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(jié)構(gòu)
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(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子氣隙為均勻結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，三次諧波繞組便感應(yīng)出三次諧波電壓，該電壓經(jīng)整流橋組整流后，供給轉(zhuǎn)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(yīng)磁場，在直軸和交軸電樞（兩者繞組位置相差90°電角度） 反應(yīng)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(zhuǎn)子磁極極弧系數(shù)ap>2/3時，電樞反應(yīng)磁場中的三次諧波分量對轉(zhuǎn)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(yīng)的電壓相應(yīng)增加，從而使轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(shè)備和電熱設(shè)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。
