重點 1：同步發電機並聯運轉 1. 同步發電機並聯運轉的優點：
1.效率提高 2.預備容量降低 3.方便維修 4.提高供電可靠度 5.合乎經濟性
2. 同步發電機並聯運轉的條件：(兩同步發電機並聯運轉時檢查順序為相序、頻率、電壓、相位) (1) 發電機應具備的條件
a. 以下兩項可差異一點點，不須完全相同：
i. 感應電勢的大小需相同
大小不同時，將造成無效環流， 使電壓較大的發電機增加銅損，降低功率因
數及效率，若 E 1>E 2，IC lag E 1 90 度，去磁效應使 E 1下降，IC lead E 2 90 度，助磁效應使 E 2上 升。
ii. 感應電勢的相位角需相同
相位角不相同時，將產生整步電流，造成整步功率使系統趨於穩定。當兩機應電勢皆為
E
， 同步阻抗各為X 1
、X 2
時，又頻率相同，但相位差
度電機角時，則：相位超前發電機增加輸出 有效功率而其轉速將降低，相位落後發電機減少輸出有效功 率而其轉速將增加，其
中有效環流（整步環流 Ic）
𝑃 =
∆
= 𝑐𝑜𝑠𝛿，Ps 稱為整步化力，δ > 時，整步化力為負，發生脫出同步現象，不能 並聯應用。b. 以下三項不可有差異，必須完全相同：
i. 感應電勢的相序需相同 ii. 感應電勢的波形需相同 iii. 感應電勢的頻率需相同
範例練習與歷屆試題
1. 同步發電機並聯運用，當各機應電勢值不同時，所產生的環流，其相位約與應電勢相位相差約 (A)00 (B)300 (C)450 (D)900
2. 同步發電機並聯運用，將使得 (A)輸出容量提高，但效率降低 (B)輸出容量和效率皆提高 (C)輸出容量和
2 sin 2 cos sin 2 cos 2
2 1
2 2
1 1 1 1
1
X X
E X
X E E I
E
P C
1 2
2 1
X X j
E I
CE
X1 X2
j IC EC
2 2 cos2
IC
E P
效率皆降低 (D)輸出容量降低，但效率提高 (E)輸出容量和效率皆不變
3. 同步發電機並聯運用，當各機應電勢值不同時，將產生 (A)功率因數為 0 的無效環流 (B)功率因數為 1 的 無效環流 (C)有功整步電流 (D)以上皆是 來使各機應電勢趨向相等
4. 同步發電機的整步電流是發生於 (A)兩發電機之應電勢大小不同時 (B)兩發電機之應電勢相位不同時 (C) 以同步儀整步時 (D)以整步燈整步時
5. 有兩部同步發電機 Y 接並聯，若 A 機無載線電壓為 240V，每相同步電抗 3Ω，B 機無載線電壓為 220V，每 相同步電抗 2Ω，若內電阻不計，則其內部無效環流為多少安培? (A)4 (B)16.67 (C)4.6 (D)2.3 A 6. 下列何者不是同步發電機之並聯運轉條件？ (A)頻率相同 (B)相位角相同 (C)極數相同 (D)相序相同。
【93】
7. 並聯運轉中的兩部交流發電機，若其中一台的原動機忽然轉速減慢，則將發生 (A)產生整步電流，使電機不 致失步 (B)因感應電勢不同而發生負載轉移 (C)將使兩部電機的功率因數改變 (D)雖然負載分擔及功率因 數不變，但會在兩部電機中通過很大的無效的循環電流使電機發熱。
8. 兩部並聯運轉的同步發電機，若其中一部發電機之原動機器偶而暫時旋快，則下列敘述何者為正確? (A)兩 機均將燒毀 (B)恆為其所生之反應所反對，而不致失步 (C)兩機與原來一樣，一點反應也沒有 (D)兩機間 將有循環電流長時間的流通於機組中，但不致燒毀。
