現(xiàn)階段，三相交流電網(wǎng)出現(xiàn)的停電現(xiàn)象具有一定的普遍性和廣泛性。為了滿足急需用電的需求，三相異步電動機的改裝受到了廣泛的關(guān)注。在實際中，三相異步電動機的改裝主要是通過在其外部連接電容器實現(xiàn)。改裝的異步發(fā)電機具有顯著的優(yōu)勢，比如結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、維修便捷和性能良好等。為了全面發(fā)揮異步發(fā)電機的功能，本文從其電容器的作用、連接，發(fā)電機的工作原理、負(fù)載特性，三相異步電動機用作異步發(fā)電機的實驗步驟和實際操作等方面展開了論述。

　　1 三相異步發(fā)電機電容器概況

　　1.1 電容器的作用

　　電容器是儲藏電荷的設(shè)備。目前，最典型、最簡單的電容器是平行板電容器，它由兩塊金屬板構(gòu)成。這兩塊金屬板處于平行正對的狀態(tài)，且相互絕緣。電容器最顯著的特點就是充電和放電，其中，充電是指電容器極板的帶電過程，而放電是指電容器極板失去電荷的過程。

　　目前，電容器的應(yīng)用十分普遍，主要服務(wù)對象為電工、電子技術(shù)電路。電容器在三相異步發(fā)電機中的作用主要體現(xiàn)在以下兩方面：①勵磁。對于三相異步發(fā)電機而言，電容器有著顯著的作用。電容器通過充電和放電，可為定子電路提供持續(xù)的電流。在此基礎(chǔ)上，剩磁得到了加強，在循環(huán)往復(fù)下，磁場和感生電流也得到了相應(yīng)的加強，最終促進(jìn)勵磁目標(biāo)的達(dá)成。此時的電容器也可以稱作“勵磁電容器”。②均衡電壓。三相異步發(fā)電機中的電路具有對稱性，三相電壓的值恒相等，電容器的作用、承受電壓的效果均相同，進(jìn)而保證了端電壓的穩(wěn)定。

　　1.2 電容器的連接

　　在三相異步發(fā)電機與電容器連接的過程中，要保證二者型號一致。如果連接的形狀為三角形，則需要3個電容器。具體的連接方法為：將每個電容器的首端與鄰近電容器的尾端連接，然后將3個連接點與異步電動機的輸入端線連接。如果連接的形狀為星形，也需要3個電容器。具體的連接方法為：首先將電容器的尾端連接，其次連接電容器的外殼與中性線，最后再將電容器的首端與三相異步發(fā)電機的輸入端線連接。

　　2 三相異步發(fā)電機的工作原理

　　2.1 發(fā)電原理

　　在發(fā)電過程中，要保證三相異步發(fā)電機同時滿足兩個要求，即機械能的輸入和電容器的連接。為了將三相異步電動機用作異步發(fā)電機，要明確異步發(fā)電機的發(fā)電原理。為了使發(fā)電機實現(xiàn)發(fā)電，就必須滿足電磁感應(yīng)定律的相關(guān)要求，即必須具備導(dǎo)體和磁場，且導(dǎo)體與磁場必須保持相對切割運動。只有同時滿足這三個要求，才能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。但三相異步發(fā)電機未能滿足上述要求。為了有效解決勵磁問題，對異步發(fā)電機采取了單獨發(fā)電的措施，以保證其自身發(fā)電的可靠性和穩(wěn)定性。

　　2.2 自勵原理

　　直流發(fā)電機與同步發(fā)電機的自勵原理相似，主要體現(xiàn)在自勵過程均借助起始電動勢，再結(jié)合相應(yīng)的方法，實現(xiàn)對剩磁的獲取，最終使發(fā)電機發(fā)電。但針對本文的異步發(fā)電機，在其中并入了電容器，通過實驗測出了微弱的電壓，即異步發(fā)電機的剩磁電動勢。

　　對于異步發(fā)電機而言，其運行的場合均具有單獨性。為了使異步發(fā)電機獲得勵磁電流，需要運用自勵的方法。具體操作如下：將異步發(fā)電機中的定子端點與電容器連接，此時的電容器要具備適當(dāng)?shù)娜萘?，在此基礎(chǔ)上，便可以獲得相應(yīng)的勵磁電流。

　　異步發(fā)電機借助原動機的拖動開始運轉(zhuǎn)后，在轉(zhuǎn)子剩磁的作用下，定子繞組可以感應(yīng)剩磁電勢。此時的電動勢體現(xiàn)在電容器上，進(jìn)而實現(xiàn)了電容電流的獲取。電容電流會產(chǎn)生一定的磁場，使得異步發(fā)電機的磁場有所加強，與此同時，電動勢也將進(jìn)一步增大。在循環(huán)往復(fù)下，助磁現(xiàn)象具有了一定的持續(xù)性，最終發(fā)電機獲取的勵磁電流與電容電流實現(xiàn)了平衡。當(dāng)勵磁電容充足時，發(fā)電機便有了一定的電壓。

