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　　目前，我軍軍事裝備中儀器設(shè)備用電單、三相混用的情況較為普遍，普通的單相或三相交流發(fā)電機(jī)組都不能很好地滿足需要，單相機(jī)組無法給三相設(shè)備提供電源，三相機(jī)組單相負(fù)載能力較差，而且在三相負(fù)載不平衡量較大的情況下，三相電壓也極不平衡，嚴(yán)重威脅著用電設(shè)備及發(fā)電機(jī)組的安全使用。為了滿足部隊(duì)這一特殊需要，我們?cè)O(shè)計(jì)了單、三相汽油發(fā)電機(jī)裝配汽油發(fā)電機(jī)組，滿足了部隊(duì)單、三相混用的要求，并最大限度地抑制了三相電壓的不平衡量，使各用電器均能安全可靠使用。下面就已通過技術(shù)鑒定的8kW單、三相發(fā)電機(jī)組各項(xiàng)性能指標(biāo)的設(shè)計(jì)作一介紹。

　　工作原理根據(jù)單、三相交流同步發(fā)電機(jī)的特殊需要，我們采用性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電抗分流勵(lì)磁方式，其電氣原理圖如。

　　單、三相交流同步發(fā)電機(jī)電氣原理圖發(fā)電機(jī)定子中嵌有一套主繞組，一套副繞組，主繞組輸出三相交流電能和單相交流電能，每相繞組的尾端分別與三相分流電抗器的中間抽頭M相聯(lián)接，首端為輸出端，副繞組首端分別與電抗器每相一個(gè)端頭d，相聯(lián)接，尾端與三相整流橋相聯(lián)，電抗器各相繞組另一個(gè)端頭d2聯(lián)在一起成為中點(diǎn)并向外同步發(fā)電機(jī)在空載時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)，由于轉(zhuǎn)子中有剩磁，故在副繞組中感應(yīng)出電壓，并向轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁電流4（電壓分量），使磁通增強(qiáng)，如此繼續(xù)下去，就能使電機(jī)自勵(lì)，很快建立空載電壓。負(fù)載時(shí)，依靠電抗器的負(fù)載電流分流，其中一部分電流成為轉(zhuǎn)向勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流//i（電流分量），補(bǔ)償發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)的去磁及壓降作用，使轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到恒定端電壓的作用。

　　單、三相交流同步發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算和變通交流同步發(fā)電機(jī)相同，但應(yīng)該注意的是單、三相參數(shù)的協(xié)調(diào)及性能指標(biāo)平衡，因此，需要注意如下幾點(diǎn)。

　　由于本電機(jī)主要與方艙配套使用，對(duì)其體積、重量等指標(biāo)有較嚴(yán)格的要求，因此電機(jī)定子繞組設(shè)計(jì)必須合理排布，在有限的空間內(nèi)，使電機(jī)出力最大，同時(shí)相與相之間的互感系數(shù)較小，以減少運(yùn)行時(shí)三相電壓不平衡量。最簡(jiǎn)單直接的方法是將單相、三相繞組均設(shè)計(jì)成為獨(dú)立的兩套繞組，但這樣勢(shì)必增加電機(jī)的體積和重量，運(yùn)行時(shí)操作也比較麻煩，而且無法實(shí)現(xiàn)單、三相混用。

　　理想的辦法是在三相發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)上，將其中一相設(shè)計(jì)輸出相同功率的單相繞組，讓該相承受單相負(fù)載，這樣既節(jié)省了材料，又與實(shí)際使用情況相符。

　　在設(shè)計(jì)過程中我們采用了兩種方案。

　　方案1：發(fā)電機(jī)繞組系統(tǒng)見。定子線圈設(shè)有兩套本相繞組，一套接作三相作為三相繞組，另一套接成單相和三相繞組中匝數(shù)較少的一相串聯(lián)起來。

