感应子式中频发电机的工作原理与特点

感应子式中频发电机的励磁绕组和电枢绕组都装在定子槽内。转子上没有绕组，只开有规定的齿槽，通常称为感应子。根据定、转子之间的齿距和齿数的关系，又分为倍齿距和等齿距两种结构型式。

1.倍齿距式感应子发电机的工作原理

图7-13所示为倍齿距式感应子发电机的工作原理。

图7-13 倍齿距式单相发电机结构原理图

该发电机的转子外圆只开有一种槽，均匀分布。定子上冲有两种槽：大槽和小槽。大槽一般有4或6个，沿圆周均匀分布，大槽内嵌放励磁绕组。励磁绕组通以直流后，在定子内腔形成极性交替的磁场。每两个大槽之间又均匀分布有若干个小槽，其槽齿距和转子的槽齿距相同。小槽内嵌放电枢绕组。中频电能就是从这个电枢绕组中发出的。

图7-13下侧画出发电机气隙中磁密的分布情况曲线。由于转子齿槽的存在，各处的磁阻不同。所以，在转子齿范围内的气隙磁通密度较高，而在转子槽范围内的磁通密度较低。磁通在空间圆周方向上的分布有周期性。若将气隙磁通分解，则可分为一个恒定分量和一个交变分量。其中，交变分量磁通的分布周期相当于一个转子的齿距。也就是说，转子的一个齿距相当于一对“中频磁极”。这样，转子上有Z₂个齿的感应子发电机。就相当于一台具有Z₂对磁极的同步发电机。当转子以恒定的转速n旋转时，磁通的交变分量在电枢绕组内所感应的电动势频率f则为：

式中 f——发电机输出的电压频率（Hz）；

Z₂——转子的齿数；

n——转子的转速（r/min）。

倍齿距式三相中频发电机中，每个槽的齿距范围内（即一对中频磁极范围内）。定子上有K_Z个齿，K_Z=3或K_Z=6。上面嵌放三相电枢绕组，如图7-14所示。

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图7-14 K_Z不同的三相中频发电机电枢绕组

a）K_Z=3 b）K_Z=6

由于三相电枢绕组在空间互差120°电度角，所以当转子旋转时，各相电枢绕组中产生的电动势相位差必然互差120°的时间电角度，即可获得三相对称的中频电动势。

倍齿距式发电机发出的电压频率范围，单相发电机约为4000Hz及以下；三相发电机约为2000Hz及以下。

2.等齿距式感应子发电机的工作原理

这种发电机在结构上，其转子部分和倍齿距式发电机完全相同。主要的特殊结构是：它的定子有大、中、小三种槽。大槽内嵌放励磁绕组；两个大槽之间均匀分布着4～8个中槽，槽内嵌放电枢绕组；两个中槽之间又有若干个小槽。小齿的齿距和转子齿距相等，如图7-15所示。而且，当中齿1上的小齿和转子齿相互对齐时，结构上保证其相邻中齿2上的小齿正好与转子槽相对。

图7-15 等齿距式中频发电机结构原理图

当转子以恒定转速旋转时，被电枢绕组线圈A包围的中齿2中的总磁通产生脉振。时而为最大值Z₀Φ_min（Z₀——每个中齿内的小齿数）。中齿2中磁通的交变分量若随时间变化，则线圈A就产生感应电动势，其频率和倍齿距相似，取决于转子齿数及转速。

三相电动势的发出（即三相中频发电机），主要取决与定子大齿上嵌放的绕组型式。和倍齿距原理结构一样，嵌放三相绕组即可。

等齿距式中频发电机发出电压的频率范围，单相发电机约为4000～10000Hz（有的可达到20000Hz）；三相发电机约为2000Hz以上。