馬達小教室：電阻 ( I )

本文是以馬達的角度，來看待電阻這一物理特性。

電阻的基本定義是很簡單的，在維基百科上就說得蠻好的，是用來定義阻礙電流的一種物理量。因此在數學表示式中，很簡單的把電壓(V)除以電流(i)，即為電阻(R)，其單位為歐母(Ω)。

這裡需要特別注意的就是"阻礙"這件事，其一是想要了解阻礙產生的原因，其二是要討論阻礙對馬達產生的影響。

阻礙產生的原因：可以參考科學月刊001期中的"甚麼是半導體"中的說明，以材料的觀點出發。簡單的概念是電子被原子核鎖住，像被關在一層晶格監獄中，必須打破鏈結，也就是監獄中的牆壁，才能移動；而這牆壁就是一種阻礙。

筆者愛用的觀點，是從能量下手，把它視為一種能量障礙。是依照牛頓第一運動定律，動者恆動，靜者恆靜的原則。當任何一物理狀態，需要改變時，都要付出能量代價；因此電子想要移動時，必須付出"電阻"的代價，這代價就是阻礙。更口語的說法，就是買路財，沒付錢，別想過。

由上述物理材料及能量的觀點來看，無論如何電阻基本上不是我們喜歡的東西，它導致電能在傳遞時，會有一定的損耗，做為代價。所以如何讓電阻變小，成為一個研究方向，其極致的結果稱為超導，是電阻為零的型態；在馬達領域中亦有超導馬達的題目。

然而世事無絕對，傳統感應馬達，是需要電阻值來調配，做馬達電流限制的保護機制，避免馬達過熱燒毀的情況。

阻礙產生的影響：在瞭解了電阻阻礙型成的原因後，再來要討論產生的後果。由於能量守恆的定律，在地球上的能量損耗，都會轉換為"熱"的型態產生，這對馬達來說，是一個很糟糕的壞循環。

由於馬達內部都使用漆包銅線來承載電流，因此在電阻符號旁邊，我們多加一個C的下標符號來代表銅(Copper)，而這因電流及銅線電阻所產生的損失，我們稱之為銅損(Pc)，其單位為功率(W)。這銅損在馬達當中，會轉換為熱的存在，造成馬達溫度增加。

會稱其是壞循環的原因，是銅材的電阻溫度係數可知，銅阻值會隨著溫度上升而增加；其用攝氏溫度(°C)來計算的數學式可參考下列公式。這造成馬達的銅損會隨電阻變大而持續不斷的增加，造成更多的熱，使馬達溫度持續上升，最終造成馬達燒毀。

因此在一般情況下，馬達希望電阻越低越好，可以降低銅損的產生，提高馬達能量轉換的效率，也避免馬達溫升造成的影響。

重點整理：

電阻基本上是不受歡迎的物理量，最好能趨近於零。

馬達效率及溫度，會受到電阻影響。

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