感應發電機工作原理特性

　　感應發電機是一種定、轉子間靠電磁感應作用，在轉子內感應電流以實現機電能量轉換的電機。感應發電機具有結構簡單、牢固、體積小、重量輕、輔助設備少、運行維護方便等優點，尤其是感應發電機可獨立運行的特點使其非常實用于電網覆蓋不到的邊遠山區或缺電的城鎮鄉村或作為應急后備電源。感應發電機原理于1901年由法國人M.Mauyice Loblance首次提出，然而于同步發電機相比其應用是極為有限。雖然感應發電機在現實生活中應用較少，但其結構簡單，堅固可靠，維護便利，并網容易，易于控制等優點，使得它在可再生能源（如：風能和水能）的開發和利用以及節電技術和節能工程等方面越來越被看好。

　　感應發電機又稱“異步發電機”。利用定子與轉子間氣隙旋轉磁場與轉子繞組中感應電流相互作用的一種交流發電機。其轉子的轉向和旋轉磁場的轉向相同，但轉速略高于旋轉磁場的同步轉速。常用作小功率水輪發電機。

　　眾所周知，電機的運行是可逆的，感應電機即可作電動機運行，又可作發電機運行，感應發電機和感應電動機其實就是感應電機的兩種不同的運行狀態，因此感應發電機和感應電動機的機構基本相同。一臺鼠籠型異步發電機：當定子外加電壓作電動機運行時，其轉速n總是小于氣隙旋轉的磁場轉速n0這時電機中產生的電磁轉距與轉向相同；當電機空載運形時，并外加一個驅動轉距使轉速等于同步轉速時，由于旋轉磁場和轉子間無相對運動，電機的電磁功率為零，定子電流只為激磁電流，定子從電網吸收的功率用于克服定子銅耗和鐵耗，轉子上的驅動功率用于克服風耗和軸承損耗；但繼續增大驅動轉距，轉子的轉速將高于同步轉速，此時轉子導體切割旋轉磁場的方向就與n《n0時相反，因而轉子感應電勢的方向也與n《n0時相反。

　　異步發電機由于維護方便，穩定性好，常用作并網運行的小功率水輪發電機。當用原動機將異步電機的轉子順著磁場旋轉方向拖動，并使其轉速超過同步轉速時，電機就進入發電機運行，并把原動機輸入的機械能轉變成電能送至電網。這時電機的勵磁電流取自電網。

　　異步發電機也可以并聯電容，靠本身剩磁自行勵磁，獨立發電（見圖），這時發電機的電壓與頻率由電容值、原動機轉速和負載大小等因素決定。當負載改變，一般要相應地調節并聯的電容值，以維持電壓穩定。由于異步電機并聯電容時，不需外加勵磁電源就可獨立發電，故在負荷比較穩定的場合，有可取之處。例如可用作農村簡易電站的照明電源或作為備用電源等。

　　感應發電機的優缺點

　　主要優點：

　　籠型轉子異步發電機結構簡 單，牢固，特別適合于高圓周速度電機。無集電環 和碳刷，可靠性高，不受使用場所限制。由于無轉 子勵磁磁場，不需要同期及電壓調節裝置，電站設 備簡化。負荷控制十分簡單，多數情況下不需水輪機調速器，水輪機可全速運行或在鎖定導葉開度下 在一定轉速范圍內變速運行。異步發電機盡管可能出現功率搖擺現象，但無同步發電機類似的振蕩和 失步問題。并網操作簡便。

　　主要缺點：

　　大容量異步發電機必須與同步發電機并列運行或接入電網運行，由同步發電機或電網提供自身所需的勵磁無功，因此異步發電機是電網的無功負載。盡管從原理上說異步發電機可以借助于電容器孤立運行在自激狀態，但處于這種運行狀態時，發電機調壓能力很弱，當發電機達到臨界負荷，將引起電壓崩潰。

　　異步發電機的勵磁一般而言可由同步發電機，電網或靜止電容器提供。具體的勵磁提供方式由電站類型或電網運行條件決定。雖然異步發電機不能提供自身和負載所需的無功，可能是一個缺陷，但當其使用恰當時，可作為電網無功優化的一種手段。并將會對電站和電網帶來明顯的技術經濟效益。

　　感應發電機市場應用前景

　　近年來，在現代電力系統中，同步發電機一統天下，由于開發風力、水能及沼氣等可再生能源的需要，在一些草原、牧場、海島及邊遠山區等大電網沒有覆蓋的地區建立的小型發電站中，感應發電機有其獨特的用途，實心轉子的感應發電機具有明顯的優越性。此外，在某些缺電的城鎮鄉村，斷電后所啟用的應急小型柴（汽）油發電機組中，也有不少采用感應發電機。在很多場合、很多情況下，感應發電機在許多方面優于傳統的小型同步發電機。近些年來隨著工農業生產以及國防事業的發展，人們對各種獨立電源的需求量日益增加。在傳統的發電機組中，一般采用同步發電機。然而，由于感應發電機具有結構簡單、價格低廉、運行可靠、維護方便且動態性能良好等優點，越來越受到人們的重視，并已成功地應用于風力發電、小水電等系統中，隨著技術的進步感應發電機還將用于大型水力發電機，應用前景看好。