝置方式、用途等方面作不同的設計。
11. 交流電動機的分類：
依轉速特性區分：有同步機及非同步機兩種。
依使用電源區分：有單相電動機及三相電動機兩種。
第 2 部分 自我評量（題目前面有※者，請見書末解析）
◎精選試題
一、選擇題
※( C ) 1. 有一部 8 極三相感應電動機，定子具有 96 線槽，定子繞組採用雙層繞，
則每相每極的串聯線圈數為幾個線圈？ (A)12 (B)8 (C)4 (D)2。
※( A ) 2. 感應電動機定子鐵心上的線槽形式，大型高電壓者採用何者？ (A)
開口槽 (B)閉口槽 (C)半開口槽 (D)平滑鐵心。
※( A ) 3. 一部 6 極三相感應電動機的定子繞組，置於定子槽內應相互間隔幾度
機械角？ (A)40° (B)60° (C)90° (D)120°。
※( B ) 4. 一部三相 4 極 50 Hz 感應電動機，其同步轉速為多少 rpm？ (A)1800
(B)1500 (C)1200 (D)900。
※( C ) 5. 三相感應電動機的定子繞組，通常採用 (A)單層繞、集中繞、全節距
繞 (B)雙層繞、集中繞、全節距繞 (C)雙層繞、分布繞、短節距繞 (D)
雙層繞、分布繞、全節距繞。
※( A ) 6. 鼠籠式轉子採用斜形槽的目的為何？ (A)減少運轉噪音 (B)節省用
銅量 (C)增加啟動轉矩 (D)減少定子與轉子間的磁阻。
※( A ) 7. 某一部三相 4 極 60 Hz 的感應電動機，若滿載時轉速為 1764 rpm，則
其轉差率 S 等於多少？ (A)2% (B)3% (C)4% (D)5%。
※( A ) 8. 承上題，其轉子應電勢的頻率為多少 Hz？ (A)1.2 (B)2.4 (C)3.6
(D)4.8。

3. 第 14 章 三相感應電動機的原理、構造及分類 3
※( B ) 9. 三相感應電動機的三相繞組，在空間上相差 120°電機角，則繞組電流
相位差應為幾度？ (A)180° (B)120° (C)60° (D)0°。
※( B ) 10. 感應電動機靜止不動時，其轉差率為多少？ (A)2 (B)1 (C)0.5
(D)0。
※( B ) 11. 某一部三相 6 極 60 Hz 的感應電動機，若滿載轉差率為 5%，則滿載轉
速為多少 rpm？ (A)1200 (B)1140 (C)1000 (D)960。
※( D ) 12. 一部 4 極感應電動機，其電源頻率為 60 Hz，若滿載時轉差率為 5%，
則轉子滿載運轉的應電勢頻率為多少 Hz？ (A)60 (B)54 (C)6 (D)
3。
※( D ) 13. 三相繞線式感應電動機轉子為限制電流，可經三個滑環引出三條導線
接到下列何者？ (A)變壓器 (B)電源 (C)電磁開關 (D)啟動電阻。
※( C ) 14. 某 60 Hz、6 極的三相感應電動機，在額定電流及頻率下，已知轉子頻
率為1.8Hz，則該電動機的轉子轉速為多少 rpm？ (A)1764 (B)1746
(C)1164 (D)1146。
※( B ) 15. 三相感應電動機的三條電源線，任意交換其中兩條接線後再送電，則
電動機 (A)不轉 (B)反轉 (C)轉向不變 (D)燒毀。
※( D ) 16. 感應電動機定子鐵心使用的矽鋼片，下列敘述何者錯誤？ (A)含矽量
1%～3% (B)每片厚約 0.35～0.5 mm (C)無磁化方向 (D)熱軋延。
※( C ) 17. 有一部三相 6 極 60 Hz 的感應電動機，若轉速為 1130 rpm，則其旋轉
磁場對轉子轉速的轉差為多少 rpm？ (A)1200 (B)1130 (C)70 (D)
50。
※( B ) 18. 某部三相 4 極 50 Hz 的感應電動機，啟動時轉子頻率為多少 Hz？ (A)
60 (B)50 (C)25 (D)0。
※( D ) 19. 有一部三相 8 極、60 Hz 的感應電動機，當轉速為 873 rpm 時，轉子頻
率為多少 Hz？ (A)60 (B)3 (C)2.4 (D)1.8。
※( C ) 20. 定子鐵心採用薄矽鋼片疊積而成，是為了減少下列何者？ (A)磁滯損
(B)銅損 (C)渦流損 (D)雜散損。
※( A ) 21. 三相感應電動機定部旋轉磁場之極數與轉部旋轉磁場之極數必須
(A)相等 (B)前者大於後者 (C)後者大於前者 (D)不一定。
※( D ) 22. 關於感應電動機之構造，下列敘述何者正確？ (A)定子與轉子鐵心採
用矽鋼片疊積而成，主要是為減少磁滯損 (B)雙鼠籠式轉子設計主要
目的為提高啟動電流，降低啟動轉矩 (C)為抵消電樞反應，故採用較
小氣隙長度設計 (D)轉子鐵心採用斜槽設計，可減低旋轉時之噪音。
※( A ) 23. 三相感應電動機之轉子電流是 (A)藉感應而生 (B)直接導入 (C)以
上皆有 (D)不一定。