9. 有 A、B 兩部三相 Y 接同步發電機作並聯運轉，若 A 機無載線電壓為 V，每相同步電抗為 3Ω；B 機無載線電壓為 V，每相同步電抗為 2Ω，若兩發電機內電阻不計，則其內部無效環流為多少？(A) 1A(B)1.5A (C)2A (D)2.5A【96】
10. 兩同步發電機並聯運轉時檢查順序為(A)電壓、頻率、相序、相位 (B)頻率、相序、相位、電壓 (C)相序、相 位、電壓、頻率 (D)相序、頻率、電壓、相位
解答【1】D【2】B【3】A【4】B【5】D【6】C【7】A(B 題庫答案)【8】B【9】C【10】D 重點 2:原動機應具備的條件：
1. 具有平均一致的角速度
2. 角速度不可忽快忽慢，才不致使發電機的輸出電壓大小、相位、頻率有所變動。
3. 具有下垂的速率－負載曲線（避免產生掠奪負載效應）。
4. 下垂的速率－負載曲線可使發電機負載增加時，轉速下降，造成感應電勢落後，產生整步電流，使輸出功 率減少，使負載分配不致變動。
5. 負載曲線與負載變動的關係：
速率－負載曲線 負載減小時 負載加大時
較下垂（S.R.較大） 分擔減少較少 分擔增加較少 較平坦（S.R.較小） 分擔減少較多 分擔增加較多
範例練習與歷屆試題
1. 一部三相 18 極交流發電機，欲產生三相 60Hz，10kV 電源，轉速應控制在 (A)300 rpm (B)400 rpm (C)1200 rpm (D)1800 rpm。
2. 有一同步發電機，若頻率為 60Hz，轉速為 30rps，則該機的極數為 (A)2 極 (B)4 極 (C)6 極 (D)8 極。
3. 某 60Hz 的同步發電機，於正常運用期間，其原動機之制速器突然失靈，致使轉速上升 5%，則此時發電機之 發電頻率應為 (A)57 (B)60 (C)63 (D)30 Hz。
4.
並聯運用的同步發電機，要有良好的負載分配效果，以便圓滑的轉移負載，其原動機的速率－負載特性曲線3
230
3220
應該是 (A)上升的 (B)水平的 (C)下降的 (D)先上升後下降的。
解答【1】B【2】B【3】C【4】C 重點 3:負載分配：
𝑃. 𝐹 =
( ) ( )
= 0.718𝐼
,
= 80 × √1 − 0.9 = 34.87𝐴 𝐼,
= 124 − 34.87 = 89.13𝐴 𝑃. 𝐹 =.
= 0.4741. A、B 兩同步發電機並聯，若調高 A 機激磁，則下列敘述何者錯誤? (A)A 機供應無效功率提高 (B)A 機供 應電樞電流增加 (C)A 機功率因數提高 (D)A 機負載角變小。
2. 欲變更並聯運轉發電機之有效功率分配，必須 (A)改變場電流 (B)變更原動機之速率-負載曲線 (C)變更極 數 (D)以上皆非
3. 欲改變並聯運轉之同步發電機之無效功率分配應如何? (A)改變負載之無效功率 (B)改變原動機之轉速特 性 (C)改變原動機之輸入 (D)改變磁場電流
4. 同步交流發電機之轉速愈快，則輸出電源頻率 (A)愈高 (B)愈低 (C)不一定 (D)不變。
5. 交流發電機並聯，想要將部份負載移到新併發電機，又不影響系統頻率，須 (A)增加新併發電機速率，減弱 原發電機速率 (B)同時增加新併發電機與原發電機速率 (C)增加新併發電機激磁，減弱原發電機激磁 (D) 同時增加新併發電機與原發電機激磁。
6. 交流發電機並聯，想要將部份無效功率移到新併發電機，又不影響系統電壓值，須 (A)增加新併發電機速率，
減弱原發電機速率 (B)同時增加新併發電機與原發電機速率 (C)增加新併發電機激磁，減弱原發電機激磁 (D)同時增加新併發電機與原發電機激磁。
