電機教程

電機是旨在將電能轉換為機械能或反之的電磁裝置。電機是電氣工程學科的核心課程。將其納入電氣工程課程大綱是為了理解各種電機的設計、原理、操作和應用，例如發電機、電動機、變壓器等，這些對於電氣工程師來說非常重要。

電機是現代工程和工業的基本組成部分。在電氣工程領域，掌握電機概念至關重要，因為它們為發電、機械執行和能量轉換鋪平了道路。

電機簡介

電機的主要目標是概述電機的一系列概念，以及各種電機的原理和應用。理解這些概念對於從事電機設計、操作和維護相關工作非常重要。

本“電機”教程分為六個模組 -

第一個模組涵蓋了與電機相關的基本概念，包括以下主題： -

第二個模組涵蓋了電力變壓器的理論，例如： -

第三個模組涵蓋了直流電機的概念，例如： -

第四個模組涵蓋了與感應電機相關的概念，例如： -

第五個模組解釋了同步電機，包括其： -

本教程的第六個模組提供了關於電機的有用資源、快速指南和社群討論平臺。

本電機教程的寫作水平相對基礎，旨在面向那些不一定具有電氣工程和電機背景的讀者。因此，它可以用作本科大學生的電機入門資源，也可以作為實踐電氣工程師的參考。

電機的特點

本教程的主要目標是以清晰、有趣且易於理解的方式呈現電機基本概念，使其優於其他關於電機的線上資源。這是透過以下方式實現的： -

緒論章節 - 本教程的每個模組都以電機的緒論章節開頭，有助於理解與該電機相關的更高階概念。模組的結構方式使章節與前面的章節相關聯。
初學者友好的寫作風格 - 所有概念都以清晰、邏輯和循序漸進的方式呈現。我們儘量避免冗長和過度細節，以免導致對概念的誤解。
例題解析 - 每個章節的結尾都包含了詳細的例題解析，以便學生充分理解公式的應用和解題過程。
詳細圖示 - 每個章節都提供了電路圖、原理圖和曲線圖，以增強整個教程的關鍵教學元素。
快速指南 - 還提供了本教程的快速指南，讀者可以使用它快速複習概念。

什麼是電機？

電機是一種電磁裝置，可以將電能轉換為機械能（電動機）或將機械能轉換為電能（發電機）。

變壓器是一種特殊的電機，它不將電能轉換為機械能，反之亦然，而是轉換電能的電壓等級。所有電機的執行都基於電場和磁場的相互作用。因此，它們被稱為電磁電機。

電機可以根據其功能、使用的電源等分為多種型別，例如感應電機、同步電機、變壓器、直流電機、直流發電機、交流發電機等。

電機的型別

電機可以分為多種型別。電機詳細分類如下所示。

電力變壓器有什麼作用？

電力變壓器可以升高或降低電力系統中的電壓等級。升高電壓等級的變壓器（即輸出電壓大於輸入電壓）稱為升壓變壓器。降低電壓等級的變壓器（即輸出電壓小於輸入電壓）稱為降壓變壓器。

變壓器的原理

電力變壓器的工作原理是互感。互感原理指出，當兩個電磁線圈靠近放置時，一個線圈產生的磁場會與另一個線圈耦合。如果第一個線圈產生的這個耦合磁場發生變化，則會在第二個線圈中感應出電動勢。下圖突出顯示了這一原理。

變壓器是交流電還是直流電？

變壓器是交流電裝置。電力變壓器不能在直流電源下工作，因為變壓器需要變化的磁通量才能工作，而變化的磁通量只能由交流電源產生。

什麼是電動機及其型別？

電動機是一種機電能量轉換裝置，將電能轉換為機械能。電動機可以分為以下幾種型別： -

1. 直流電動機

將直流電轉換為機械能的電動機稱為直流電動機。直流電動機進一步分為以下幾種型別： -

直流串勵電動機 - 電樞繞組和磁場繞組串聯連線的直流電動機稱為直流串勵電動機。
直流並勵電動機 - 電樞和磁場繞組並聯連線的直流電動機稱為直流並勵電動機。
直流復勵電動機 - 同時具有串勵和並勵磁場繞組的直流電動機稱為復勵直流電動機。復勵直流電動機有兩種型別： -
- 直流串並勵電動機 - 當串勵和並勵磁場相互增強時，電動機稱為串並勵直流電動機。
- 直流差動復勵電動機 - 當串勵和並勵磁場相互抵消時，電動機稱為差動復勵直流電動機。

