高频发电机（high frequency generator），这是一种原理上与一般工业发电机相同的发电机，只是由予结构上的特殊设计，使所得出的交流电的频率可达到超声频的范围。由于它结构牢固，工作可靠，恒压输出，故对获得大功率超声波来说，这是一种比较好的交流电能源。

高频发电机实际上这是一个转速高、频率高、电压高的交流发电机。它的频率特性亦和汞弧管变换器一样，不能到达很高的频带。不过它的电源容量可以很大，例如1000周的功率在1000瓦以上的也很普遍，中小型的亦有数十数百瓦。这类发电机大都适用于金属冶炼工业方面。

发电机的发电原理如图1所示。

1）在发电机内部有一个由发动机带动转子（旋转磁场）。

2）旋转磁场外有一个定子绕组，绕组有三组线圈（三相绕组），三相绕组彼此相隔120°。

3）当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组切割磁感线（或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生变化）而产生电动势。

①定子三相绕组感生电动势的大小为

em = Emsinωt =EΦsinωt

ev = Emsin（ωt -2/3π）=EΦsin（ωt -2/3π）

ew =Emsin（ωt+2/3π）=EΦsin（ωt+2/3π）

式中Em——每相电动势的最大值；ω——电刷角速度。

②定子每相电动势的有效值为Eφ=Em/（）=4.44KfNΦ

③交流电动势波形如图2所示，由图2可见，交流电动势的幅值是发电机转速的函数。因此，当转速凡变化时，三相电动势的波形为变频率、变幅值的交流波形。

4）定子三相绕组的接法：定子三相绕组的接法有星形和三角形两种。

①星形接法：星形接法是每相绕组都有一根线头都接至公共接点，另外三根线头分叉成丫形，故也称为丫形接法。星形接法的优点是低速发电性能好，所以目前多数车用发电机多采用星形接法。

②三角形接法：三角形接法是三相绕组的首尾线头彼此相接，就像三角形，所以称为三角形接法。其优点是发电机内部损失小，高转速时能产生较大的输出电流，因而主要用在高转速时有高输出的交流发电机上，如神龙富康轿车等。三角形接法的缺点是低转速时输出的电压较低。

只有频率不超过1000Hz、功率不小于500千伏安的高频发电机才能根据具有凸极转子励磁的同步发电机的制造原理来制造。当功率更小和频率更高时，由于转子上相邻磁极间的间隙过小，所以使用这种结构的可能性就受到了限制。因而难以将励磁绕组放入转子内。

感应发电机与标准同步发电机不同，它并不受上述的限制。标准同步发电机阿的励磁绕组和工作绕组绕在电机的不同部分上，一个绕在定子上，另一个绕在转子上，这样，当电机运转时，两绕组就相对地位移；在感应发电机内的这两绕组之间是永远没有相对运动的，通常把它们放在定子上，而在转子上是不放任何绕组的。

感应发电机的结构式样有多种。首先可根据励磁绕组放置的位置不同，将它们分为两类。第一类：励磁绕组放在定子槽内，并且它们不环绕转子的轴线，这类称为分段磁路式。励磁绕组所产生的磁通跨越两段之间而成闭合回路，如图3所示。沿定子内表面一周极性的改变次数相当于定子励磁绕组槽的数目，在这种情况下，每一段即是一极。这种发电机的转子是用0.2～0.35公厘厚的电机矽钢片叠成。

第二类：发电机的励磁绕组是成环状绕着转子的轴线，故可称为环形磁路式。这类发电机一般是由两个或数个用纲片叠戍的定子采且成，并压入钢或铸铁制的实心体壳内。转子通常是用一整块钢制成，转子的周圈沿轴向铣成许多槽；有时为了减少同空气的摩擦，再用非磁性材料（如铅）把槽填满。环形励磁绕组是放在两定子之间的缝隙内。在此情况下，激励磁通从一个定子通过转子和外壳到另一个定子而闭合。每个定子周围内表面的极性总是不变的，并且相邻两定子的极性总是相反。

感应发电机转子的表面为齿状。转子齿顶的宽度约为齿距的40%。齿间凹槽的底常成圆形，槽深一般不超过槽宽。

用发电机来作为高频电源，若与其它的几种高频电源器来比较，则它在某些性质上有很大的不同。同时高频

发电机与普通交流发电机，亦因要求与目的之不同，决不能简单地混为一谈。现在扼要地把高频发电机的几个主要特征说明 如下。

一、串联电容器的效果

高频发电机有相当大的电枢感抗，因此，如果不加纠正的话，则在负载加上时，端电压将发生大量下降的后果，从而不能把相当的输出电功率加在负载上面。通常可按图4（甲）的办法，在负载R与发电机巨之同串接一个电容器C，这电容器就有抵消部分电根威抗的效果。如果所串联电容器的容抗（XC）相等于电枢绕组感抗（XL），即XC=XL，事实上像串联谐振电路，负载可当作纯粹的电阻看待了。

二、发生电压的计算

把图4（乙）的定子与转子排列法拉平后印成图5，图5中（甲）是定子，（乙）是转子，（丙）是分布在隙口同磁通波形，（丁）是定子绕组。图5中的地位表示转子的齿恰在定子的两个槽口之间，故此时磁通量亦最强。由图5可知，嵌在定子槽中的电线圈，发生作用的只是它的两边。所以，电枢线圈的感应电压显然是由于在这两边的导体割切磁通而发生的；这感应电压关系到达部分导体的长度（l，m）与磁通密度（B，Wb）及相关的运行速度（v，m/s），并总保持在导体与磁场互成90度角上。电压e的计算公式是：

e=Blv×10-8（V）

从上式可以看出，无论定子绕圈的导体在磁通中掠过，或是匝连导体的磁通密度变化，都可以得到成应电压e的结果。在这种感体式发电机上，如图5（丙）所示，隙口间磁通强度分布是由“B最小到B最大”作循环起伏形式的变化。当转子移动时（转子在定子下掠过），定子导体所割切的磁通波形将随转子所在的位置不同而变化，不过定子的槽口是半封闭的，所以这种变化并不太大。

磁通割切定子线圈导体的变化是介于B最大与B最小之间，可注意的，这里并不是磁通方向的变换。因此一个单匝线圈绕在一定子齿上时，它的两边即在两个槽口中，它所产生的总电压将是两边所生电压之差。第一边线圈的最高电压：e1 = Bmaxlv×10-8（V）

在这一瞬时的第二边族图的最低电压：e2 = Bminlv×10-8（V）

三、高频发电机的电压控制

由于感体式高频发电机含有较高的电枢感抗，所以一经负载就发生很大的端电压变动。为了减少这种变动，所以常用串联电容器，有的时候还用自动电压调整器，使在变动负载时，端电压能够保持在一定常值。在有些场合，就是用普通的手动控制亦够应付了，这是指负载是单一的、又加热时间是较长的情况（如金属熔冶等）。现在不论是手动抑自动控制，都是控制发电机的激磁电流。

自动电压控制的方法亦有多种，有的用机械方法来控制，依靠小电动机及齿轮等拖动，并将激磁电流适当地开大开小。进步的方法是用电子学方法，它的特点是速度很高，它能在整个负载范国内把端电压保持在1%的变动之内。

控制的速度反应亦与激磁电路的时间常数有关，如前边的异极发电机反应鞍快，单极发电机则反应较慢。原来激磁电流的增减，虽然在一定范围内影响发电机输出电压的大小，但这中间尚有反应时间快慢的问题；即单极发电机在激磁电流变动时，它控制输出电压的时间，慢于异极发电机。