異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)

1、異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)，可運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)、電動機(jī)狀態(tài)和電磁制動狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)差率在S<0時(shí)，異步電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)差率 0<S1時(shí)，處于電磁制 動狀態(tài)。也就是說，當(dāng)異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，此時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與定子 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同，處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場同方向且轉(zhuǎn)速低于 同步轉(zhuǎn)速， 處于電動機(jī)狀態(tài)； 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相反， 處于電磁制動狀態(tài)。根據(jù)這一原理，只要用原動機(jī)把轉(zhuǎn)子按旋轉(zhuǎn)磁場的方向拖動，加速到超過同步 轉(zhuǎn)速，就可使異步電機(jī)成為發(fā)電機(jī)了。1 異步電機(jī)發(fā)電的特點(diǎn) 由于使用異步電機(jī)發(fā)電在并網(wǎng)與調(diào)速兩個(gè)主要方面有其獨(dú)有的特點(diǎn)，因此近年 來被風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)

2、域所廣泛使用。1.1 并網(wǎng)方面 不需要同期設(shè)備，只需象投電動機(jī)那樣合閘就行。電機(jī)的容量較大，可用軟啟 動或變頻啟動等方式。1.2 調(diào)速方面 異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不象同步電機(jī)那樣，轉(zhuǎn)速與頻率有著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與頻率沒有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，理論上異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率在-*<S<0范圍內(nèi)都是發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。因此特別適合原動機(jī)不好控制的情況。 < P>1.3 短路方面 從異步發(fā)電機(jī)負(fù)荷特性曲線可知，異步發(fā)電機(jī)的負(fù)荷電流增加到臨界值時(shí)，發(fā) 電機(jī)電壓急劇下降，直至崩潰。異步發(fā)電機(jī)三相短路時(shí)情況和此相似。所以當(dāng)異步 發(fā)電機(jī)發(fā)生三相短路時(shí)， 電壓將急劇下降， 直至電壓崩潰， 不會有

3、很大的短路電流。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生不對稱短路，如單相短路，此時(shí)該相繞組相當(dāng)于一個(gè)短路繞組， 它將產(chǎn)生去磁效應(yīng)，最終使電壓崩潰。從以上分析可見，異步發(fā)電機(jī)無需裝設(shè)任何 形式的短路保護(hù)。第1 頁共4 頁2 異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式和其它發(fā)電方式一樣，異步機(jī)在發(fā)電時(shí)也有兩種運(yùn)行方式，獨(dú)立運(yùn)行與并網(wǎng)運(yùn) 行。2.1 異步發(fā)電機(jī)獨(dú)立運(yùn)行異步發(fā)電機(jī)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，由于電機(jī)的鐵芯中通常會有一些剩磁存在，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn) 子被原動機(jī)拖動時(shí)，與定子繞組的磁場相互作用，導(dǎo)體中就有感應(yīng)電流。載流導(dǎo)體 在磁場中運(yùn)動，又在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果在定子繞組加一組電容，使 閉合回路的總阻抗呈容性，那么電流產(chǎn)生的磁通就與剩磁的磁通同相疊加而

4、得到加 強(qiáng)，使總磁場變強(qiáng)，進(jìn)而使感應(yīng)電動勢增大。如此反復(fù)，最后因鐵芯達(dá)到飽和狀態(tài) 而使電動勢不再增加。此時(shí)的端電壓已達(dá)到額定值，就可以帶負(fù)載，達(dá)到發(fā)電的目 的。帶負(fù)荷之后，還得根據(jù)負(fù)荷的變化投切相應(yīng)的輔助電容器組。這種勵(lì)磁建壓方 式類似于同步發(fā)電機(jī)的自勵(lì)方式。如果鐵芯中沒有剩磁，可以事先用蓄電池接在電機(jī)某一相的繞組上，通電幾秒 鐘對鐵芯進(jìn)行磁化，或稱充磁。這種運(yùn)行方式，被用于自成供電體系的農(nóng)村微小型電站。2.2 異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，情況可以更簡單些。因?yàn)殡娋W(wǎng)中的無功電流就可為電 機(jī)建起旋轉(zhuǎn)磁場，所以可以省去勵(lì)磁所需的電容。運(yùn)行時(shí)只要把電機(jī)投入電網(wǎng)、把 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速提高到超過同

