电动机转动时为何不能发电?能否直接用作发电机?

关于电动机能不能当发电机用,我还真有点亲身经历。我从学校出来后头两年在一家电动机修理店当学徒,那时候杭州一到夏天就经常停电,没风扇没空调简直要中暑,偏偏夏天又是电动机烧毁的高峰期,活多根本没法休息。老师傅就用三轮车的汽油机带动一个3千瓦的三相电动机自己改装发电,加了个电容之类的东西。不过3千瓦的电动机发出来的电也只能带几台风扇、一个电冰箱外加几盏灯而已,损耗确实很严重,但总比没电热中暑强吧。

电动机和发电机在结构上其实差不多,主要都是由定子和转子两部分组成,也就是线圈和磁体。当你给定子通入交流电时,会产生一个交变的旋转磁场,转子线圈在里面受力就会旋转起来,这时候它就是电动机。反过来,如果你切断定子的电源,给它接上负载,然后在转子上施加外力让它旋转,定子线圈在旋转的磁场中做切割磁力线的运动,就会产生电流,这时候它就是发电机了。

有人可能会问,大功率电机正常运转时流经电枢的电流也挺大的,难道就不会发热吗?其实电机的设计者早就想到了这个问题,电机自身带了一个风扇,直接连在转子主轴上。当电机全速转动的时候,这个风扇就在旁边呼呼地吹,把热量全都带走。所以你看,电机不光会自己发电给自己制造阻力,还会自己给自己吹风散热,设计得挺巧妙的。

简单总结一下,电动机在外接电源时能让线圈产生磁力从而驱动转轴旋转输出动力,反过来讲,如果在外部动力的作用下让电动机的转轴转动,转轴切割磁场线就会让线圈产生感应电动势,形成电流回路,这样就能发电了。不过中间的损耗实在太高了,效率很低,一般情况下没人会拿电动机专门来发电用,除非是像我们当年那样停电没办法临时凑合一下

如果电机卡住了转不动,那它就不会发电,反向电动势直接为零。这时候电枢两端的电势差基本上就等于外加电压,电流会变得非常大,根据焦耳定律,电枢上会迅速积累大量热量,最后把导线熔断,也就是人们常说的烧电机。这种情况不光发生在卡住的时候,异步电机全压启动时也会出现类似问题,所以电机软启动这些年一直是个研究热点。

电机在正常转动的时候,其实一直在发电,很多人不知道这一点。它自己发出来的电会在内部产生一个跟外加电压方向相反的电压,专业术语叫反向电动势。这个反向电动势会抵消掉外加电压的绝大部分,所以当电机全速运转时,电枢两端实际存在的电势差通常只有外加电压的10%以下。因为实际电势差很小,流经电枢的电流自然也就很小了,这就是为什么电机正常转着的时候不会把自己烧掉的原因。