【正文】 （輸出功率于額定功率之必）；降壓系數(shù)（機(jī)端電壓與額定電壓之比）；=(4極電機(jī))或=（極數(shù)大于4的電機(jī)）。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從S=+，當(dāng)S=，機(jī)端電壓等于電網(wǎng)電壓；在S=+，發(fā)電機(jī)處于降壓運(yùn)行狀態(tài)。晶閘管等效感抗與發(fā)電機(jī)阻抗串聯(lián)，電網(wǎng)電壓減去晶閘管電壓降就是發(fā)電機(jī)的端電壓，它與S的關(guān)系也一同畫在圖36中。通過改變晶閘管的觸發(fā)角，可以改變等效感抗X的關(guān)系如圖35所示。根據(jù)輸出功率，通過控制晶閘管的觸發(fā)角來實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)、解列和降壓運(yùn)行。用電力電子元件可以容易地實(shí)現(xiàn)降壓運(yùn)行。由于勵(lì)磁電流未變，定子銅耗降低不多，因此電機(jī)效率和功率因數(shù)大為降低。它對感應(yīng)發(fā)電機(jī)的應(yīng)用具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。突然短路時(shí)的電流計(jì)算公式為： (320) 感應(yīng)發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路時(shí)，由于磁通消失，故無持續(xù)短路電流流過。感應(yīng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流為： (319)式中 正常交流分量； 瞬時(shí)交流分量； 瞬時(shí)直流分量； 時(shí)間常數(shù)，； 定子漏抗； 轉(zhuǎn)子漏抗（換算值）； 轉(zhuǎn)子電阻（換算值）； 、相位差。D. 并網(wǎng)時(shí)的過渡過程a. 并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流同步發(fā)電機(jī)由于采用同步裝置，在電壓、頻率和相位與系統(tǒng)一致時(shí)，才并網(wǎng)運(yùn)行，故可以不考慮并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流。即 （318）根據(jù)式（318）可以畫出三相感應(yīng)發(fā)電機(jī)功率流程圖，如圖35所示。機(jī)械功率再減去轉(zhuǎn)子銅損耗，變?yōu)殡姶殴β省C(jī)械功率，由于s0，說明三相感應(yīng)發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械功率。根據(jù)式（315）和式（316）可畫出s0時(shí)三相感應(yīng)發(fā)電機(jī)的相量圖，如圖34所示。當(dāng)三相感應(yīng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)，s0，轉(zhuǎn)子有功電流可寫成 (317)可見，相量與電動(dòng)勢反相位。我們這里研究轉(zhuǎn)差率s0的情況，基本方程式現(xiàn)重寫如下： （315）B. 相量圖畫三相感應(yīng)發(fā)電機(jī)的相量圖時(shí)，相量、等于轉(zhuǎn)差率s無關(guān)，只是定、轉(zhuǎn)子電流、與s有關(guān)。④在為動(dòng)力負(fù)載供電時(shí)，輔助電容器的電容量在此情況下應(yīng)適當(dāng)增加。②三相感應(yīng)發(fā)電機(jī)主要適用于照明負(fù)載，供給動(dòng)力負(fù)載只能是少部分的，一般動(dòng)力負(fù)載容量應(yīng)在發(fā)電機(jī)額定容量25%以下，且負(fù)載的單機(jī)容量不大于發(fā)電機(jī)容量的10﹪，否則應(yīng)增大電容。發(fā)電機(jī)滿載時(shí)的總電容量為 =+ f (314)(3) 電容器電壓大小選擇 考慮到負(fù)載突然切除時(shí)，主電容上所受到的脈沖電壓有時(shí)會(huì)比電機(jī)端電壓大12倍，故主電容器的額定電壓?！?形聯(lián)接空載時(shí)每相所需電容量即主電容量C==≈ (37)△形聯(lián)接空載時(shí)三相所需總電容量 = f (38)（1）電阻負(fù)載 發(fā)電機(jī)帶電阻負(fù)載時(shí)所需容性電流為克服本身的無功分量= (39)式中 額定負(fù)載電流 cos感應(yīng)電機(jī)額定功率因數(shù)帶電阻負(fù)載，電容器按△ = f (310)這樣每相輔助電容器的電容量就可由C之值確定。發(fā)電機(jī)要有良好的運(yùn)行特性，合理選擇電容器是關(guān)鍵，這里就選擇電容器的實(shí)用方法介紹如下。 圖33 外特性曲線 三相感應(yīng)發(fā)電機(jī)電容器的選擇自勵(lì)三相感應(yīng)發(fā)電機(jī)一般接兩種作用的電容器，一種稱主電容器固定地接在異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，另一組稱輔助電容器分別接在配電線路上，即在負(fù)載端接輔助電容器。從圖32可以看出，增加電容量C，可以使角減小，端電壓增高。在空載時(shí)，要建立正常的電壓。為了保證感應(yīng)發(fā)電機(jī)能可靠地建立電壓，還得讓電容與空載特性曲線有明顯的交點(diǎn)，如圖32中的a點(diǎn)，這就需要有足夠容量的電容才行。