4. 4 第 14 章 三相感應電動機的原理、構造及分類
※( A ) 24. 某三相 6 極 60 Hz、240 V 繞線式感應電動機，轉子之相數、繞型及匝
數均與定子相同，定子接成△形，轉子接成 Y 形，試問當轉子轉速為
1100 rpm 時，轉子每相感應電動勢約為多少 V？ (A)20 (B)60 (C)
120 (D)220。
※( C ) 25. 承上題，則其轉子頻率、轉子旋轉磁場對轉部繞組之轉速及轉子旋轉
磁場對定部繞組之轉速各為若干？ (A)5 Hz，1100 rpm，1200 rpm
(B)5.5 Hz，100 rpm，1200 rpm (C)5 Hz，100 rpm，1200 rpm (D)5.5
Hz，1200 rpm，100 rpm。
※( C ) 26. 20 馬力，220 V，6 極，60 Hz 的三相感應電動機，在額定電流及額定
頻率下，滿載轉差率為 4%，則滿載時的轉子速度為 (A)1128 rpm (B)
1140 rpm (C)1152 rpm (D)1120 rpm。
※( B ) 27. 一部三相 2 極感應電動機，若接於 60 Hz 的電源運轉，其轉速的上限
為 (A)3200 rpm (B) 3600 rpm (C) 3800 rpm (D)4000 rpm。
※( A ) 28. 三相感應電動機之旋轉磁場，其轉速是 (A)同步轉速 (B)非同步轉
速 (C)1800 rpm (D)由不同負載決定。
※( C ) 29. 所謂三相馬達，即將三相線圈位置安排成相差 120° 電機角，而輸入三
相線圈之電流應為 (A)同相 (B)相差 90° (C)相差 120° (D)相差
880°。
※( C ) 30. 三相感應電動機，若轉子達到同步速率時會 (A)產生最大轉矩 (B)
產生最大電流 (C)不能感應電勢 (D)感應大電勢。
二、計算與問答題
1. 某繞線式感應電動機接於 50 赫芝電源，滿載時轉速為 960 轉／分，轉子靜止
時額定電壓為 200 伏特／相，試求滿載時：(1)極數 P；(2)同步轉速 ns；(3)
轉差率 S；(4)轉子頻率 f2；(5)滿載時轉子每相應電勢 E2P。
答：(1) P＝
120
s
f
n
[
120
r
f
n
]（[ ]表示取高斯值）
＝[
120 50
960

]＝[6.25]＝6（極）
(2) ns＝
120 f
P
＝
120 50
6

＝1000（轉／分）
(3) S＝ s r
s
n n
n
－
×100%＝
1000 960
1000
－
×100%＝4%
(4) f2＝Sf＝4%×50＝2（赫芝）
(5) E2P＝SE2S＝4%×200＝8（伏特）

5. 第 14 章 三相感應電動機的原理、構造及分類 5
2. 某三相 220 V、50 Hz、4 極感應電動機，已知滿載時轉子頻率為 1.8 Hz，試
求該電動機滿載轉速為多少？
答：∵S＝ 2f
f
＝
1.8
50
＝0.036
∴nr＝
120 f
P
(1－S)＝
120 50
4

