一、三諧勵磁發電原理
1．空載自勵建壓
一般情況下，使用過的發電機轉子磁極L1L2?？偸谴嬖谝欢ǖ氖４湃鐖D1，其中含有三次諧波磁場。當原動機驅動轉子時，剩磁切割定子中的三諾繞組S1S2，使之感應出三次諧波電勢，經單相橋式整流（D1～D4）成直流IL送入人L1L2，從而加強了主磁場及三諧磁場，于是使S1S2中又感應出較大的三諧電勢，由它提供增大了的電流IL進一步加強主磁場，如此反復循環，使主磁場不斷加強，S1S2所提供的勵磁電流IL不斷上升，發電機定于中的主繞組產生感應電勢EF隨之上升。但在L增長過程中，三諧繞組S1S2內部阻抗壓降不斷增加，該路逐漸飽和，三諧分量逐漸下降，阻止EF及IL繼續上升。當上述兩個相反的過程平衡時，EF即穩定不變，發電機空載電壓UE建立．為了易于建壓，起勵前應將磁場變阻器R調至最小位置；但為了防止過電壓，升壓過程中，應增大R，使U0達到空載額定值。
2．單機運行時的恒壓原理
三次諧波勵磁的發電機帶負載運行時，勵磁電流IL含有兩個分量：空載分量I0及復勵分量I3I3由三諧主磁場產生，其值取決于電機磁路結構；I3由負載電流電樞反應三諧磁場產生，其值不僅與磁路有關，而且與負載電流IF及功率因數cosφ密切相關。因為感性負載電流的電樞反應三諧磁場對三諧主磁場有助磁作用，發電機負載電流IF一般為R－L性，當IF增時，電樞反應基波磁場削弱基波主磁場，使發電機輸出電壓幾下降；當不考慮鐵芯飽和影響時，IF直軸電樞反應三諧磁場產生復勵分量I3，加強三諧主磁場，又使發電機輸出電壓見上升。當IF越大，cosφ越低，直軸電樞反應基波分量的去磁作用愈強。使UF更加下降；但直軸電樞反應三諧分量的助磁作用也愈大，又使UF更為升高。當設計使得在額定UF及cosφ，上述兩相反作用平衡時，保持UF為額定值，即相復勵恒壓特性。它使發電機單機運行的調壓率一般為5～8％，在負載突變的動態過程中，能自動維持UF于一定水平。
二、三諧發電機并網出現的問題
三次諧波勵磁發電機組在單機運行時比較穩定，當與大電網并聯時，由于過強的相復勵正反饋作用，會出現運行不穩定甚至并不上網的現象．
（一）當機組并入電網瞬間，發電機空載電勢低于電網電壓Uc，并網后發電機電壓 UF等于UC，此時發電機發出容性無動電流，由于此電流直軸電樞反應三次諧波磁場的去磁作用，使勵磁電流IL減小，隨之發電機電勢降低，從而出現向電網吸收無功現象，在過度欠勵狀態下，容易發生有功及無功振蕩，甚至解列。因此如電網電壓Uc偏高，為避免發電機過度欠勵，必須降低發電機的有功出力，以維持它與電網的并聯運行。
（二）若當機組并入電網前瞬間，U0高于Uc，并網后UF等于Uc，此時發電機發出感性無功電流，處于過勵狀態，由于該電流直軸電樞反應三次諧波磁場的助磁作用，使勵孩電流IL增大，發電機電勢隨之更高，如此循環從而出現搶發無功現象，情況嚴重時，可能引起發電機過我發熱。當機組之間并列或并入小電網運行時，由于本機搶發無功，其余機組吸收無功，使機組間出現無功環流，導致發電機過我發熱的不正常運行狀況。
三、改善方法
基、諧波混合勵磁
圖2中基波勵磁電源取自發電機定于出線A及中性N220伏，經 I～2千伏安的行燈變壓器B降壓及橋式整流后，串接于原三諧勵磁回路中，便組成基、諧波混合勵磁。其補償優點是：它的容量穩定可靠，當電網電壓Uc偏高時它的補償增強；當Uc偏低時其補償作用則減弱，使發電機能合理分配無功功率，達到并網穩定運行的目的．
表1為一臺125千瓦機組進行基波補償前后的運行參數比較。
（二）三次諧波繞組并接電容器
如果勵磁功率不足，根據發電機的感性和容性負載分別產生去碰和助磁原理，在三次諧波繞組的出口處并接電容器補償，效果良好。電容器C的決定：先計算三次諧波繞組阻抗：
可計算出C的電容量（做法）。實際應用時，C可由幾組分電容并聯而成，使之根據需要補償程度來調節，電容器的耐壓應高于勵磁電壓．
那打水電．站采用220V4.75UF的電容器后其對比運行參數如表2．
（三）增加升壓變壓器高壓線卷
電網電壓Uc普遍高于額定位，三次諧波勵磁的發電機不僅使上網的無功不足，甚至要從電網吸取部分無功。實踐證明，解決這一問題的有效措施之一是改造變壓器的高壓側線卷。
10千伏級變壓器，一次測高壓為全±5％可調，但當電網電壓Uc一次例偏高10％時，變壓器二次電壓為420伏，高于發電機400伏額定電壓值。為了適應電網運行電壓而維持二次電壓400伏時，可將變壓器一次增加卷數，改原電壓調整率上±5％為±10％改造后分接開關置于＋10%，此時當Uc偏高10％時，發電機運行穩定，調節靈活．
（四）機組出力的合理調節
實踐在明，合理調節發電機組的有功和無功出力，也是確保三次諧波勵磁發電機并網程定運行的有效方法．一般并網的小型水力發電機是帶恒定有功出力運行的，圖3所承是這利工況下，發電機定于電流IF、cosφ即及無功功率Q之間的關系，充分析如下：
1．當并網三條件完全具備時，發電機以準同期方法并入電網，一般發電機定于電流IF為零．但由于并網瞬間電壓差值U=Uc－Ue。
對三諧勵磁的發電機往往產生一不同幅值（L或C性質）的沖擊電流。
2．發電機并網后帶恒定有功出力時；根據調節勵磁電流IL的大小，發電機抽出電流IF、cosφ及無功功率Q均有不相同的對應值．
（1）如果僅增長水輪機的進水開度帶恒定有功出力，而不相應增加勵磁電流IF時，如圖3中的A點，此時cosφ很低，發電機輸出電流IF很大，可能出規定于過我發熱；而另一方面發電機吸取電網無功—Q愈多，以維持轉干旋轉磁場的需要，這種運行工況必須避免．
（2）如增加IF至B點，這時輸出電流IF值最小，而cosφ最高，此時發電機所需無功為自身平衡，不與電網互相交換。
（3）再增大IL至BC區間，IL又呈上升，cosφ則為下降之勢，發電機向電網輸送的無功+Q也愈來愈多。對于并網的小型水電站一般要求運行于BC區間的cosφ=0.8處，此時發電機輸出電流、勵磁電流及出力均處于額定工況。
3．并網運行的發電機，要避免有功和無功出力的突增和災減，以防止發電機功率振蕩而失步．因此無論是調節水輪機進水量或調節勵磁電流的大小時，均應平穩進行．實踐證明這種平穩調節出力的方法是合理的
