柴油發(fā)電機組三次諧波勵磁三相交流發(fā)電機
1. 基本結構
三次諧波勵磁三相交流發(fā)電機是在圖3-4所示有刷三相同步發(fā)電機結構基礎上，在定子鐵心槽中除了嵌有主繞組外，還嵌有三次諧波副繞組及基波副繞組。其定子繞組展開圖如圖 3-86、圖3-87所示。
（1）三次諧波副繞組。三次諧波副繞組是繞組節(jié)距為1/3定子槽極距的繞組，也可以說，每相三次諧波副繞組的總極數(shù)是該發(fā)電機極數(shù)的3倍。以一臺4極、定子總槽數(shù)為36槽的發(fā)電機為例，定子梢極距= 36 ÷ 4 = 9槽，則三次諧波副繞組的繞組節(jié)距=1/3×9=3槽，其嵌線槽節(jié)距為1-4。這臺發(fā)電機二次諧波副繞組的總極數(shù)=9×4=12極。三次諧波副繞組有單相的，也有三相的。一般小功率發(fā)電機的三次諧波副繞組采用單相，它結構最簡單。功率較大的發(fā)電機的三次諧波副繞組多采用三相，其優(yōu)點是定子鐵心槽利用率高，經(jīng)整流時整 流效率高。
（2）基波副繞組。為了使發(fā)電機自勵建立電壓順利、可靠，三次諧波勵磁三相同步發(fā)電機定子槽中除了三次諧波副繞組外還必須嵌有基波副繞組。基波副繞組的形狀與主繞組相同，其節(jié)距也與主繞組相同，因此，基波副繞組用主繞組的繞線模繞制，只是匝數(shù)很少。
2. 工作原理
三次諧波勵磁三相交流發(fā)電機原 理電路如圖3-21所示。在同步發(fā)電 機磁極鐵心主磁場中，不可避免地含有一系列奇次諧波分量，特別是在定、轉子氣隙為均勻結構的凸極式發(fā)電機主磁場中，三次諧波是含量最大的諧波分量，三次諧波勵磁發(fā)電機就是利用了這種三次諧波磁場。
空載時，只要發(fā)電機轉子磁極鐵心有剩磁磁場，在剩磁磁場中必含有 三次諧波分量。當轉子旋轉時，三次諧波繞組便感應出三次諧波電壓，該電壓經(jīng)整流橋組整流后，供給轉子磁極繞組，作為發(fā)電機勵磁電源，發(fā)電機便建立空載電壓。調(diào)節(jié)磁場變阻器，可把發(fā)電機空載電壓整定在額 定值。
負載時，發(fā)電機定子繞組中有電流，形成電樞反應磁場，在直軸和交軸電樞（兩者繞組位置相差90°電角度） 反應磁場中，同樣含有三次諧波分量。若負載功率因數(shù)是滯后的，且 轉子磁極極弧系數(shù)ap>2/3時，電樞反應磁場中的三次諧波分量對轉子主磁場中的三次諧波分量起助磁作用，使發(fā)電機氣隙綜合磁場中的三次諧波磁場增強，三次諧波繞組感應的電壓相應增加，從而使轉子磁極繞組勵磁電壓上升，勵磁電流增大，使發(fā)電機端電壓穩(wěn)定。這種 發(fā)電機結構和電路都非常簡單，制造成本低。其電壓調(diào)整率一般只能達到7%,但可基本滿足一般動力設備和電熱設備的用電要求。對于電壓精度要求高的場合，必須配上自動電壓調(diào)節(jié)器。
