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高頻發(fā)電機(jī)實(shí)際上這是一個(gè)轉(zhuǎn)速高、頻率高、電壓高的交流發(fā)電機(jī)。它的頻率特性亦和汞弧管變換器一樣，不能到達(dá)很高的頻帶。不過(guò)它的電源容量可以很大，例如1000周的功率在1000瓦以上的也很普遍，中小型的亦有數(shù)十?dāng)?shù)百瓦。這類發(fā)電機(jī)大都適用于金屬冶煉工業(yè)方面。

發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理如圖1所示。

1）在發(fā)電機(jī)內(nèi)部有一個(gè)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）。

2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)外有一個(gè)定子繞組，繞組有三組線圈（三相繞組），三相繞組彼此相隔120°。

3）當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)使固定的電樞繞組切割磁感線（或者說(shuō)使電樞繞組中通過(guò)的磁通量發(fā)生變化）而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

①定子三相繞組感生電動(dòng)勢(shì)的大小為

e_m = E_msinωt =

E_Φsinωt

e_v = E_msin（ωt -2/3π）=

E_Φsin（ωt -2/3π）

e_w =E_msin（ωt+2/3π）=

E_Φsin（ωt+2/3π）

式中E_m——每相電動(dòng)勢(shì)的值；ω——電刷角速度。

②定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值為E_φ=E_m/（

）=4.44KfNΦ

③交流電動(dòng)勢(shì)波形如圖2所示，由圖2可見，交流電動(dòng)勢(shì)的幅值是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)速凡變化時(shí)，三相電動(dòng)勢(shì)的波形為變頻率、變幅值的交流波形。

4）定子三相繞組的接法：定子三相繞組的接法有星形和三角形兩種。

①星形接法：星形接法是每相繞組都有一根線頭都接至公共接點(diǎn)，另外三根線頭分叉成丫形，故也稱為丫形接法。星形接法的優(yōu)點(diǎn)是低速發(fā)電性能好，所以目前多數(shù)車用發(fā)電機(jī)多采用星形接法。

②三角形接法：三角形接法是三相繞組的首尾線頭彼此相接，就像三角形，所以稱為三角形接法。其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)電機(jī)內(nèi)部損失小，高轉(zhuǎn)速時(shí)能產(chǎn)生較大的輸出電流，因而主要用在高轉(zhuǎn)速時(shí)有高輸出的交流發(fā)電機(jī)上，如神龍富康轎車等。三角形接法的缺點(diǎn)是低轉(zhuǎn)速時(shí)輸出的電壓較低。^[1]

只有頻率不超過(guò)1000Hz、功率不小于500千伏安的高頻發(fā)電機(jī)才能根據(jù)具有凸極轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)的制造原理來(lái)制造。當(dāng)功率更小和頻率更高時(shí)，由于轉(zhuǎn)子上相鄰磁極間的間隙過(guò)小，所以使用這種結(jié)構(gòu)的可能性就受到了限制。因而難以將勵(lì)磁繞組放入轉(zhuǎn)子內(nèi)。

感應(yīng)發(fā)電機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)同步發(fā)電機(jī)不同，它并不受上述的限制。標(biāo)準(zhǔn)同步發(fā)電機(jī)阿的勵(lì)磁繞組和工作繞組繞在電機(jī)的不同部分上，一個(gè)繞在定子上，另一個(gè)繞在轉(zhuǎn)子上，這樣，當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，兩繞組就相對(duì)地位移；在感應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)的這兩繞組之間是永遠(yuǎn)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，通常把它們放在定子上，而在轉(zhuǎn)子上是不放任何繞組的。

感應(yīng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)式樣有多種。首先可根據(jù)勵(lì)磁繞組放置的位置不同，將它們分為兩類。類：勵(lì)磁繞組放在定子槽內(nèi)，并且它們不環(huán)繞轉(zhuǎn)子的軸線，這類稱為分段磁路式。勵(lì)磁繞組所產(chǎn)生的磁通跨越兩段之間而成閉合回路，如圖3所示。沿定子內(nèi)表面一周極性的改變次數(shù)相當(dāng)于定子勵(lì)磁繞組槽的數(shù)目，在這種情況下，每一段即是一極。這種發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用0.2～0.35公厘厚的電機(jī)矽鋼片疊成。

第二類：發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組是成環(huán)狀繞著轉(zhuǎn)子的軸線，故可稱為環(huán)形磁路式。這類發(fā)電機(jī)一般是由兩個(gè)或數(shù)個(gè)用綱片疊戍的定子采且成，并壓入鋼或鑄鐵制的實(shí)心體殼內(nèi)。轉(zhuǎn)子通常是用一整塊鋼制成，轉(zhuǎn)子的周圈沿軸向銑成許多槽；有時(shí)為了減少同空氣的摩擦，再用非磁性材料（如鉛）把槽填滿。環(huán)形勵(lì)磁繞組是放在兩定子之間的縫隙內(nèi)。在此情況下，激勵(lì)磁通從一個(gè)定子通過(guò)轉(zhuǎn)子和外殼到另一個(gè)定子而閉合。每個(gè)定子周圍內(nèi)表面的極性總是不變的，并且相鄰兩定子的極性總是相反。

感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的表面為齒狀。轉(zhuǎn)子齒頂?shù)膶挾燃s為齒距的40%。齒間凹槽的底常成圓形，槽深一般不超過(guò)槽寬。^[2]