2. 交流電動機

需要交流電源才能產生機械能的電動機稱為交流電動機。交流電動機主要有兩種型別：，

感應電動機 - 感應電動機是一種利用連續電磁感應原理工作的交流電動機。感應電動機可分為單相感應電動機和三相感應電動機。
同步電動機 - 同步電動機也是一種交流電動機，其工作原理是磁鎖定，即轉子與定子的旋轉磁場鎖定，並以同步速度（即旋轉磁場的速度）旋轉。

理解電機的先決條件

與大多數電機入門教程一樣，主要先決條件是對物理和數學的基本理解。但是，如果您熟悉電磁電路的基本概念，那將非常有幫助。

關於電機的常見問題

電機有一些非常常見的問題（FAQ），本節嘗試簡要回答這些問題。

電動機的功能是什麼？ chevron

電動機的主要功能是將輸入的電能轉換為旋轉機械能，並驅動機械負載。

什麼是發電機？

發電機是一種機電能量轉換裝置，將機械能轉換為電能。發電機的輸出可以是交流電或直流電，具體取決於發電機的型別。

發電機的功能是什麼？ chevron

發電機的主要功能是發電。換句話說，發電機執行機械能轉換為電能的過程。

發電機是如何發電的？ chevron

發電機透過電磁感應發電。發電機由電樞繞組和旋轉磁場繞組組成。當旋轉繞組的磁場與電樞繞組（靜止）耦合時，由於旋轉，與電樞繞組耦合的磁場發生變化

根據電磁感應原理，在電樞繞組中會感應出電動勢。這個感應電動勢會在電樞繞組的兩端產生電位差。這就是發電機產生電力的方式。

發電機產生交流電還是直流電？ chevron

這取決於發電機的型別，也就是說，發電機既可以產生交流電，也可以產生直流電。

產生交流電輸出的發電機稱為交流發電機。產生直流電的發電機稱為直流發電機。

交流發電機的功能是什麼？ chevron

交流發電機只不過是一種產生交流電的發電機。因此，交流發電機的主要功能是產生交流電。

什麼是同步電機？

同步電機，無論是電動機還是發電機，都是一種旋轉電機，其轉子的旋轉速度與旋轉磁場的速度相同，即同步速度。

如果機器是發電機，則稱為同步發電機。如果機器是電動機，則稱為同步電動機。

什麼是同步電機和非同步電機？ chevron

同步電機和非同步電機是用於機電能量轉換的旋轉電機的型別。

同步電機是指以同步速度（即旋轉磁場的速度）執行的電機，而非同步電機是指永遠無法以同步速度執行，而始終以略低於同步速度的速度執行的電機。非同步電機也稱為感應電機。

為什麼非同步電機被稱為感應電機？ chevron

感應電機之所以被稱為感應電機，是因為它需要持續的電磁感應才能執行。如果電機中的電磁感應消失，電機就會立即停止。

感應電機的原理是什麼？ chevron

感應電機的執行原理基於電磁感應原理以及電場和磁場的相互作用。根據這些原理，當旋轉或變化的磁場與導體連線時，會在導體中感應出電動勢。

如果導體處於閉合電路中，電流就會流過它。現在，載流導體位於磁場中，並受到電磁力作用，並在特定方向上移動。

什麼是旋轉電機？

旋轉電機只不過是一種機電能量轉換裝置，它由兩個部分組成，即定子和轉子。它被稱為旋轉電機，因為它的轉子可以自由地在自己的軸上移動或旋轉。發電機和電動機被稱為旋轉電機。

電力變壓器的應用有哪些？ chevron

電力變壓器用於以下目的：

提高或降低電力系統中的電壓水平。

在兩個電路之間提供電氣隔離。

在兩個電路之間提供磁耦合。

用於高壓電力網路中的測量和保護目的。

什麼是單激磁電機？

單激磁電機是一種電動機，其中僅使用單個線圈產生磁場。因此，單激磁電機僅包含一個電氣輸入和一個機械輸出。單激磁電機的一個常見示例是感應電機。

什麼是雙激磁電機？

雙激磁電機是一種電動機，它包含兩個獨立勵磁的線圈來產生磁場。因此，在雙激磁電機中，有兩個電氣輸入和一個機械輸出。雙激磁電機的一個常見示例是同步電機。

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