臺灣博碩士論文加值系統

三相鼠籠型感應電動機在工業界運用相當廣泛，三相鼠籠型感應電動機定子的線圈可分成單層繞組與雙層繞組(疊繞)兩種入線方式；轉子的槽型則可分成單鼠籠型與雙鼠籠型兩種型式，此四種組合可涵蓋各種三相感應電動機的設計[1]。
本文旨在探討各種三相鼠籠型感應電動機穩態的定點特性(包含運轉特性及起動特性)與全盤特性的設計值與實測值之差異，並研究定點設計與全盤設計的關係。研究對象為 馬力(1000瓦特)與2馬力單鼠籠型雙層繞組(疊繞)，3馬力單鼠籠型單層繞組，7.5馬力與10馬力雙鼠籠型雙層繞組(疊繞)，共五部三相鼠籠型感應電動機。
透過電腦模擬，發現定點設計值與量測值的誤差均在5%以內，證明本文所提的阻抗參數與設計公式準確度相當良好，可提供電動機製造商設計技術之參考[2]；以阻抗定點設計的值計算出全盤特性值，發現模擬的結果與電腦化動力計之量測值極為相似，證明本研究提出的定點設計的方法優於需花大量時間與精力的全盤特性量測值。

The three-phase squirrel-cage induction motors have been widely utilized in industry. There are two types of stator windings in the design of three-phase( ) squirrel-cage induction motors(SCIMs), namely, single-layer winding and double-layer winding(lap winding). The rotor circuit of a SCIM also consists of a single-squirrel-cage winding or double-squirrel-cage winding that is suitably disposed in the slots of the rotor core. Hence, four structures that are considered in the design of various SCIMs can be obtained[1].
The objectives of the thesis is to study the steady-state fix point characteristic (including running characteristic and starting characteristic) as well as the overall characteristic differences between the design value and measured value of various three-phase squirrel-cage induction motors. Besides, the correlation between the fix point design and the overall design is covered in this study. The objects of this study contain of horse power (1000 watt) and 2 horse power with single squirrel-cage double-layer winding(lap winding), 3 horse power with single squirrel-cage single-layer winding, 7.5 horse power and 10 horse power with double squirrel-cage double-layer winding(lap winding), and total of 5 three-phase squirrel-cage induction motors.
Through computer simulation, it is found that the differences between the fix point design value and the measured value are within 5%. It shows that the design formula proposed in this thesis is good enough to apply and provide the parameter reference for motor manufacturers[2]. By applying the fix point design’s impedance value to calculate the overall characteristic value, it can be found that the simulation results and the measured value through the digitized dynamometer are almost the same. This study demonstrates that the proposed fix point design approach is superior to the existed method in saving large amount of time and effort required to measure the overall characteristic values.

