0　引　言
        无刷同步发电机组工作时,励磁调节器要跟 随负载的变化,及时调节励磁机的输出电压,使主 发电机的输出电压趋于稳定。当负载电流增大 时,定子线圈电流产生的磁场波叠加在主励磁磁 场上,使气隙磁场中的磁感应强度的正弦波形产 生畸变,这意味着气隙磁场中三次谐波的存在 (五次谐波、七次谐波、九次谐波均存在,但幅值 较小,工程上可以忽略) 。波形畸变越大CONTROL ENGINEERING China版权所有,三次谐 波分量越大。在开环发电机系统中,发电机输出 的电压幅值在额定负载突加时急剧下降。要解决 这个问题,必须引入反馈。人们探索利用这种气 隙磁场波形畸变现象,将三次谐波的能量整流后 反馈给无刷同步发电机的励磁系统,使励磁机的 磁场密度加大,促使励磁机输出较高的电压,该电 压经旋转整流器(与主轴一同旋转的二极管全波 整流器)放大整流后,对主磁极进行补偿励磁,主 磁极输出的磁密有所加大,从而抬高发电机的输 出电压,抵消部分负载效应引起的电压下降。 电机设计师们构想一种复合式的励磁装置, 现在常见的无刷同步发电机励磁系统,将三次谐 波能量的反馈作为顺馈补偿,以补偿系统的调节 性能,整体上仍采用常规的电压、电流负反馈结 构,使用效果很好。其显著特点是大大缩短了系 统调节时间,输出稳定。
        感应的三次谐波电压经整流后具有一定的带 负载能力,并且能基本反映负载的变化情况,即: 空载时,三次谐波电压为零,满载时,三次谐波电 压输出幅值较大,其幅值变化趋势与负载变化趋 势一致,且呈非线性。因此三次谐波线圈既可作 为性能良好的传感器(能最快速度感应磁场的变 化或负载电流的变化) ,又可作为有一定补偿能 力的附加电源。
        如何在定子铁心槽内排布三次谐波线圈,使 之感应气隙磁场的三次谐波分量输出最大,并不 含基波分量,是电机设计师探索的课题。
        三次谐波线圈的设计应与主绕组线圈的设计 同时进行。定子铁心槽的宽度、深度应首先满足 主绕组线圈的设计要求,在此基础上安排基波励 磁线圈(他励发电机可不用基波励磁线圈) 。基 波线圈提供励磁能量、照明能量及其他用途,其线 圈输出一般为低压电(常设计为235 V单相交流 电) 。基波线圈须占用一部分定子铁心线圈槽空 间。高压发电机组的基波线圈仅占用少量的线圈 槽,剩下槽的空间可排放三次谐波线圈。三次谐 波线圈的宽度可参照基波线圈的宽度,或小于基 波线圈的宽度,以方便手工柔性嵌放线圈。三次 谐波线圈常为单股、多抽头状(抽头用于检测波 形或励磁时变换调节) 。三次谐波线圈的电流密 度值可参照励磁机定子线圈的电流密度值控制工程网版权所有,且其 应与主绕组线圈隔离。
        1　定子冲片槽形空间(深度)的增加 值与基波线圈的设计
        三次谐波线圈与基波线圈布置在定子槽内主 绕组的上部,与主绕组线圈之间用绝缘垫片隔开。 三次谐波线圈与基波线圈配合应用。设计高压发 电机时CONTROL ENGINEERING China版权所有,考虑到基波线圈功率值较小、电压较低、 电流较大CONTROL ENGINEERING China版权所有,占用的槽形空间也较大,但匝数较少, 因此在设计定子冲片槽形时,槽形空间尺寸应在 原计算主绕组线圈的槽形空间尺寸基础上,适当 增加供基波线圈嵌放的槽形空间。槽宽度不变, 深度增加(三次谐波线圈占用的槽形空间较小, 其槽深增加的量值不另计算) 。计算步骤如下。
        (1) 选用基波线圈输出的电压量U1。一般 情况下,选用U1 = 235 V,与普通照明电压相同。
        (2) 计算照明等用功率值, PL 。
        (3) 计算励磁用功率值, PC。
        ( 4 ) 计算基波线圈输出功率值P1 , P1 = 1. 5PL + 2. 5PC。此处PC 的系数选用2. 5www.cechina.cn, 目的是 让励磁调节器工作时,有