5、步轉(zhuǎn)速就可開始發(fā)電。這種勵(lì)磁建壓方式類似于同步發(fā)電 機(jī)的它勵(lì)方式。在實(shí)際的設(shè)計(jì)技術(shù)操作環(huán)節(jié)上，往往是在把轉(zhuǎn)子速度加速到同步轉(zhuǎn)速附近（如 90%- 95%額定轉(zhuǎn)速）的同時(shí)，通過軟啟動裝置或變頻啟動裝置把電機(jī)并入電網(wǎng)，以 減低啟動電流對電網(wǎng)造成的影響。這種運(yùn)行方式，不需要同期裝置，是被風(fēng)力發(fā)電廣為采用的原因之一。第2 頁共4 頁3 異步發(fā)電機(jī)的調(diào)速風(fēng)力發(fā)電選擇異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)另一個(gè)主要原因是，因?yàn)楫惒诫姍C(jī)的轉(zhuǎn)速與 頻率沒有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。這個(gè)特點(diǎn)對于調(diào)速環(huán)節(jié)的考慮十分重要。風(fēng)力發(fā)電不象 水力發(fā)電和火力發(fā)電那樣，可以預(yù)先對水池水位或鍋爐壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。風(fēng)力的隨機(jī) 瞬變性會使得保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不易

6、恒定。但正是由于異步電機(jī)有此特點(diǎn)，可 以使風(fēng)力發(fā)電放棄調(diào)速環(huán)節(jié)。其機(jī)理大致是，當(dāng)原動機(jī)有加速趨向或者說原動機(jī)輸 入的機(jī)械功率增加時(shí)， 有加速趨勢的轉(zhuǎn)子會被以恒定速度旋轉(zhuǎn)著的定子磁場所阻止， 通過氣隙磁場轉(zhuǎn)化成為電磁功率、以有功的形式輸入到電網(wǎng)。通俗講就是：電網(wǎng)在 定子中建立的磁場形成的電磁轉(zhuǎn)矩， 對轉(zhuǎn)子的加速企圖有阻止作用。 所以宏觀上看， 風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速不論風(fēng)大風(fēng)小看不出有什么不同；而在微觀方面分析，轉(zhuǎn)差率或輸出功 率已經(jīng)有了明顯變化。4 異步發(fā)電機(jī)的弊端以風(fēng)力發(fā)電機(jī)為例，風(fēng)力的隨機(jī)瞬變性會使得發(fā)電機(jī)出力不穩(wěn)，這與電力系統(tǒng) 要求的可靠性、穩(wěn)定性的原則相悖。的確，風(fēng)力發(fā)電機(jī)出力變動造成的波動是需要

7、電網(wǎng)中其它發(fā)電機(jī)組去調(diào)節(jié)平衡 的。但風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量一般占系統(tǒng)容量的比例較小，通常小于10%，即便全投或全切，電網(wǎng)也完全有調(diào)節(jié)能力，是不會對電網(wǎng)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。也有學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)分析， 得出了風(fēng)力發(fā)電的容量占到系統(tǒng)容量比例的 30%時(shí)，電 網(wǎng)仍能穩(wěn)定運(yùn)行的理論。其實(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)引起的電網(wǎng)波動，也要綜合分析處于所在 節(jié)點(diǎn)上其它電廠機(jī)組的容量和調(diào)節(jié)能力。投入電網(wǎng)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)，要依靠從電網(wǎng)吸取容性無功來勵(lì)磁，風(fēng)力發(fā)電研 究部門曾做過簡單的測試， 所需要的勵(lì)磁電流一般可達(dá)到額定電流的 20%30%左右， 最大可達(dá) 40%，這會使得電網(wǎng)的功率因數(shù)降低。解決的辦法是增加集中或分散補(bǔ)償裝置。如果異步發(fā)電機(jī)建造的地理位置恰處于某長線路末端、容性無功充足，那就 最理想不過了。其次由于風(fēng)力的隨機(jī)性較大，目前還沒好的辦法來控制風(fēng)力大小，異步風(fēng)力發(fā) 電機(jī)