池国英河北宏源热电有限责任公司(051430)

由于今朝供电举措措施的建设速度仍不能知足日益增加的用电需求。在电力线路检修和用电高峰季节，农平易近仍饱受被拉闸限电之苦。停电不仅给人平易近的生产、生活带来诸多未便。为了获取电力，常采用小型同步发机电及异步发电的方式来解决燃眉之急，虽然异步发电不及同步发电性能越，但农户为备用电而购置小型同步发机电则不太现实，鉴于农村异步电念头和灵活农用车等柴油动力装备处处可见，再有电容产物价位也在不竭下降，异步发电仍是用来解决失电所需的一种有用手段。

本人避开过抽象的理论叙述，从现实运用动身，让读者较系统地领会和掌控一些有关异步发电的实用常识和要点，并给出仅以机电额定电流来计较所配接电容的简捷计较公式，供读者在运用时参考。

1　电压的自激建立进程

一般在异步电念头的转子上都存有剩磁，当转子被原念头拖动以一定的转速转动时，转子上的剩磁场将切割定子绕组，在定子绕组中发生出微弱的感应电势，这个弱小电势将经由过程外接的励磁电容在定子绕组中形成弱小电流，这个弱小电流在定子绕组中发生的磁场，经磁耦合又恰好使转子磁场进一步增强，转子磁场的增年夜又会使定子绕组感应电势增年夜，相继使电容电流增年夜、使定子绕组磁场进一步增强，反过来又使转子磁场进一步增强。这是一个自激正反馈进程，很快可以使机电建立起电压，这就是异步发电的电压建立进程。

由此不难看出，异步发电必需具有以下条件：

(1)有原念头拖动供给机械能。

(2)电念头必需有剩磁。

(3)必需外接一定的电容，供给电念头建立定子磁场所需的无功电流。

一般运行后的异步机电转子上都存有剩磁，而无需斟酌充磁。如因某种缘由确实没有剩磁时，也可进行充磁(方式见后)。

2　发电频率与机电转速的关系

异步发机电之所以能发生电压，一个很重要的缘由，是由于转子转速略年夜于定子磁场的同步速，即存在转差。发电电压频率与机电转速存在以下关系：

f=p(n－sn)/120Hz

式中L-电压频率，Hz

　　p-机电极数

　　n-机电转速，转/min

　　s-转差值

现实上由于转差s一般较小，可将其sn项疏忽，上式可近似暗示为：

f≈pn/120Hz

由上式可以看出：在机电极数一按时，发电频率f将决议于机电转速n，转速上升、频率升高；转速下降频率下降。由于机电类负荷的设计工作频率为50Hz，带这类负荷的异步发电频率尽控制在50Hz左右，在零丁带照明负荷时因频率的凹凸不会造成多年夜影响，故频率范围可适当放宽。

3　电容年夜小与输出电压的关系

异步发电的条件是必需外接一定的电容，我们把能保证在额定转速下，建立起额定空载电压所需的小电容称之为"主电容"，把带负荷后需要再增加的电容称之为"辅助电容"。

主电容的作用是为建立所需的空载电压，在机电型号选定后可视为不变；而辅助电容则是用来提供感性负载自己所需的无功电流，及机电内部漏抗所消耗的无功功率，以维持输出电压近似不变。所需辅助电容的年夜小，将随负载的性和年夜小而变，对纯电阻性负载(如照明、电加热等)所需的辅助电容就小；对感性负载(如机电类动力负荷)所需的辅助电容就年夜。是以在投进负载的同时，好连同辅助电容一并投进，这样可避免输出电压较年夜下降及消失现象的发生。

电容与输出电压的关系是：在转速和负载不变的情况下，削减电容则使输出电压下降；增加电容则使输出电压升高。是以在现实中，可经由过程调整电容的投进来调理输出电压的年夜小。