為此，也叫自勵(lì)感應(yīng)發(fā)電機(jī)。 與并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)一樣，要想建立電壓，就必須有剩磁。為此，一方面轉(zhuǎn)子磁路系統(tǒng)必須有一定的剩磁，另一方面發(fā)電機(jī)端點(diǎn)一定并聯(lián)一組對稱的勵(lì)磁用電容器。3 感應(yīng)發(fā)電機(jī)特性分析 感應(yīng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性分析 感應(yīng)發(fā)電機(jī)有兩種運(yùn)行方式：單獨(dú)運(yùn)行方式和與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行方式。在低速感應(yīng)發(fā)電機(jī)中，還存在功率因數(shù)較小、效率較低等缺點(diǎn)（圖2圖27）； 功率/MW圖26 感應(yīng)發(fā)電機(jī)功率曲線圖28025200120極12極8極16極8590cosφ/%6極4710在較大容量機(jī)組中，并網(wǎng)時(shí)沖擊電流較大可能造成電網(wǎng)電壓下降，超前功率大還可以造成系統(tǒng)的電壓波動(dòng)。因此，經(jīng)濟(jì)上比較的一般性結(jié)論難于準(zhǔn)確得出，應(yīng)該對每一個(gè)電站作具體的分析。(5) 感應(yīng)發(fā)電機(jī)所需勵(lì)磁的大小與電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速成反比（即與電機(jī)的極對數(shù)成正比），轉(zhuǎn)速越高，標(biāo)幺值勵(lì)磁越低。相同水資源下，采用感應(yīng)發(fā)電機(jī)可多發(fā)電。(2) 感應(yīng)發(fā)電機(jī)由于無集電環(huán)、電刷、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組，因此維護(hù)及運(yùn)行費(fèi)用低。 感應(yīng)發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)的比較 感應(yīng)發(fā)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)感應(yīng)發(fā)電機(jī)于同步發(fā)電機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)的比較如表21所示。這種方式在農(nóng)村無其它電源供電的情況下，無法使用。采用這種結(jié)構(gòu)方式時(shí)，電機(jī)的材料利用率高，但發(fā)電機(jī)的固有電壓調(diào)節(jié)率較大，電壓穩(wěn)定性較差。C. 接線方式III接線方式III如圖25（c）所示，電容器C與副繞組串聯(lián)后于主繞組并聯(lián)，共同承擔(dān)負(fù)載。采用這種結(jié)構(gòu)方式時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓隨負(fù)載變化較小，即發(fā)電機(jī)的固有調(diào)壓率較小，穩(wěn)壓性能相對較好。運(yùn)行時(shí)，負(fù)載的有功由主副繞組共同提供，其來源均為轉(zhuǎn)軸上吸收的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換而來，但向負(fù)載提供的方式不一樣：主繞組仍是通過電傳導(dǎo)的方式提供；而副繞組則通過氣隙磁場的磁耦合作用傳遞給主相，然后提供給負(fù)載。采用這種結(jié)構(gòu)方式時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓隨負(fù)載變化較大，即發(fā)電機(jī)的固有電壓調(diào)節(jié)率較大，但繞組的結(jié)構(gòu)及接線較為簡單。負(fù)載的有功功率由主繞組將通過氣隙轉(zhuǎn)換而來的電功率，通過電傳導(dǎo)方式直接供給，無功則由電容器提供。A. 接線方式I該定子繞組接線方式如圖25（a）所示，定子繞組相數(shù)m=1,無副繞組。而此時(shí)無功率為； （26）電機(jī)仍然從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率。實(shí)際上只有當(dāng)這個(gè)大于電機(jī)的鐵耗，定子銅耗等損耗之和時(shí)，電機(jī)才能發(fā)出電回饋電源。 （23）式（23）感應(yīng)發(fā)電機(jī)的基本方程組（注意：轉(zhuǎn)差率s0）：由式（23）可得感應(yīng)發(fā)電機(jī)的失量圖，如圖24所示，其中為空間矢量與（）的相位差。當(dāng)電源電壓和頻率不變時(shí)，磁通基本不變，因此建立磁場所需的勵(lì)磁電流I,與感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)。感應(yīng)發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)子電流有功分量為：I=Icos= (21)感應(yīng)發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)子電流無功分量為： I=Isin= (22) 式中,分別為每相轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)電勢，電阻和電抗。