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异步发电机的介绍与应用.pdf
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异步发电机的介绍与应用.pdf
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目录
1 绪论 .............................................................................................................................. 3
1.1 引言 ....................................................................................................................... 3
1.2 异步发电机在水力发电中发展应用 ............................................................ 6
1.3 本课题的提出及意义........................................................................................ 8
2 小型异步发电机研究................................................................................................ 7
2.1 异步发电机基本原理........................................................................................ 7
2.2 自励异步发电机的工作原理.......................................................................... 7
2.3 异步机发电的工作运行原理.......................................................................... 9
2.4 异步发电机设计研究...................................................................................... 15
2.5 利用三相异步电动机改制异步发电机...................................................... 17
2.5.1 电容器的选择与计算..................................................................... 17
2.5.2 接线方法(如图) ......................................................................... 22
2.5.3 使用注意事项 .................................................................................. 23
2.6 小型异步发电机典型应用............................................................................. 23
2.6.1 高精度校表电源.............................................................................. 23
2.6.2 把直流发电机的能量回馈到电网.............................................. 20
2.7 异步发电机配套用电力电容器数据 .......................................................... 29
3 水轮异步发电机的研究........................................................................................ 32
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3.1 三相异步发电机结构原理研究 ................................................................... 32
3.1.1 三相电容式异步发电机的结构.................................................... 33
3.1.2 三步发电机的发电原理.............................................................. 34
3.1.3 三相异步发电机电容器的选择................................................... 38
3.2 异步发电机的特性 .......................................................................................... 43
3.2.1 运行特性 ........................................................................................... 44
3.2.2 异步发电机功率因数的改善和自励现象 ................................. 46
3.2.3 异步发电机电磁设计特点............................................................. 50
3.3 过渡过程 ............................................................................................................ 53
3.3.1 并网时的冲击电流 ......................................................................... 40
3.3.2 三相短路电流 .................................................................................. 54
3.4 异步发电机结构............................................................................................... 55
3.4.1 卧式异步发电机.............................................................................. 55
3.4.2. 立式异步发电机............................................................................. 57
4 异步发电机与同步发电机的比较...................................................................... 45
4.1 异步发电机主要的优缺点.............................................................................. 45
4.2 异步发电机与同步发电机在电站中应用的经济性比较......................46
4.3 异步发电机水力发电应用实例 ................................................................. 47
5 结束语 .................................................................................................................... 50
致谢 ................................................................................................................................. 51
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参考文献................................................................................... 错误!未定义书签。
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1 绪论
1.1 引言
在现代电力系统中,同步电动机一统天下。但是,在一些小型或
微型水电站中,在偏远地区的独立移动电站和风力发电站中,异步发
电机(又名感应发电机)也得到了普遍应用,特别是在独立移动电站
中,实心转子三相异步发电机具有明显的优越性。
一台异步电动机,只要用原动机将其转子拖动到高于旋转磁场的
转速,就可以作为发电机运行。其运行方式有并网运行和单机运行两
种。
异步发电机一般都采用三相电机,但是,在采用单相电网供电的
山区农村,单相异步发电机也得到了应用。
由于在副绕组中串接有电容器,单相异步发电机与同容量的三相
同步发电机相比,其效率和功率因数都比较高,用铜量也少。因单相
电源无相序制约,并网运行时操作特别简单。由于一般三相异步发电
机运行中要吸收约 3O%额定功率的无功功率,造成电网功率因数下
降。为了解决这一问题,人们借鉴 Wan lass 的设计思想,研制出了三
相电容式异步发电机。由于在副绕组中串接有电容器,功率因数很
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. . . .
高,而且可以通过设计适当的主、副绕组匝比及选用合适的电容,达
到消除谐波、降低损耗和提高效率的目的。为了进一步提高异步电机
的可控性,适应实际工况中负载和转速的动态变化,人们研制出了带
定子励磁补偿绕组的双绕组异步发电机,使用电力电子变流器来对发
电机进行控制。
按转子结构的不同,异步发电机可分为鼠笼转子异步发电机和实
心转子异步发电机。按励磁方式可分为电容自励异步发电机和并网运
行异步发电机。
利用煤炭、石油等常规资源发电的大电厂中,同步电机无疑优于异
步电机。然而,近几年来,在许多国家,异步发电机的发电量却迅猛增长。
因为在利用分散的变化无常的各种风力、水力发电时,异步电机在很多
方面超过同步电机。例如,美国在西部地区中小型风力、水力电站星罗
棋布,其中大部分都是用异步发电机。俄罗斯在 1994 年建成的 6.3kV、
1MW 的风力电站中也是采用的异步发电机。它允许风速变化范围为
5~26m/s,最高效率达 90.5%。
我国风力、水力资源丰富,在大电网难以覆盖到的偏远地区和广大
农村,利用风力、水力为能源,首选异步电机发电的理由是:
(1) 异步电机比同步电机构造简单、价格便宜、经久耐用、维修方
便。
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