柴油發(fā)電機(jī)組隱極式逆序勵磁無刷單相交流發(fā)電機(jī)
1. 基本結(jié)構(gòu)
（1） 定子。包括定子機(jī)座、鐵心、繞組，定子機(jī)座和鐵心與三相交流發(fā)電機(jī)相似，這里僅對定子繞組加以介紹。定子繞組是該發(fā)電機(jī)感應(yīng)發(fā)電、輸出單相交流電電能的部分。定子鐵心槽中嵌有兩套繞組，一套為定子主繞組，也叫負(fù)載繞組（wa）,占定子鐵心每極槽數(shù)的 2/3;另一套為定子副繞組，也叫電容繞組（Wc），占定子鐵心每極槽數(shù)的1/3。兩套繞組軸線沿圓周分布相差90°電角度，都為單層同心式。定子主繞組常分成完全相同的兩部分， 這兩部分繞組串聯(lián)時輸出電壓為230V,并聯(lián)時輸出電壓為115V。
（2） 轉(zhuǎn)子。包括風(fēng)扇、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、單相旋轉(zhuǎn)整流橋組、軸承。轉(zhuǎn)子外形如圖 3-28所示。其風(fēng)扇、軸承與有刷單相交流發(fā)電機(jī)基本一樣，這里不作介紹。
① 轉(zhuǎn)子鐵心。它是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子主磁場的磁路 部分。鐵心由沿外圓周處均勻分布線槽的整張轉(zhuǎn) 子沖片疊裝而成，轉(zhuǎn)子沖片材料與三相交流發(fā)電 機(jī)一樣，也是厚1mm鋼板（Q235-A）。鐵心直 接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，為了削弱發(fā)電機(jī)電壓波形中的齒諧波分量，轉(zhuǎn)子鐵心一般裝成斜槽。
② 轉(zhuǎn)子繞組。當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組通過直流電流（勵 磁電流）時，轉(zhuǎn)子鐵心的磁通建立起發(fā)電機(jī)主磁 場。轉(zhuǎn)子鐵心槽中也嵌有兩套繞組，一套為直軸 繞組，也叫d軸繞組（Wd）,約占轉(zhuǎn)子總槽數(shù)的3/4;另一套為交軸繞組，也叫q軸繞組 （Wq）,約占轉(zhuǎn)子總槽數(shù)的1/4兩套繞組沿轉(zhuǎn)子鐵心圓周分布相差90°電角度。轉(zhuǎn)子繞組為單層同心式，體現(xiàn)于每個線圈組的繞組節(jié)距為1—N2/p、2— （N2/p—1）、3— （N2/p—2）……（N2為轉(zhuǎn)子鐵心總槽數(shù)，p為該發(fā)電機(jī)極數(shù)）。整臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈組數(shù)等于該電機(jī)極數(shù)。 繞組用高強度漆包圓銅線繞制成形后，嵌人放好槽絕緣的轉(zhuǎn)子鐵心槽中，用玻璃纖維絲管把 繞組端部扎牢，經(jīng)浸漆烘干處理便固化定形。
③ 單相旋轉(zhuǎn)整流橋組。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組在定子逆序磁場作用下感應(yīng)出的2 倍發(fā)電機(jī)額定頻率（100Hz）的交流電流，經(jīng)單相旋轉(zhuǎn)整流橋組整流成直流電后送入轉(zhuǎn)子繞 組，建立轉(zhuǎn)子主磁場。該整流橋組一定要用旋轉(zhuǎn)式，橋組中每個整流元件的電流等級要大于轉(zhuǎn)子勵磁電流的4/3倍，電壓等級應(yīng)大于800V。
2. 工作原理
隱極式逆序勵磁無刷單相交流發(fā)電機(jī)整機(jī)原理電路如圖3-29所示。圖中定子主繞組Wa 經(jīng)負(fù)荷開關(guān)接負(fù)載，定子副繞組Wc外接交流電容器。轉(zhuǎn)子交軸繞組Wq接單相旋轉(zhuǎn)整流橋組XZ的交流側(cè)，轉(zhuǎn)子直軸繞組Wd接直流側(cè)。
發(fā)電機(jī)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動至空載轉(zhuǎn)速，依靠轉(zhuǎn)子鐵心的剩磁磁場，定子副繞組感應(yīng)出電壓， 由此產(chǎn)生的單相脈動磁場可分解為順序和逆序兩個旋轉(zhuǎn)磁場，逆序磁場的旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相等，但方向相反，于是在轉(zhuǎn)子兩套繞組上均感應(yīng)出2倍發(fā)電機(jī)額定頻率的交流電流，轉(zhuǎn)子交軸繞組電流經(jīng)全波整流，轉(zhuǎn)子直軸繞組電流經(jīng)半波整流后共同向轉(zhuǎn)子直軸繞組提供直流電流（勵磁電流），建立轉(zhuǎn)子主磁場；而順序磁場旋轉(zhuǎn)速度號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相等，且方向相同， 對轉(zhuǎn)子主磁場起助磁作用。由于副繞紺流過的是容性電流，容性電流的磁場對轉(zhuǎn)子主磁場也
起助磁作用。在逆、順序磁場共同作用下，在定子主繞組上感應(yīng)出空載電壓，實現(xiàn)發(fā)電機(jī)自勵建壓。只要定、轉(zhuǎn)子各繞定子組參數(shù)設(shè)計合理，在空載轉(zhuǎn)速下定子主繞組感應(yīng)的電壓便可達(dá)額定值。
發(fā)電機(jī)負(fù)載時，定子主繞組流過單相負(fù)載電流，產(chǎn)生單相脈動磁場，并分解為順序和逆序兩個旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)單相發(fā)電機(jī)規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)為0.9 （滯后） 的感性負(fù)載時，在定子主繞組中流過的是感性電流，此時順序磁場對轉(zhuǎn)子主磁場起去磁作用。逆序磁場同樣在轉(zhuǎn)子兩套繞組上均感應(yīng)出2倍發(fā)電機(jī)額定頻率的交流電流，經(jīng)單相旋轉(zhuǎn)整流橋組整流后向轉(zhuǎn)子直軸繞組提供直流電流（勵磁電流），加強轉(zhuǎn)子主磁場，以補償負(fù)載電流的順序磁場去磁效應(yīng)及主繞組本身的阻抗壓降，實現(xiàn)發(fā)電機(jī)負(fù)載時穩(wěn)壓，同時有利于改善發(fā)電機(jī)輸出電壓波形及提高效率。
圖3-30為國產(chǎn)TFWD系列隱極式逆序勵磁無刷單相交流發(fā)電機(jī)整機(jī)原理電路圖， 圖3-31為其接線端子。該系列定子主繞組由兩個完全相同的繞組連接而成，每個繞組頭尾線端標(biāo)志分別為1U1、1U2和2U1、2U2。兩個繞組不同接法時輸出電壓可為230V或 115V:用接線片連接端子1U2、2U1時，表示主繞組1尾端和主繞組2的頭端連接，此時兩個繞組串聯(lián)，輸出電壓為230V;用接線片分別連接1U1、2U1, 1U2、2U2,兩個繞組頭頭連接、尾尾連接，此時兩個繞組并聯(lián)，輸出電壓為115V。
