許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 李亞男

實(shí)際應(yīng)用中，可以將三相異步交流電動(dòng)機(jī)和電容器連接起來(lái)組成異步發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電，異步發(fā)電機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格低廉、便于攜帶、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)，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(jī)發(fā)電

用異步電機(jī)發(fā)電需要具備兩個(gè)條件，一是要輸入機(jī)械能;二是要接上電容器。用外力拖動(dòng)1 臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)達(dá)額定轉(zhuǎn)速，先不接負(fù)載，用電壓表從電機(jī)的出線端可以測(cè)得1 個(gè)微弱的電壓（約3.4 V），這個(gè)電壓不能直接使用。但若并上幾個(gè)容量適當(dāng)?shù)碾娙?，端電壓就?huì)立即升至額定值，此時(shí)再把燈泡接入電路，燈泡就會(huì)發(fā)光，這時(shí)異步電動(dòng)機(jī)就變成了異步發(fā)電機(jī)。異步發(fā)電機(jī)發(fā)電原理如圖1所示。

圖1 異步發(fā)電機(jī)發(fā)電原理

1.單獨(dú)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)發(fā)電原理。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，發(fā)電機(jī)發(fā)電應(yīng)具備3 個(gè)條件，一是有導(dǎo)體，二是存在有磁場(chǎng)，三是導(dǎo)體與磁場(chǎng)做相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，具備了上述條件，導(dǎo)體切割磁力線采可以產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。顯然，同步發(fā)電機(jī)具備這3 個(gè)條件，而鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)則不具備。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)鼠籠，無(wú)法在轉(zhuǎn)子中通入直流電來(lái)解決勵(lì)磁問(wèn)題，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)要單獨(dú)運(yùn)行發(fā)電，就要解決自身的勵(lì)磁問(wèn)題。

2.自勵(lì)原理。直流發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)的自勵(lì)原理有個(gè)共同的特點(diǎn)，即任何自勵(lì)過(guò)程都必須有一個(gè)起始電動(dòng)勢(shì)（該電動(dòng)勢(shì)由轉(zhuǎn)子中的剩磁產(chǎn)生），再用適當(dāng)?shù)姆椒?，使這個(gè)剩磁“生長(zhǎng)”起來(lái)，既可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在實(shí)驗(yàn)中未并入電容前所測(cè)的微弱電壓就是異步發(fā)電機(jī)的剩磁電動(dòng)勢(shì)。

由于異步發(fā)電機(jī)較多使用在單獨(dú)運(yùn)行的場(chǎng)合，因此，它所需要的勵(lì)磁電流必須通過(guò)自勵(lì)的方法獲得。在異步發(fā)電機(jī)的定子端點(diǎn)上接上一組容量適當(dāng)?shù)碾娙萜?，即可獲得該勵(lì)磁電流。

當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)異步發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子剩磁的作用，在定子繞組中會(huì)感應(yīng)出一個(gè)剩磁電勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)加在電容器上就產(chǎn)生一個(gè)電容電流，這個(gè)容性電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)恰好使異步電機(jī)的磁場(chǎng)得到加強(qiáng)，于是感應(yīng)出來(lái)的電動(dòng)勢(shì)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(jìn)行，直到發(fā)電機(jī)在某電壓下所需勵(lì)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(lì)磁電容的條件下，發(fā)電機(jī)就能建立起相當(dāng)大的電壓。

二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在空載（即不接任何負(fù)載）條件下接入勵(lì)磁電容，當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)異步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在出線端就可以測(cè)得一個(gè)電壓。在每相勵(lì)磁電容容值不變的情況下，改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，輸出電壓也隨之改變；在保持原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下，改變每相勵(lì)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(cè)得的電壓、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)見表1。

三、結(jié)論

在勵(lì)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(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一值時(shí)，電壓會(huì)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(lì)磁電容的容值越大，發(fā)生電壓突變的轉(zhuǎn)速越低。