7. 同步電動機在固定負載下，調整直流激磁電流的主要目的為何？(A) 調整功率因數 (B) 調整轉矩 (C) 調整轉 差率 (D) 調整頻率【99】
8. 對一部與無窮母線並聯運轉之交流同步發電機，若只調整激磁電流大小，下列敘述何者正確？(A) 可以改變 發電機轉速 (B) 可以改變有效功率分配(C) 可以維持恆定發電機轉速 (D) 可以改變無效功率分配【101】
9. 下列有關同步發電機之敘述，何者正確？(A) 要改變輸出有效功率需調整激磁電流(B) 要改變輸出無效功率 需調整原動機轉速(C) 發電機輸出功率增加時，其功率角會變大(D) 激磁電流增加時，發電機輸出電壓會降 低【103】
10. 當兩部同步發電機並聯運轉時，若要使系統頻率上升但不影響負載實功率分配，應該如何操作？ (A) 相同比 例的增加兩部發電機之原動機轉速 (B) 相同比例的減少兩部發電機之原動機轉速 (C) 相同比例的增加兩部 發電機之激磁電流 (D) 相同比例的減少兩部發電機之激磁電流【104】
解答【1】C【2】B【3】D【4】A【5】A【6】C【7】A【8】D【9】C【10】A
重點 4：同步發電機並聯計算
1400kW。
60.5
370 2000 380
375 4000 380
, 2900 1000
3200 3000 1500 3200
16 375
重點 5：相序測定：（測量相序）
1. 電容式測定（兩燈一電容） (電學非瞭 P.75 相序測定) 連接電容器應為電源的最後一相，則第一相所連接的燈泡較亮。
取電容抗大小同燈泡電阻值 若燈泡 LA較亮，則相序為 ABC 若燈泡 LB較亮，則相序為 ACB
2. 電感式測定（兩燈一電感）
連接電感器應為電源的中間相，則第一相所連接的燈泡較亮。
取電感抗大小同燈泡電阻值 若燈泡 LA較亮，則相序為 ACB 若燈泡 LB較亮，則相序為 ABC
範例練習與歷屆試題
1. 圖為兩燈-電感法測定相序之接線圖，若相序為 R-S-T，則 (A)電感器影響兩燈的亮度 (B)R1較 R2亮 (C)R2較 R1亮 (D)兩燈一樣亮。
R
1R
2L
S T R
2. 圖為兩燈一電容法測定三相相序之電路，若 L1比 L2亮，則相序為 (A)R-S-T (B)R-T-S (C)T-S-R (D)S-R-T。
R
T S
C
L
1L
2解答【1】B【2】A
L
AL
B AB C
L
AL
B AB C
重點 6：同步檢驗：（測量相序、頻率、電壓大小、相位）
符號說明：（
：相同
：稍異
：不同）(兩同步發電機並聯運轉時檢查順序為相序、頻率、電壓、相位) 1. 兩明一滅法（旋轉燈法）：
如圖所示，當兩機同步時，即 A 相同
A
相，B 相同B
相，C 相同C
相，L1和 L3兩燈的兩端接不同 相，即兩端電壓有相位差，故兩燈皆會亮。L2的兩端接同相位，即兩端電壓為 0，故 L2燈不亮。
G
1G
2A B C
A' B' C' L
1L
2L
3電壓大小 相位 頻率 相序
兩明一滅
兩明一暗
三燈皆滅
三燈皆暗
三燈輪流明滅
三燈輪流明暗
歸納: 1.皆→相序→任兩線互換 2.輪流→頻率→調原動機 3.暗:a.相位差→調原動機 b.電壓大小→調場流 2. 三滅法：
三燈各接於相同的各相，即 a-A、b-B、c-C。
3. 同步變壓器法：用於單相的測定，無法測定相序。
