柴油發電機組有刷三相交流發電機工作原理
(1) 發電機基本工作原理。
圖3-9是最簡單的4極交流三相發電 機工作示意圖。直流電源經電刷、集 電環向磁極繞組提供直流電流(即勵磁電流)，根據通電線圈周圍產生磁場的原理，4個磁極鐵心便建立起極性分別為N、S、N、S的磁場。定子 鐵心槽中分別嵌有U、V、W 三相定子繞組。發電機轉子由發動機驅動，由于電磁感應作用，在定子繞組中便 感應出電動勢，當定、轉子鐵心尺寸和繞組匝數設計合理時，在額定轉速下發電機可發出額定電壓。
(2) 交流電的產生。交流電指的是大小和方向隨時間按正弦規律作周期性變化的電流或電壓。圖3-9所示發電機轉子順時針方向旋轉，當磁極①、②這一對N、S極掠過定子繞組U1的導線時，該繞組導線感應的電壓為：磁極①極性為N,當極弧表面上的點1、2、3三 個位置先后掠過繞組U1時，該繞組感應電壓方向用右手定則判定為正；磁極②極性為S, 當極弧表面上的點4、5、6三個位置先后掠過繞組U1時，該繞組感應電壓方向用右手定則判定為負。由于磁極鐵心極弧表面與定子鐵心之間的氣隙大小設計成不均勻，中央氣隙小， 兩側氣隙大，通過氣隙大小和極靴寬度的合理選取，使沿極弧表面各處的磁感應強度按正弦曲線分布。當磁極的不同點掠過繞組U1時，該繞組感應的電壓大小也按正弦曲線分布,如圖3-10所示，這就是單相交流電。交流發電機的轉速、磁極對數和感應的 交流電頻率之間的關系式為：?=Pn/60 (式中?為交流電頻率，n為轉速,P為極對數)。在圖3-9中一個N極和一個S極組成1個極對數，該發電機為4極，即2 對極。
(3) 三相交流電的產生。圖3-9所示發電機定子鐵心梢中，沿圓周均勻安置彼此相隔 120°電角度的3個相同繞組U1U2、V1V2、W1W2,稱為三相繞組。當轉子旋轉時，便可在三相繞組中感應出彼此相隔120°電角度的交流電動勢印、eu、ev、ew，其向量和波形如圖3-11 所示。
(4) 整機工作原理。有刷三相交流發電機原理電路如圖3-12所示。由勵磁電源輸出的直流電(勵磁電源可來自直流勵磁機發出的直流電壓、交流勵磁機發出的交流電經整流成的直流電壓、定子副繞組感應的電壓經整流成的苜流電壓、定子主繞組抽頭電壓經整流成的直流電壓），經滑環、集電環向轉子磁極繞組F1F2提供勵磁電流。發電機由內燃機驅動至接近額定轉速，依靠轉子磁極鐵心的剩磁磁場（新機或經大修的舊機須經充磁后，磁極鐵心才有剩磁磁場〉，在定子繞組中感應出交流電。由于定子槽中嵌人的繞組按三相布置，因而感應出三相交流電壓。調節磁場變阻器或自動電壓調節器（AVR）的電位器，可使發電機空載電壓整定在額定電壓值。負載時，依靠自動電壓調節器對轉子勵磁電流進行自動調節，以維持發電機電壓恒定。未配備自動電壓調節器的，則依靠手動調節磁場變阻器對轉子勵磁電流進行調節，以維持發電機電壓接近額定值。
較大功率的發電機，應具有2臺或多臺機并列運行功能，為此要求配備的自動電壓調節器（AVR）中設置有調差環節，其外部配備的調差互感器，接在發電機輸出相線上，如圖 3-12所示，在發電機并聯運行中起自動調節無功負載電流作用。