　　這是一種常規(guī)的繞組排列，經(jīng)試制及相關(guān)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有兩點(diǎn)不足，一是由于單相繞組有部分線圈和另外兩相空間上同相位，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，相間互感系數(shù)大；二是嵌線工藝復(fù)雜，有部分槽嵌有4種繞組，絕表1標(biāo)記U相V相W相原邊匝數(shù)584858負(fù)邊匝數(shù)196153196表2實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)等品電/工穩(wěn)態(tài)稠整度三杯」2.方案2：發(fā)電機(jī)繞組系統(tǒng)見。定子線圈只設(shè)1套三相繞組，其中一相繞組并繞根數(shù)為另外兩相的2倍，作為單相繞組。這樣繞組排列比較整齊、有規(guī)律，由于單相繞組和另外兩相在空間上同相位，故相間互感系數(shù)小，發(fā)電機(jī)不平衡運(yùn)行時(shí)，三相電壓不平衡量少。該繞組除一相纏繞根數(shù)較多以外，其余完全和三相交流同步發(fā)電機(jī)相同，嵌接線工藝都很簡(jiǎn)單，絕緣也容易處理，較方案1可節(jié)省銅材15%左右，部分槽的槽滿率可減少10%左右，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證該方案較為理想。

　　本發(fā)電機(jī)采用的是電抗分流勵(lì)磁方式，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良，但電機(jī)單相、三相運(yùn)行時(shí)橋組整流系數(shù)和電樞反應(yīng)均不一樣，如完全按。

　　三相設(shè)計(jì)，則單相運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁功率不夠；如完全按單相設(shè)計(jì)則三相等待運(yùn)行時(shí)，電阻負(fù)載電壓過高，必須采取協(xié)調(diào)平衡措施。我們采取的方法是將電抗器設(shè)計(jì)成不平衡的電抗器，電抗器兩邊繞組參數(shù)按三相電機(jī)設(shè)計(jì)，中間一相繞組按單相設(shè)計(jì)，這樣既滿足了單、三相發(fā)電機(jī)要求，又使電機(jī)不平衡運(yùn)行時(shí)電壓不平衡量較少。具體數(shù)據(jù)見表1.為了增強(qiáng)電機(jī)工藝適應(yīng)能力，提高電機(jī)調(diào)壓精度，減少電壓冷熱態(tài)偏差，我們?cè)趧?lì)磁系統(tǒng)中增設(shè)一個(gè)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器，由于本電機(jī)需單、三相運(yùn)行，因此測(cè)量信號(hào)只能取單相相電壓，而單相電壓諧波含量較多（含了次諧波），特別是單相運(yùn)行時(shí)更為嚴(yán)重，致使調(diào)節(jié)器調(diào)壓精度不高，一般只能達(dá)到7%~10%，不能滿足戰(zhàn)技要求，必須增加補(bǔ)償裝置。但由于單、三相運(yùn)行時(shí)電流變化較大，用負(fù)載電流作為反饋信號(hào)不適合，只能用電機(jī)勵(lì)磁電壓作為反饋信號(hào)，我們?cè)趩蜗嚯妷赫{(diào)節(jié)器測(cè)量回路中，增設(shè)了一個(gè)反映勵(lì)磁電壓大小的反饋信號(hào)，利用光耦隔離，達(dá)到了要求，其具體線路見。

　　樣機(jī)經(jīng)寒區(qū)、熱區(qū)、可靠性及部隊(duì)使用試驗(yàn)，并經(jīng)國(guó)家內(nèi)燃機(jī)電站質(zhì)檢中心檢測(cè)表明，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，具體指標(biāo)及質(zhì)量分等見表2.單、三相汽油發(fā)電機(jī)組既可單獨(dú)輸出單、三相交流電，又可同時(shí)輸出單、三相交流電。用電設(shè)備單、三相混用情況不僅在部隊(duì)中存在，而且在施工現(xiàn)場(chǎng)等民用場(chǎng)所也普通存在，它的開發(fā)成功，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，具有廣泛的推廣價(jià)值，目前已為工程車等產(chǎn)品配套500余臺(tái)，其獨(dú)特的功能，極大地滿足了部隊(duì)使用需要，深受使用部隊(duì)的歡迎。