如下左圖所示為同步變壓器檢驗，欲並聯之發電機是否與系統同步之接線圖。同步變壓器左右各繞有 完全相同之繞組；若兩邊之電壓大小、相位、頻率相同時，磁勢互消，中間之檢知線圈無電壓；若有所差 異，則磁勢無抵消，而有磁通流過中間鐵心，檢知線圈感應出電壓而指示。若接於燈泡，則在各種不同情 況下燈之顯示，如下右表。
4. 同步儀
synchroscope
：用於單相的測定，無法測定相序。 (電學非瞭 P.77 功率因數表)範例練習與歷屆試題
1. 以同步燈二明一滅法，檢查兩同步發電機是否同步時，若兩機已達同步，則 (A)三燈皆亮 (B)三燈皆滅 (C)二燈亮，一燈滅 (D)一燈亮，二燈滅
2. 以同步儀測試新併機與匯流排的關係，若兩者之電壓相位和頻率皆相同，則儀表上的指針將 (A)順時鐘方 向旋轉 (B)逆時鐘方向旋轉 (C)順時鐘方向偏轉一角度 (D)向上指示為零
3. 發電機並聯時,若同步指示儀為順時針旋轉,顯示: (A)待並聯之發電機電壓比匯流排電壓為低 (B)待並聯之發 電機電壓比匯流排電壓為高 (C)待並聯之發電機頻率比匯流排頻率為低 (D)待並聯之發電機頻率比匯流排頻 率為高
4. 下列何者可以測量三相同步發電機的相序？ (A)直流動力計 (B)三相感應電動機 (C)轉速計 (D)電動發 電機。
5. 使用“二明一滅”同步燈法，觀察兩部交流發電機並聯運用情形時，當三燈輪流明滅的情形，其原因為 (A)頻率稍異 (B)電壓大小稍異 (C)相序不同 (D)相位相同。
6. 同步發電機欲作並聯運轉時，利用兩明一滅法，以檢查其整步(Synchronizing)。若出現三燈皆滅現象時，下 列條件何者為非? (A)相序相同 (B)頻率一致 (C)電壓大小相等 (D)時相一致。
解答【1】C【2】D【3】D【4】B【5】A【6】A
重點 7：並聯操作 1. 發電機並聯接線圖
2. 欲將同步發電機G2 併入運轉發電機G1 的電力系統，就必須先對併入發電機G2 加以整步，所謂整步即指調 整欲併入發電機之相序、頻率、電壓及相位，使其與電力系統相同，以符合並聯運用之條件，其並聯的步驟 如下述：
(1) 使用相序計或小型感應電動機測試併入發電機 G2之相序，並藉由對調 G2連接至開關 S2的任意兩相輸電 線，使併入發電機 G2的相序與電力系統之相序相同。
(2) 使用頻率表 F 測量併入發電機 G2的頻率，或使用同步儀 SY 檢查併入發電機 G2與電力系統之頻率與相位 差異，情況如下:
a. 當同步儀 SY 的指針偏轉某一固定角度，表示併入發電機 G2的頻率與電力系統頻率相同但相位 不同，指針偏轉角度愈大表示兩者相位差異愈大。
b. 當同步儀 SY 的指針順時針轉動，表示併入發電機 G2的頻率高於系統頻率，指針轉速愈快表示 兩者頻率差異愈大，若併入發電機 G2的頻率低於系統頻率，同步儀指針逆時針轉動。此時須調 整G2 之原動機的調速器整步，待同步指示儀之指針轉動漸緩，而漸停在正中央位置（0°）才達 真正同步。
(3) 使用電壓表 V 測量併入發電機 G2之端電壓，並調整其磁場電流 If使 G2之端電壓等於電力系統之電壓。
(4) 相序、頻率、電壓及相位與電力系統相同，即可按下開關S2 ，將發電機G2 併入電力系統中運轉 3. 同步儀僅連接到兩個系統的單相，因此不能保證相序正確。當發電機新連接到電力系統或使用臨時連接時，
(4) 相序、頻率、電壓及相位與電力系統相同，即可按下開關S2 ，將發電機G2 併入電力系統中運轉 3. 同步儀僅連接到兩個系統的單相，因此不能保證相序正確。當發電機新連接到電力系統或使用臨時連接時，