柴油发电机组隐极式逆序励磁无刷单相交流发电机

1. 基本结构

（1） 定子。包括定子机座、铁心、绕组，定子机座和铁心与三相交流发电机相似，这里仅对定子绕组加以介绍。定子绕组是该发电机感应发电、输出单相交流电电能的部分。定子铁心槽中嵌有两套绕组，一套为定子主绕组，也叫负载绕组（w_a）,占定子铁心每极槽数的 2/3;另一套为定子副绕组，也叫电容绕组（Wc），占定子铁心每极槽数的1/3。两套绕组轴线沿圆周分布相差90°电角度，都为单层同心式。定子主绕组常分成完全相同的两部分， 这两部分绕组串联时输出电压为230V,并联时输出电压为115V。

（2） 转子。包括风扇、转子铁心、转子绕组、单相旋转整流桥组、轴承。转子外形如图 3-28所示。其风扇、轴承与有刷单相交流发电机基本一样，这里不作介绍。

① 转子铁心。它是发电机转子主磁场的磁路 部分。铁心由沿外圆周处均匀分布线槽的整张转 子冲片叠装而成，转子冲片材料与三相交流发电 机一样，也是厚1mm钢板（Q235-A）。铁心直 接压装在转轴上，为了削弱发电机电压波形中的齿谐波分量，转子铁心一般装成斜槽。

② 转子绕组。当转子绕组通过直流电流（励 磁电流）时，转子铁心的磁通建立起发电机主磁 场。转子铁心槽中也嵌有两套绕组，一套为直轴 绕组，也叫d轴绕组（Wd）,约占转子总槽数的3/4;另一套为交轴绕组，也叫q轴绕组 （Wq）,约占转子总槽数的1/4两套绕组沿转子铁心圆周分布相差90°电角度。转子绕组为单层同心式，体现于每个线圈组的绕组节距为1—N₂/p、2— （N₂/p—1）、3— （N₂/p—2）……（N₂为转子铁心总槽数，p为该发电机极数）。整台发电机的转子线圈组数等于该电机极数。 绕组用高强度漆包圆铜线绕制成形后，嵌人放好槽绝缘的转子铁心槽中，用玻璃纤维丝管把 绕组端部扎牢，经浸漆烘干处理便固化定形。

③ 单相旋转整流桥组。发电机转子旋转时，转子绕组在定子逆序磁场作用下感应出的2 倍发电机额定频率（100Hz）的交流电流，经单相旋转整流桥组整流成直流电后送入转子绕 组，建立转子主磁场。该整流桥组一定要用旋转式，桥组中每个整流元件的电流等级要大于转子励磁电流的4/3倍，电压等级应大于800V。

2. 工作原理

隐极式逆序励磁无刷单相交流发电机整机原理电路如图3-29所示。图中定子主绕组Wa 经负荷开关接负载，定子副绕组Wc外接交流电容器。转子交轴绕组Wq接单相旋转整流桥组XZ的交流侧，转子直轴绕组Wd接直流侧。

发电机由内燃机驱动至空载转速，依靠转子铁心的剩磁磁场，定子副绕组感应出电压， 由此产生的单相脉动磁场可分解为顺序和逆序两个旋转磁场，逆序磁场的旋转速度与转子转速相等，但方向相反，于是在转子两套绕组上均感应出2倍发电机额定频率的交流电流，转子交轴绕组电流经全波整流，转子直轴绕组电流经半波整流后共同向转子直轴绕组提供直流电流（励磁电流），建立转子主磁场；而顺序磁场旋转速度号转子转速相等，且方向相同， 对转子主磁场起助磁作用。由于副绕绀流过的是容性电流，容性电流的磁场对转子主磁场也
起助磁作用。在逆、顺序磁场共同作用下，在定子主绕组上感应出空载电压，实现发电机自励建压。只要定、转子各绕定子组参数设计合理，在空载转速下定子主绕组感应的电压便可达额定值。

发电机负载时，定子主绕组流过单相负载电流，产生单相脉动磁场，并分解为顺序和逆序两个旋转磁场，当单相发电机规定的负载功率因数为0.9 （滞后） 的感性负载时，在定子主绕组中流过的是感性电流，此时顺序磁场对转子主磁场起去磁作用。逆序磁场同样在转子两套绕组上均感应出2倍发电机额定频率的交流电流，经单相旋转整流桥组整流后向转子直轴绕组提供直流电流（励磁电流），加强转子主磁场，以补偿负载电流的顺序磁场去磁效应及主绕组本身的阻抗压降，实现发电机负载时稳压，同时有利于改善发电机输出电压波形及提高效率。

图3-30为国产TFWD系列隐极式逆序励磁无刷单相交流发电机整机原理电路图， 图3-31为其接线端子。该系列定子主绕组由两个完全相同的绕组连接而成，每个绕组头尾线端标志分别为1U1、1U2和2U1、2U2。两个绕组不同接法时输出电压可为230V或 115V:用接线片连接端子1U2、2U1时，表示主绕组1尾端和主绕组2的头端连接，此时两个绕组串联，输出电压为230V;用接线片分别连接1U1、2U1, 1U2、2U2,两个绕组头头连接、尾尾连接，此时两个绕组并联，输出电压为115V。