×(1－0.036)＝1446（rpm）
3. 某三相 6 極 60 赫芝、380 伏特之繞線式感應電動機，定子與轉子繞組的匝數
比為 4：1，若定子接成 Y 型，轉子接成△型，試求：(1)當定子加入額定電
壓且轉子在啟動瞬間轉速為零時，轉子每相的感應電勢約為多少伏特？(2)
當定子加入額定電壓且轉子轉速為 1100 轉／分時，轉子每相的感應電勢約為
多少伏特？
答：(1)∵nr＝0 轉／分時  S＝1
∴E2S＝S 1PV
a
＝S
1
3
LV
a
＝1×
380
3
4
≒55（伏特）
(2)∵nr＝1100 轉／分時
ns＝
120 f
P
＝
120 60
6

＝1200（轉／分）
S＝ s r
s
n n
n
－
×100%＝
1200 1100
1200
－
×100%≒8.33%
∴E2P＝SE2S＝8.33%×55≒4.58（伏特）
4. 三相 4 極 60 赫芝感應電動機，滿載轉速為 1710 轉／分，試求：(1)定子磁場
轉速；(2)轉子磁場轉速；(3)定子磁場對定子之轉速；(4)定子磁場對轉子之
轉速；(5)轉子磁場對定子之轉速；(6)轉子磁場對轉子之轉速。
答：(1)定子磁場轉速 n1＝ns＝
120 f
P
＝
120 60
4

＝1800（轉／分）
(2)轉子磁場轉速 n2＝ns＝1800（轉／分）
(3)定子磁場對定子的轉速 Δn1＝n1－no＝ns－0＝1800（轉／分）
(4)定子磁場對轉子的轉速 Δn2＝n1－nr＝ns－nr＝1800－1710＝90（轉／分）
(5)轉子磁場對定子的轉速 Δn3＝n2－no＝ns－0＝1800（轉／分）
(6)轉子磁場對轉子的轉速 Δn4＝n2－nr＝ns－nr＝1800－1710＝90（轉／分）

6. 6 第 14 章 三相感應電動機的原理、構造及分類
◎歷屆試題
※( B ) 1. 三相感應電動機在正常運轉下，若電源電壓的頻率 fe 其單位為 Hz，此
電動機轉軸之機械轉速 Nr 其單位為 rpm，極數為 P，滑差率（轉差率）
為 S，則下列何者正確？ (A)Nr＝(1＋S)
120
P
fe (B)Nr＝(1－S)
120
P
fe
(C)Nr＝
120
P
fe (D)Nr＝(2－S)
120
P
fe。
※( A ) 2. 三相 6 極感應電動機，電源電壓為 220 V，頻率為 50 Hz，若在額定負
載下，滑差率（轉差率）為 5%，則電動機滿載時轉軸轉速為何？ (A)
950 rpm (B)1000 rpm (C)1050 rpm (D)1200 rpm。
※( D ) 3. 關於感應電動機之構造，下列敘述何者正確？ (A)定子與轉子鐵心採
用矽鋼片疊積而成，主要是為減少磁滯損 (B)雙鼠籠式轉子設計主要
目的為提高啟動電流，降低啟動轉矩 (C)為抵消電樞反應，故採用較
小氣隙長度設計 (D)轉子鐵心採用斜槽設計，可減低旋轉時之噪音。
※( B ) 4. 一部三相 4 極、50 Hz 感應電動機，於額定電流與頻率下，若轉子感應
電勢之頻率為 1.8 Hz，則此電動機之轉差速率為多少？ (A)36 rpm
(B)54 rpm (C)64 rpm (D)72 rpm。
※( A ) 5. 正常工作下，三相感應電動機負載與轉差率的關係為何？ (A)負載增
加，轉差率變大 (B)負載增加，轉差率變小 (C)負載減少，轉差率變
大 (D)負載變動不會影響轉差率。
※( C ) 6. 關於三相感應電動機之定子與轉子分別所產生之旋轉磁場，下列敘述
何者正確？ (A)兩者不同步，會隨負載而變 (B)兩者不同步，會隨
電源頻率而變 (C)兩者同步 (D)兩者不同步，會隨啟動方式而變。
※( B ) 7. 三相 4 極的感應電動機，接 50 Hz 電源，測量出轉速為 1410 rpm，則
其轉差率為多少？ (A)3% (B)6% (C)12% (D)22%。