用發(fā)電機(jī)來(lái)作為高頻電源，若與其它的幾種高頻電源器來(lái)比較，則它在某些性質(zhì)上有很大的不同。同時(shí)高頻

發(fā)電機(jī)與普通交流發(fā)電機(jī)，亦因要求與目的之不同，決不能簡(jiǎn)單地混為一談。現(xiàn)在扼要地把高頻發(fā)電機(jī)的幾個(gè)主要特征說(shuō)明 如下。

一、串聯(lián)電容器的效果

高頻發(fā)電機(jī)有相當(dāng)大的電樞感抗，因此，如果不加糾正的話，則在負(fù)載加上時(shí)，端電壓將發(fā)生大量下降的后果，從而不能把相當(dāng)?shù)妮敵鲭姽β始釉谪?fù)載上面。通常可按圖4（甲）的辦法，在負(fù)載R與發(fā)電機(jī)巨之同串接一個(gè)電容器C，這電容器就有抵消部分電根威抗的效果。如果所串聯(lián)電容器的容抗（X_C）相等于電樞繞組感抗（X_L），即X_C=X_L，事實(shí)上像串聯(lián)諧振電路，負(fù)載可當(dāng)作純粹的電阻看待了。^[3]

二、發(fā)生電壓的計(jì)算

把圖4（乙）的定子與轉(zhuǎn)子排列法拉平后印成圖5，圖5中（甲）是定子，（乙）是轉(zhuǎn)子，（丙）是分布在隙口同磁通波形，（丁）是定子繞組。圖5中的地位表示轉(zhuǎn)子的齒恰在定子的兩個(gè)槽口之間，故此時(shí)磁通量亦。由圖5可知，嵌在定子槽中的電線圈，發(fā)生作用的只是它的兩邊。所以，電樞線圈的感應(yīng)電壓顯然是由于在這兩邊的導(dǎo)體割切磁通而發(fā)生的；這感應(yīng)電壓關(guān)系到達(dá)部分導(dǎo)體的長(zhǎng)度（l，m）與磁通密度（B，Wb）及相關(guān)的運(yùn)行速度（v，m/s），并總保持在導(dǎo)體與磁場(chǎng)互成90度角上。電壓e的計(jì)算公式是：

e=Blv×10^-8（V）

從上式可以看出，無(wú)論定子繞圈的導(dǎo)體在磁通中掠過(guò)，或是匝連導(dǎo)體的磁通密度變化，都可以得到成應(yīng)電壓e的結(jié)果。在這種感體式發(fā)電機(jī)上，如圖5（丙）所示，隙口間磁通強(qiáng)度分布是由“B最小到B”作循環(huán)起伏形式的變化。當(dāng)轉(zhuǎn)子移動(dòng)時(shí)（轉(zhuǎn)子在定子下掠過(guò)），定子導(dǎo)體所割切的磁通波形將隨轉(zhuǎn)子所在的位置不同而變化，不過(guò)定子的槽口是半封閉的，所以這種變化并不太大。

磁通割切定子線圈導(dǎo)體的變化是介于B與B最小之間，可注意的，這里并不是磁通方向的變換。因此一個(gè)單匝線圈繞在一定子齒上時(shí)，它的兩邊即在兩個(gè)槽口中，它所產(chǎn)生的總電壓將是兩邊所生電壓之差。邊線圈的電壓：e₁ = B_maxlv×10^-8（V）

在這一瞬時(shí)的第二邊族圖的電壓：e₂ = B_minlv×10^-8（V）

三、高頻發(fā)電機(jī)的電壓控制

由于感體式高頻發(fā)電機(jī)含有較高的電樞感抗，所以一經(jīng)負(fù)載就發(fā)生很大的端電壓變動(dòng)。為了減少這種變動(dòng)，所以常用串聯(lián)電容器，有的時(shí)候還用自動(dòng)電壓調(diào)整器，使在變動(dòng)負(fù)載時(shí)，端電壓能夠保持在一定常值。在有些場(chǎng)合，就是用普通的手動(dòng)控制亦夠應(yīng)付了，這是指負(fù)載是單一的、又加熱時(shí)間是較長(zhǎng)的情況（如金屬熔冶等）。現(xiàn)在不論是手動(dòng)抑自動(dòng)控制，都是控制發(fā)電機(jī)的激磁電流。

自動(dòng)電壓控制的方法亦有多種，有的用機(jī)械方法來(lái)控制，依靠小電動(dòng)機(jī)及齒輪等拖動(dòng)，并將激磁電流適當(dāng)?shù)亻_大開小。進(jìn)步的方法是用電子學(xué)方法，它的特點(diǎn)是速度很高，它能在整個(gè)負(fù)載范國(guó)內(nèi)把端電壓保持在1%的變動(dòng)之內(nèi)。

控制的速度反應(yīng)亦與激磁電路的時(shí)間常數(shù)有關(guān)，如前邊的異極發(fā)電機(jī)反應(yīng)鞍快，單極發(fā)電機(jī)則反應(yīng)較慢。原來(lái)激磁電流的增減，雖然在一定范圍內(nèi)影響發(fā)電機(jī)輸出電壓的大小，但這中間尚有反應(yīng)時(shí)間快慢的問(wèn)題；即單極發(fā)電機(jī)在激磁電流變動(dòng)時(shí)，它控制輸出電壓的時(shí)間，慢于異極發(fā)電機(jī)。^[3]