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CONTROL ENGINEERING China版权所有,但幅值 较小,工程上可以忽略) 。波形畸变越大,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 这个问题控制工程网版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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www.cechina.cn,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,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,考虑到基波线圈功率值较小、电压较低、 电流较大,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. 5, 目的是 让励磁调节器工作时,有