異步電動機做發電機使用的性能分析

許昌職業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電機來發電，異步發電機具有體積小、質量輕、價格低廉、便于攜帶、易于安裝等優點，是在用電功率不太大的情況下緊急發電的理想替代裝置。

一、異步發電機發電

用異步電機發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的電容，端電壓就會立即升至額定值，此時再把燈泡接入電路，燈泡就會發光，這時異步電動機就變成了異步發電機。異步發電機發電原理如圖1所示。

圖1 異步發電機發電原理

1.單獨運行的異步發電機發電原理。根據電磁感應定律可知，發電機發電應具備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生電動勢。顯然，同步發電機具備這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子是一個鼠籠，無法在轉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電，就要解決自身的勵磁問題。

2.自勵原理。直流發電機和同步發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（該電動勢由轉子中的剩磁產生），再用適當的方法，使這個剩磁“生長”起來，既可以實現發電機發電。在實驗中未并入電容前所測的微弱電壓就是異步發電機的剩磁電動勢。

由于異步發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。在異步發電機的定子端點上接上一組容量適當的電容器，即可獲得該勵磁電流。

當原動機拖動異步發電機運轉時，由于轉子剩磁的作用，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生一個電容電流，這個容性電流所產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，這種助磁現象繼續進行，直到發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，發電機就能建立起相當大的電壓。

二、實驗數據

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，改變原動機的轉速，輸出電壓也隨之改變；在保持原動機轉速不變的情況下，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、轉速數據見表1。

三、結論

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