小功率发电机应用三次谐波励磁原理结构图

三相交流发电机基本结构:三次谐波励磁三相交流发电机是在有刷三相同步发电机结构基础上，在定子铁心槽中除了嵌有主绕组外，还嵌有三次谐波副绕组及基波副绕组。

（1）三次谐波副绕组。三次谐波副绕组是绕组节距为1/3定子槽极距的绕组，也可以说，每相三次谐波副绕组的总极数是该发电机极数的3倍。以一台4极、定子总槽数为36槽的发电机为例，定子槽极距=36÷4=9槽，则三次谐波副绕组的绕组节距=1/3×9=3槽，其嵌线槽节距为1-4。

这台发电机二次谐波副绕组的总极数=9×4=12极。三次谐波副绕组有单相的，也有三相的。一般小功率发电机的三次谐波副绕组采用单相，它结构最简单。功率较大的发电机的三次谐波副绕组多采用三相，其优点是定子铁心槽利用率高，经整流时整流效率高。

（2）基波副绕组。为了使发电机自励建立电压顺利、可靠，三次谐波励磁三相同步发电机定子槽中除了三次谐波副绕组外还必须嵌有基波副绕组。基波副绕组的形状与主绕组相同，其节距也与主绕组相同，因此，基波副绕组用主绕组的绕线模绕制，只是匝数很少。

三相交流发电机三次谐波励磁工作原理

三次谐波励磁三相交流发电机原理电源电路如下图所示。在同步电动机磁场铁芯主磁场中，不可避免地带有一系列奇次谐波分量，尤其是在定、电机转子磁密为匀称结构的凸极式发电机组主磁场中，三次谐波是成分最大的谐波分量，三次谐波励磁发电机组就是利用了这类三次谐波磁场。

满载时，只需发电机转子磁场铁芯有磁损电磁场，在磁损磁场中必带有三次谐波分量。当电机转子转动时，三次谐波绕阻便磁感应出三次谐波电压，该工作电压经整流管组整流器后，提供电机转子磁场绕阻，做为发电机励磁开关电源，发电机组便创建空载电压。调整电磁场电磁继电器，可把发电机组空载电压整定值在额定电流。

负荷时，发电机组定子绕组含有电流量，产生电枢反应电磁场，在直轴和交轴同步电机（二者绕阻部位相距90°电角度）反映磁场中，一样带有三次谐波分量。若负载功率因数是滞后的，且电机转子磁场极弧系数ap>2/3时，电枢反应磁场中的三次谐波分量对转子主磁场中的三次谐波分量起助磁功效，使电机磁密综合性磁场中的三次谐波磁场提高，三次谐波绕阻磁感应的工作电压相对应提升，从而使电机转子磁场绕阻励磁电压升高，励磁电扩大，使发电机组直流电压平稳。这类发电机组结构和电源电路都比较简单，生产制造低成本。其电压调整率一般只有做到7%,但可基本上达到一般机电设备和电热器材的配电规定。针对电压精度要求高的场所，务必加上全自动发电机调节器。