異步電動機做發(fā)電機使用的性能分析

許昌職業(yè)技術學院機電工程系 李亞男

實際應用中，可以將三相異步交流電動機和電容器連接起來組成異步發(fā)電機來發(fā)電，異步發(fā)電機具有體積小、質(zhì)量輕、價格低廉、便于攜帶、易于安裝等優(yōu)點，是在用電功率不太大的情況下緊急發(fā)電的理想替代裝置。

一、異步發(fā)電機發(fā)電

用異步電機發(fā)電需要具備兩個條件，一是要輸入機械能;二是要接上電容器。用外力拖動1 臺三相異步電動機達額定轉(zhuǎn)速，先不接負載，用電壓表從電機的出線端可以測得1 個微弱的電壓（約3.4 V），這個電壓不能直接使用。但若并上幾個容量適當?shù)碾娙荩穗妷壕蜁⒓瓷令~定值，此時再把燈泡接入電路，燈泡就會發(fā)光，這時異步電動機就變成了異步發(fā)電機。異步發(fā)電機發(fā)電原理如圖1所示。

圖1 異步發(fā)電機發(fā)電原理

1.單獨運行的異步發(fā)電機發(fā)電原理。根據(jù)電磁感應定律可知，發(fā)電機發(fā)電應具備3 個條件，一是有導體，二是存在有磁場，三是導體與磁場做相對切割運動，具備了上述條件，導體切割磁力線采可以產(chǎn)生電動勢。顯然，同步發(fā)電機具備這3 個條件，而鼠籠式異步電動機則不具備。鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子是一個鼠籠，無法在轉(zhuǎn)子中通入直流電來解決勵磁問題，鼠籠式異步電動機要單獨運行發(fā)電，就要解決自身的勵磁問題。

2.自勵原理。直流發(fā)電機和同步發(fā)電機的自勵原理有個共同的特點，即任何自勵過程都必須有一個起始電動勢（該電動勢由轉(zhuǎn)子中的剩磁產(chǎn)生），再用適當?shù)姆椒ǎ惯@個剩磁“生長”起來，既可以實現(xiàn)發(fā)電機發(fā)電。在實驗中未并入電容前所測的微弱電壓就是異步發(fā)電機的剩磁電動勢。

由于異步發(fā)電機較多使用在單獨運行的場合，因此，它所需要的勵磁電流必須通過自勵的方法獲得。在異步發(fā)電機的定子端點上接上一組容量適當?shù)碾娙萜?，即可獲得該勵磁電流。

當原動機拖動異步發(fā)電機運轉(zhuǎn)時，由于轉(zhuǎn)子剩磁的作用，在定子繞組中會感應出一個剩磁電勢，這個電動勢加在電容器上就產(chǎn)生一個電容電流，這個容性電流所產(chǎn)生的磁場恰好使異步電機的磁場得到加強，于是感應出來的電動勢就稍大一些，電容電流也隨之增大一些，這種助磁現(xiàn)象繼續(xù)進行，直到發(fā)電機在某電壓下所需勵磁電流和電容器所提供的容性電流相平衡為止。所以在有足夠的勵磁電容的條件下，發(fā)電機就能建立起相當大的電壓。

二、實驗數(shù)據(jù)

在空載（即不接任何負載）條件下接入勵磁電容，當原動機拖動異步電機轉(zhuǎn)動時，在出線端就可以測得一個電壓。在每相勵磁電容容值不變的情況下，改變原動機的轉(zhuǎn)速，輸出電壓也隨之改變；在保持原動機轉(zhuǎn)速不變的情況下，改變每相勵磁電容的容值，輸出電壓也隨之改變。在不同的電容條件下所測得的電壓、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)見表1。

三、結(jié)論

在勵磁電容容值不變的條件下，輸出電壓值隨著轉(zhuǎn)速的增加而升高；當轉(zhuǎn)速達到某一值時，電壓會發(fā)生突變；在電壓發(fā)生突變前，電壓隨著轉(zhuǎn)速增加而緩慢升高；在電壓發(fā)生突變后，隨著轉(zhuǎn)速增加，電壓急劇升高；所接勵磁電容的容值越大，發(fā)生電壓突變的轉(zhuǎn)速越低。