　　2.3 負(fù)載特性

　　對異步發(fā)電機負(fù)載特性進(jìn)行分析具有十分重要的意義。通過系統(tǒng)的分析可以掌握異步發(fā)電機的發(fā)電特性，這樣能提升發(fā)電機發(fā)電的可靠性和高效性。由負(fù)載特性曲線可知，負(fù)載電流與端電壓有著緊密的聯(lián)系——當(dāng)負(fù)載電流為空載時，輸出電壓的最大值位于100%處。當(dāng)負(fù)載電流持續(xù)上升時，端電壓大幅下降;與對應(yīng)的臨界值相比，負(fù)載電流處于超負(fù)荷狀態(tài)，此時電流迅速下降，端電壓不具有穩(wěn)定性，且持續(xù)下降，最終端電壓和負(fù)載電流均降至空載。對于異步發(fā)電機而言，其帶感性負(fù)載能力與帶電阻負(fù)載能力相比，前者相對較差，因此，異步發(fā)電機適合提供照明負(fù)載，此時的供給動力負(fù)載相對較小。通常情況下，發(fā)電機的容量可以控制在20%以下，與發(fā)電機電容相比，單機電容要低于10%.在實際運行過程中，要對負(fù)載予以高度重視，并適當(dāng)增減電容的投入量。只有這樣，才能保證端電壓的大小合適。另外，要特別注意發(fā)電機的負(fù)載——如果負(fù)載過重，則會導(dǎo)致電壓降為零。

　　2.4 運行特性

　　對異步發(fā)電機的運行特性進(jìn)行研究，主要是為了避免三相短路問題的出現(xiàn)。如果出現(xiàn)三相短路問題，則會導(dǎo)致電流超過臨界值。由異步發(fā)電機的負(fù)載特性可知，當(dāng)電流超過臨界值時，端電壓與電流均會持續(xù)下降，直至為零，因此，此時的短路電流相對較小。異步發(fā)電機的運行特性是顯著的，在實際運行過程中，可以簡化其短路保護(hù)或者對其短路保護(hù)不予以考慮。

　　3 三相異步電動機用作異步發(fā)電機

　　3.1 實驗步驟

　　在實驗前，需要準(zhǔn)備好相應(yīng)的設(shè)備，主要包括1臺三相異步電動機、1臺動力設(shè)備、3個電容器和1個三相閘刀開關(guān)。具體的實驗步驟如下：首先，將三相異步電動機與電容器相連接，連接形狀可以為三角形，也可以為星形。連接好電容器后開始組裝三相異步發(fā)電機。其次，將三相輸出電路與三相閘刀開關(guān)相連接，啟動動力設(shè)備。在動力設(shè)備的帶動下，三相異步發(fā)電機在空載運轉(zhuǎn)后逐漸達(dá)到正常轉(zhuǎn)速。再次，閉合三相閘刀開關(guān)，向負(fù)載供電。最后，在停機車過程中，斷開負(fù)荷開關(guān)、電容開關(guān)，同時停止驅(qū)動，發(fā)電機電流迅速降為零。停機后，仍保持了一定的剩磁，進(jìn)而避免了飛車問題的出現(xiàn)。

　　3.2 實際操作

　　異步發(fā)電機的實際操作步驟如下：首先，啟動原動機，觀察機組的轉(zhuǎn)速。當(dāng)機組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時，投入主電容器。此時，需要觀察發(fā)電機控制盤的電壓表，在原動機持續(xù)加速過程中，使電壓達(dá)到額定值。其次，在載負(fù)荷情況下，將原動機開大，并投入附加電容器。此時，觀察發(fā)電機控制盤上的電壓表和頻率表，并適當(dāng)調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速和附加電容器投入的組數(shù)，使發(fā)電機端電壓保持恒定值。最后，停電關(guān)機。此時，原動機轉(zhuǎn)速位于零，機組停止轉(zhuǎn)動，外線送電開關(guān)、主電容器開關(guān)、附加電容器開關(guān)均處于斷開狀態(tài)。

　　3.3 問題與對策

　　由實驗步驟和實際操作可知，當(dāng)機組轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機不具備空載電壓。導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)的原因主要有以下三個：①剩磁不足或者剩磁消失。解決對策——利用6～12 V的干電池或者同電壓的直流電源在發(fā)電機定子的兩相間充磁，充磁時間維持在2～3 min。在此基礎(chǔ)上，便可保證發(fā)電機建壓的有效性。②勵磁電容器損壞。解決對策——檢測電容器，明確其損壞程度，并采取有針對性的維修措施，保證電容器作用的最大化。③異步電動機自身因素。異步電動機本身存在故障，比如轉(zhuǎn)子斷條。此時，改裝的異步發(fā)電機不能正常運行。因此，在改裝前，需要對異步電動機展開全方位的檢查，并及時、有效處理其中存在的問題，這樣才能確保改裝的異步發(fā)電機合理、高效地運行。

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