凸极同步发电机的主磁极励磁绕组为集中式绕组，因而在空载时，其主极在空间的磁势分布为一矩形波。
由于极靴下气隙不均匀，因而主磁场呈平顶波波，如图12-46所示。
按照傅里叶级数可知，平顶波可分解为基波和一系列奇次谱波，其中三次谐波含量最大。
由于三次谐波磁场极距为基波磁场极距的1/3，即φ3=1/3φ1。
因此要使谐波绕组获得三次谐波电势，必需使谐波绕组的安插与三次谐波磁场相对应，即谐波绕组的节距应为基波绕组的1/3，每个主极下由三个线圈反向串联组成一个线圈组。
如图12-47所示。
交流同步发电机三次谐波绕组对主磁场的基波分量Bo1而言，每个线圈对应边相差60”电角度，空间电势之间也依次相差60°电角度，按照图12-47(b)所示的正标的目的和基波电势相量图可知，E1=E11一E12+E13=0，即在一一个基波极距内，谐波绕组的电势为零。
同步发电机三次谐波绕组对主磁场的谐波分量Bo3而言，每一个线圈对应边相差180电角度，由图12-47(c)可知，E31-E32+E33=3E31，即在一个基波极距内绕组中感应的三次谐波电势为最大。
此三次谐波经整流后，作为同步发电机的励磁电源。