又由于电容的容抗与频率成反比，即频率越高(即机电转速越高)则容抗越小，相对来看，相当于电容增年夜了，是以在不非凡要求电压频率的情况下(如只带照明时)，可经由过程提高机电转速来相对削减电容的投进。这也是在异步发电的电压建立进程中，增加转速使电压轻易建立的内在缘由。

4　异步发机电的负载特征

领会异步发机电的负载特征是很重要的，将有助于我们掌控异步发电的相关特征、特点，在现实运用进程中应对自若。

(1)负载特征曲线：

负载特征曲线是在连结异步发机电转速和外接电容不变的情况下，只改变负载的年夜小，所测出的负载电流与端电压的对应关系曲线。特征曲线如图1所示。

图1　负载特征曲线

曲线①对应带纯电阻负载时的情况

曲线②对应带感性负载时的情况

从曲线①、②都可看出，当负载电流为零时(即空载时)，输出电压对应100％处为年夜，随着负载电流的增加，输出电压下降幅度是比力年夜的，当负载电流跨越各自对应的临界值时，电流不仅不增加反而快速减小，此时端电压已失往稳定并继续下降，直至端电压和负载电流均降至零。

比力曲线①和②不难发现，曲线②所对应的电流临界值小于曲线①所对应的电流临界值。这说明异步发电带感性负载的能力将小于电阻性负载，也就是说异步发电适用供给照明负载，供给动力负载(通常是感性)只能是少许的，一般可控制在发机电容的20％以下，且掌控动力负载的单机容不宜年夜于发机电容的10％。同时在运行中应注重随负载的变化，适当增减电容的投进，以维持端电压不致太高或太低，还要注重不要使负载太重，以免致使电压降至零。

(2)短路及不合错误称运行特征：

当异步发机电泛起三相短路时，其电流一定跨越临界值。由上面异步发机电的负载特征可知，这时候将致使端电压和电流反而会迅速下降至零，不会引发年夜的短路电流。这是异步发机电运行的一年夜点，故可简化或不斟酌对异步发机电进行短路庇护。

5电容的计较与选择

为使计较公式尽简化，更适合广年夜农村读者使用，我们对所有异步机电统一作以下近似划定：

①额定电压U_N=380V；额定频率f_N=50Hz。

②额定功率因数cosφ_n=0.8；额定效率η_n=0.8

③把机电的空载电流近似看做为激磁电流，并取值为额定电流IN的35％(斟酌到一般用于发电的机电功率较小，空载电流所占比重相对较年夜)。

做上述划定后，即可推导出异步发电时在空载和额定负载时所需电容的响应简捷计较公式。限于篇幅斟酌，下面直接给出公式成效不再对推导进程进行叙述。

(1)主电容计较：

当电容为△接时，三相总电容为：C_△m≈5_NμF

当电容为Y接时，三相总电容为：

C_Ym≈3C_△mμF

式中I_N-作异步发电用机电的额定电流(上所给)，单元为A

(2)辅助电容计较：

所谓辅助电容，指带上负载后需要再另增加投进的电容，不包括主电容。

①带电阻性三相负载(cosφ=1)满载时的电容计较：

当电容为△接时，三相总辅助电容为：C_△RF≈3.5I_NμF

当电容为Y接时，三相总辅助电容为：C_YRF≈3C_△RFμF

②带感性三相负载(cosφ=0.8)满载时的电容计较：

当电容为△接时，三相总辅助电容为：C_△ZF≈12I_NμF

当电容为Y接时，三相总辅助电容为：C_YZF≈3C_△ZFμF

上面辅助电容的计较公式，亦可用于对分歧功率三相负载需配辅助电容的近似估算，运用时只需将公式中的IN换成现实负载的额定电流即可。

(3)电容的选择：

因电容在△接时所用电容仅为Y接时的1/3，为节省电容一般先选用△形接法。但△接时电容的耐压要求较高，为Y接时的倍。是以在△接时应选择耐压不低于540V的交流电容器；在Y接运用时应选择耐压不低于320V的交流电容器。