目錄
明志科技大學碩士學位論文指導教授推薦書 i
明志科技大學碩士學位論文口試委員會審定書 ii
明志科技大學學位論文授權書 iii
博士論文電子檔案上網授權書 iv
誌謝 v
摘要 iv
Abstract vii
目錄 viii
表目錄 xii
圖目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法 3
1.4 章節概述 6
第二章 三相感應電動機原理 7
2.1 旋轉磁場理論 7
2.2 鼠籠型感應電動機的分類 17
2.2.1 單鼠籠型感應電動機 19
2.2.2 雙鼠籠型感應電動機 20
2.3 損失分離法 22
2.4 溫升效應 25
第三章 三相鼠籠型感應電動機的設計 28
3.1 系統軟體應用 28
3.2 三相鼠籠型感應電動機等效電路 30
3.3 三相鼠籠型感應電動機的定點特性設計方法 33
3.4 三相鼠籠型感應電動機的全盤特性設計方法 40
3.4.1 串聯支路簡介 41
3.4.2 並聯支路簡介 41
3.4.3 串聯阻抗參數的疊代公式 41
3.4.4 並聯阻抗參數的疊代公式 42
3.4.5 特性計算 43
3.4.6 修正串、並聯阻抗參數的疊代公式 47
第四章 三相鼠籠型感應電動機的設計計算 48
4.1 繞組計算 48
4.2 電流密度 53
4.3 佔積率 55
4.4 磁路分析 56
4.5 阻抗參數 64
4.5.1 繞組電阻 64
4.5.2 定子繞組漏電抗與磁化電抗 70
4.5.3 轉子繞組漏電抗 74
4.5.4 等效阻抗 76
4.5.5 起動阻抗參數 79
4.5.6 無載阻抗參數 81
4.6 滿載特性分析 82
4.7 起動特性分析 86
4.8 無載特性分析 87
4.9 溫升計算 88
第五章 定點設計與全盤特性的比較結果 89
5.1 電動機規格 89
5.2 定點設計的比較結果 98
5.2.1 三相單鼠籠型雙層繞(疊繞)電動機的設計比較 98
5.2.2 三相單鼠籠型單層繞(同心繞)電動機的設計比較 102
5.2.3 三相雙鼠籠型雙層繞(疊繞)電動機的設計比較 105
5.3 全盤特性的比較結果 109
5.4 三相單鼠籠型電動機的全盤特性比較 110
5.4.1 三相單鼠籠型雙層繞(疊繞)電動機的全盤特性比較 110
5.4.2 三相單鼠籠型單層繞(同心繞)電動機的全盤特性比較 134
5.4.3 三相雙鼠籠型雙層繞(疊繞)電動機的全盤特性比較 140
第六章 結論與展望 151
6.1 結論 151
6.2 展望 152
參考文獻 153
附錄A 以WTB202為例的軟體設計過程 155
附錄B 阻抗參數設計值對轉差率的關係圖 170
附錄C 全盤分析和定點設計阻抗參數值對轉差率的關係圖之比較 180
附錄D 全盤分析和定點設計阻抗參數的全盤特性曲線圖之比較 190
附錄E 符號索引 225

參考文獻
[1]吳添保，“三相單層繞組單鼠籠型感應電動機之計算機輔助設計”，技術學刊，第8卷，第2期，第247~255頁，1993。
[2]楊育昇、吳添保，“三相單鼠籠型感應電動機的設計分析與定點量測” 2008安全管理與工程技術國際研討會暨成果展示，嘉義，第47-52頁，2008。
[3]何清佳，“電機設計”，全華圖書公司，台北，第1~53頁，1984。
[4]劉昌煥主編，“電機機械”，二版，東華書局，台北，第275-279頁，第364-367頁，第513頁，2003。
[5]吳添保，“三相雙鼠籠型感應電動機的設計與數學模式”，馬達科技數位學習網，檢自: http://emotors.ncku.edu.tw/motor_learn/，上網時間：2010年08月09日，2008。
[6]Stephen J. Chapman，「電機機械基本原理」，二版，陳秋麟譯自「Electric Machinery Fundamentals,2nd ed.」，東華書局，台北，第528~623頁，1995。
[7]呂理雄、何文德，“電機設計(上冊)”，全華圖書公司，台北，第3-1~3-121頁，1982。
[8]吳添保，“三相感應電動機的溫度額定”，明志學報，第36卷，第2期，第47-54頁，2005。
[9]吳添保，“三相鼠籠型感應電動機溫升之研究”，技術學刊，第11卷，第4期，第579~586頁，1996。
[10]曹組盛、蔡文龍、吳昱宗，“Visual C# 2008 程式設計經典”，碁峰資訊股份有限公司，台北，第6-2~6-35頁，2009。
[11]吳添保，三相鼠籠型感應電動機的數學模式與設計實例，馬達科技數位學習網，檢自: http://emotors.ncku.edu.tw/motor_learn/，上網時間：2010年08月09日，2010。
[12]吳添保，“三相感應電動機阻抗參數的分析”，馬達科技數位學習網，檢自: http://emotors.ncku.edu.tw/motor_learn/，上網時間：2010年08月09日，2009。
[13]Wildi, T., “Electrical Machines, Drives, and Power System,”Printice-Hall International Editions, 2nd ed., p.117, 1991.
[14]Kuhlmann, J. H., “Design of electrical apparatus,” John Wiley and Sons, New York, 3rd. ed., pp289-397,1968.