一臺(tái)鼠籠型異步發(fā)電機(jī)：當(dāng)定子外加電壓作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速n總是小于氣隙旋轉(zhuǎn)的磁場轉(zhuǎn)速n(即n n,轉(zhuǎn)差率s=0)，這時(shí)電機(jī)中產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距與轉(zhuǎn)向相同；當(dāng)電機(jī)空載運(yùn)形時(shí)，并外加一個(gè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距使轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速（即n=n轉(zhuǎn)差率s==0）時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子間無相對運(yùn)動(dòng)，電機(jī)的電磁功率為零，定子電流只為激磁電流，定子從電網(wǎng)吸收的功率用于克服定子銅耗和鐵耗，轉(zhuǎn)子上的驅(qū)動(dòng)功率用于克服風(fēng)耗和軸承損耗；但繼續(xù)增大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速將高于同步轉(zhuǎn)速（即nn，轉(zhuǎn)差率s=0），此時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向就與nn時(shí)相反，因而轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢的方向也與nn時(shí)相反。系列電機(jī)的功率范圍為5000kW（50Hz）以下或6000kW（60HZ）以下。轉(zhuǎn)子為籠型繞組，轉(zhuǎn)子支臂焊在轉(zhuǎn)軸上，建起風(fēng)扇作用。圖22 為日本富士公司美國Lank Mathews電站制造的立式感應(yīng)發(fā)電機(jī)（4900kW,) 的剖面圖。B. 立式感應(yīng)發(fā)電機(jī) 圖22 立式感應(yīng)水輪發(fā)電機(jī)組布置圖立式感應(yīng)發(fā)電機(jī)一般為懸式結(jié)構(gòu)。冷卻利用轉(zhuǎn)軸兩端（或一端）安裝的風(fēng)扇，從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)風(fēng)，然后經(jīng)轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯中的風(fēng)溝排風(fēng)。但轉(zhuǎn)子為籠型結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵芯為電工鋼片疊成的圓筒型結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子籠條和端環(huán)間采用高頻釬焊，能承受水輪機(jī)飛逸式的機(jī)械應(yīng)力及運(yùn)行中的熱應(yīng)力。 圖21 臥式感應(yīng)發(fā)電機(jī)剖面圖 1. 定子鐵芯 5. 底座 6. 轉(zhuǎn)軸 7. 軸承座 8. 冷卻風(fēng)扇 9. 冷卻風(fēng)溝10. 進(jìn)風(fēng)口 11. 通風(fēng)管 12. 飛輪 圖21 為典型的臥式感應(yīng)發(fā)電機(jī)的剖面圖。2 感應(yīng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 感應(yīng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)系列 感應(yīng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)感應(yīng)發(fā)電機(jī)有臥式和立式之分。由于感應(yīng)發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的手續(xù)極為簡單容易，只要將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子帶到盡可能接近同步轉(zhuǎn)速，并且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向一致，即可并入電網(wǎng)。所以單機(jī)容量等于和小于同步機(jī)組，應(yīng)優(yōu)先選用的同步水輪發(fā)電機(jī)組。所以合理選擇電容器是關(guān)鍵，這里就選擇電容器的方法作一介紹。2．分析和研究了感應(yīng)發(fā)電機(jī)電容器選擇和電容量計(jì)算三相感應(yīng)發(fā)電機(jī)可改作自勵(lì)發(fā)電機(jī)使用，其中電容器起著重要的作用。 （1）、分析感應(yīng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理；（2）、介紹感應(yīng)發(fā)電機(jī)的接線方式和勵(lì)磁方式以及感應(yīng)發(fā)電與同步發(fā)電機(jī)的比較。 本文所作的工作 本文的具體工作如下： 單相自激式感應(yīng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、成本低但目前存