目前，我军军事装备中仪器设备用电单、三相混用的情况较为普遍，普通的单相或三相交流发电机组都不能很好地满足需要，单相机组无法给三相设备提供电源，三相机组单相负载能力较差，而且在三相负载不平衡量较大的情况下，三相电压也极不平衡，严重威胁着用电设备及发电机组的安全使用。为了满足部队这一特殊需要，我们设计了单、三相汽油发电机装配汽油发电机组，满足了部队单、三相混用的要求，并最大限度地抑制了三相电压的不平衡量，使各用电器均能安全可靠使用。下面就已通过技术鉴定的8kW单、三相发电机组各项性能指标的设计作一介绍。

　　工作原理根据单、三相交流同步发电机的特殊需要，我们采用性能好、结构简单的电抗分流励磁方式，其电气原理图如。

　　单、三相交流同步发电机电气原理图发电机定子中嵌有一套主绕组，一套副绕组，主绕组输出三相交流电能和单相交流电能，每相绕组的尾端分别与三相分流电抗器的中间抽头M相联接，首端为输出端，副绕组首端分别与电抗器每相一个端头d，相联接，尾端与三相整流桥相联，电抗器各相绕组另一个端头d2联在一起成为中点并向外同步发电机在空载时，当转速达到额定值时，由于转子中有剩磁，故在副绕组中感应出电压，并向转子励磁绕组提供励磁电流4（电压分量），使磁通增强，如此继续下去，就能使电机自励，很快建立空载电压。负载时，依靠电抗器的负载电流分流，其中一部分电流成为转向励磁绕组的励磁电流//i（电流分量），补偿发电机负载时的去磁及压降作用，使转子励磁电流随负载的变化而自动调节，达到恒定端电压的作用。

　　单、三相交流同步发电机设计计算和变通交流同步发电机相同，但应该注意的是单、三相参数的协调及性能指标平衡，因此，需要注意如下几点。

　　由于本电机主要与方舱配套使用，对其体积、重量等指标有较严格的要求，因此电机定子绕组设计必须合理排布，在有限的空间内，使电机出力最大，同时相与相之间的互感系数较小，以减少运行时三相电压不平衡量。最简单直接的方法是将单相、三相绕组均设计成为独立的两套绕组，但这样势必增加电机的体积和重量，运行时操作也比较麻烦，而且无法实现单、三相混用。

　　理想的办法是在三相发电机基础上，将其中一相设计输出相同功率的单相绕组，让该相承受单相负载，这样既节省了材料，又与实际使用情况相符。

　　在设计过程中我们采用了两种方案。

　　方案1：发电机绕组系统见。定子线圈设有两套本相绕组，一套接作三相作为三相绕组，另一套接成单相和三相绕组中匝数较少的一相串联起来。

　　这是一种常规的绕组排列，经试制及相关试验，发现有两点不足，一是由于单相绕组有部分线圈和另外两相空间上同相位，电机运行时，相间互感系数大；二是嵌线工艺复杂，有部分槽嵌有4种绕组，绝表1标记U相V相W相原边匝数584858负边匝数196153196表2实测标准优等品电/工稳态稠整度三杯」2.方案2：发电机绕组系统见。定子线圈只设1套三相绕组，其中一相绕组并绕根数为另外两相的2倍，作为单相绕组。这样绕组排列比较整齐、有规律，由于单相绕组和另外两相在空间上同相位，故相间互感系数小，发电机不平衡运行时，三相电压不平衡量少。该绕组除一相缠绕根数较多以外，其余完全和三相交流同步发电机相同，嵌接线工艺都很简单，绝缘也容易处理，较方案1可节省铜材15%左右，部分槽的槽满率可减少10%左右，经试验验证该方案较为理想。

　　本发电机采用的是电抗分流励磁方式，该系统结构简单，性能优良，但电机单相、三相运行时桥组整流系数和电枢反应均不一样，如完全按。

　　三相设计，则单相运行时，励磁功率不够；如完全按单相设计则三相等待运行时，电阻负载电压过高，必须采取协调平衡措施。我们采取的方法是将电抗器设计成不平衡的电抗器，电抗器两边绕组参数按三相电机设计，中间一相绕组按单相设计，这样既满足了单、三相发电机要求，又使电机不平衡运行时电压不平衡量较少。具体数据见表1.为了增强电机工艺适应能力，提高电机调压精度，减少电压冷热态偏差，我们在励磁系统中增设一个自动电压调节器，由于本电机需单、三相运行，因此测量信号只能取单相相电压，而单相电压谐波含量较多（含了次谐波），特别是单相运行时更为严重，致使调节器调压精度不高，一般只能达到7%~10%，不能满足战技要求，必须增加补偿装置。但由于单、三相运行时电流变化较大，用负载电流作为反馈信号不适合，只能用电机励磁电压作为反馈信号，我们在单相电压调节器测量回路中，增设了一个反映励磁电压大小的反馈信号，利用光耦隔离，达到了要求，其具体线路见。

　　样机经寒区、热区、可靠性及部队使用试验，并经国家内燃机电站质检中心检测表明，各项性能指标均达到了设计要求，具体指标及质量分等见表2.单、三相汽油发电机组既可单独输出单、三相交流电，又可同时输出单、三相交流电。用电设备单、三相混用情况不仅在部队中存在，而且在施工现场等民用场所也普通存在，它的开发成功，填补了国内空白，具有广泛的推广价值，目前已为工程车等产品配套500余台，其独特的功能，极大地满足了部队使用需要，深受使用部队的欢迎。