上合理的容量范围是75～60000KW；在英国，仅英格兰北部电力系统就安装了29台容量为;30～5000KW的异步发电机；日本从1959年开始研究异步发电机，目前已有容量范围：50HZ的500～5000KW及60HZ的600～6000KW加拿大、前苏联等国家也大量研究和使用了异步发电机。世界范围内已有上百家电机制造厂商同时提供同步发电机和异步发电机供用户选择。
随着电力系统输电电压的提高，线路的增长，当线路的传输功率低于自然功率时，线路和电站将出现持续的工频过电压。为改善系统的运行特性，不少技术先进的国家，在20世纪80年代初开始研究异步发电机在大电力系统中的应用问题，并认为大系统采用异步发电机后，可提高系统的稳定性、可靠性和运行的经济性。
近20多年来，国外由于经济上可开发的大中型水利资源日益枯竭，致使开发中小型水利资源利用现有大坝（泄流、溢流、输水）装机发电越来越受到重视。另一方面，由于能源价格上涨，利用工业用水农业用水工厂冷却水剩余压力等发电的种种节能措施也日益受到关注。
伴随中小型水利资源的开发，水力发电机用异步发电机 得到了较广泛的应用，有的公司已形成体系。
我国中小型水力资源丰富，中小型水电站的开发遍地开花，发展异步发电机具有十分诱人的前景。东方电机股份有限公司与重庆大学合作研制成目前国内最大的2500KW，1600r/min，6300V异步水轮发电机，并已顺利投运，为我国异步发电机的发展积累了经验。
1.3 本课题的提出及意义
在农村或某些场合，经常停电。在急需用电而又没有发电机时，可以利用农村常用的鼠笼式异步电动机加接适当容量的电容，改装成异步发电机，解决燃眉之急。此种异步发电机具有结构简单、一机多用、成本低，改装、维修方便等优点，具有实用价值。
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在解决能源危机和环境保护双重任务的背景之下，可再生洁净能源的开发和利用引起世界各国的关注。特别是风能和小水电的开发和利用这几年更是掀起了很大的热潮。
本课题为“异步发电机的研究”，将涉及单相和三相异步机的原理及应用，这对异步发电机的理论的丰富及实际应用方面具有一定的现实意义。
2 小型异步发电机研究
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2.1 异步发电机基本原理
众所周知，电机运行是可逆的，异步电机既可作电动机运行，又可作发电机运行。一台鼠笼异步电机，当定子外加电压作电动机运行时，转速n总是低于气息旋转磁场的转速ns，即n＜ns，这时电机中产生的电磁转矩与转向相同。若电机空载运行，并外加一个驱动转矩使转速等于同步转速（即n=ns）时，由于旋转磁场与转子间没有相对运动，电机的电磁功率为零，定子电流纯粹为激磁电流，定子从电网吸收的功率用于克服定子铜耗和铁耗，转子上的驱动功率则用于克服风耗和轴承损耗。若继续增大驱动转矩，转子的转速将高于同步转速（n＞ns），此时转子导体切割旋转磁场的方向就与n＜ns时相反，因而转子感应电势的方向就n＜ns与时相反，转子电流的有功分量随之反向。在电网电压不变的情况下，为了维护气隙主磁通的数值，转子电流有功量的反向。于是，电机由电动机过渡到发电机状态。
2.2 自励异步发电机的工作原理
用水轮机、柴油机或风力机等原动机拖动异步电动机，使其转子转速n高于旋转磁场的同步转速ns即使转差率s 7 图2-1 自励异步发电机的基本电路 只要异步发电机的转子有剩磁存在，当原动机带动转子旋转后，转子的剩磁磁通￠s就会切割定子绕组，并在定子绕组中感应出剩磁电势 Es，如图2-2 b所示。Es的相位落后于 ￠s90°。电势Es加在电容器上，使定子绕组中流过超前Es90°的电容电流 Ic0，Ic0通过定子绕组产生的磁势和剩磁磁通￠s方向相同，使电机中的磁通增大。由图2-2 a可见，这时定子磁势增大到E1，电势E1又使电容电流增加到Ic1，Ic1再使定子电势增大到E2，如此反复励磁，直到发电机的端电压上升到空载稳定值U0。这时电容电流也增加到稳定值I0，即发电机的工作点就在电机空载特性曲线1和电容线2的交点上。稳态电压的大小取决于电容值的大小以及发电机的空载转速。如果电容器的电容量增大，也就是容抗X。=1／(2?fc)减小，则电容线的斜率就变小，如图2-2 a)中曲线3所示。因此稳态电压就增大。假如原动机带动转子的转速增加，图2-2 a)中曲线1就会上移，也会使稳态电压值升高，同时，发电机的输 8 出电压频率将随之增大。如果电容量低于一定值，则电容线将不参与磁化曲线相交，电压也就无法建立。这一点是与普通发电机不一样的，它只能在一定电压范围内使用，低于某一电压值就不能使用。 曲线1—异步发电机的空载特性曲线 曲线2—电容为C1时的端电压 与电容电流的关系曲线 也称为电容线曲线3—电容为C2且C2?C1 时的端电压与电容电流的关系曲线 图2-2 a)自励建压过程 b)相量图 2.3 异步机发电的工作运行原理 异步机发电有两种运行方式,一是并网运行,二是独立运行,各有其特点: (1) 并网运行 异步发电机也可以并网运行，接人电网的手续极为简单，只要将转子拖到尽可能接近同步转速，并且转向和定子磁场旋转方向一致即可并入电网。也就是先把旋转的异步电机的定子绕组并联在电网上，然后再把转速n 调到异步机的同步转速ns以上，便可向电网输出电压、频率与电网完全一致的电力。定子绕组的电势和频率取决于电网的电压和频率，并在异步发电机接入电网时自动的建立起来。必须特别注意，由于 9
异步发电机介绍及应用
