Hvert moderne kjøretøy er utstyrt med en elektrisk generator som genererer strøm for driften av det elektriske systemet ombord og alle dets enheter.En av hoveddelene til generatoren er den faste statoren.Les om hva en generatorstator er, hvordan den fungerer og fungerer i denne artikkelen.
Formål med generatorstatoren
I moderne biler og andre kjøretøy brukes synkrone trefasegeneratorer med selveksitasjon.En typisk generator består av en fast stator festet i et hus, en rotor med en eksitasjonsvikling, en børsteenhet (som gir strøm til feltviklingen) og en likeretterenhet.Alle deler er satt sammen til et relativt kompakt design, som er montert på motoren og har remdrift fra veivakselen.
Statoren er en fast del av en bilgenerator som bærer en fungerende vikling.Under driften av generatoren er det i statorviklingene at det oppstår en elektrisk strøm, som konverteres (korrigeres) og mates inn i nettverket ombord.
Generatorstatoren har flere funksjoner:
• Bærer en arbeidsvikling der det genereres en elektrisk strøm;
• Utfører funksjonen til en kroppsdel for å imøtekomme arbeidsviklingen;
• Spiller rollen som en magnetisk krets for å øke induktansen til arbeidsviklingen og riktig fordeling av magnetiske feltlinjer;
• Fungerer som en kjøleribbe – fjerner overflødig varme fra varmeviklinger.
Alle statorer har i hovedsak samme design og skiller seg ikke i en rekke typer.
Generator stator design
Strukturelt består statoren av tre hoveddeler:
• Ringkjerne;
• Arbeidsvikling (viklinger);
• Isolering av viklinger.
Kjernen er satt sammen av jernringplater med spor på innsiden.En pakke er dannet av platene, stivheten og soliditeten til strukturen er gitt ved sveising eller nagling.I kjernen er det laget spor for å legge viklingene, og hvert fremspring er et åk (kjerne) for viklingssvingene.Kjernen er satt sammen av plater med en tykkelse på 0,8-1 mm, laget av spesielle kvaliteter av jern eller ferrolegeringer med en viss magnetisk permeabilitet.Det kan være finner på utsiden av statoren for å forbedre varmeavledningen, samt ulike spor eller utsparinger for å koble til generatorhuset.
Trefasegeneratorer bruker tre viklinger, en per fase.Hver vikling er laget av kobberisolert ledning med stort tverrsnitt (med en diameter på 0,9 til 2 mm eller mer), som er plassert i en viss rekkefølge i sporene i kjernen.Viklingene har terminaler som vekselstrøm fjernes fra, vanligvis er antall pinner tre eller fire, men det er statorer med seks terminaler (hver av de tre viklingene har sine egne terminaler for å lage tilkoblinger av en eller annen type).
I sporene i kjernen er det et isolasjonsmateriale som beskytter isolasjonen til ledningen mot skade.I noen typer statorer kan også isolerende kiler settes inn i sporene, som i tillegg fungerer som en fiksator for viklingssvingene.Statorenheten kan i tillegg impregneres med epoksyharpiks eller lakk, noe som sikrer integriteten til strukturen (hindrer svingninger) og forbedrer dens elektriske isolasjonsegenskaper.
Statoren er stivt montert i generatorhuset, og i dag er det mest brukte designet hvor statorkjernen fungerer som en kroppsdel.Dette implementeres enkelt: Statoren klemmes fast mellom to deksler på generatorhuset, som er strammet med bolter - en slik "sandwich" lar deg lage kompakte design med effektiv kjøling og enkelt vedlikehold.Designet er også populært, der statoren er kombinert med frontdekselet til generatoren, og bakdekselet er avtagbart og gir tilgang til rotoren, statoren og andre deler.
Typer og egenskaper for statorer
Generatorenes statorer er forskjellige i antall og form på sporene, ordningen med å legge viklingene i sporene, koblingsskjemaet til viklingene og de elektriske egenskapene.
I henhold til antall spor for svingene til viklingene, er statorer av to typer:
• Med 18 spor;
• Med 36 spor.
I dag er 36-sporsdesignet det mest brukte, da det gir bedre elektrisk ytelse.Generatorer med statorer med 18 spor i dag kan finnes på noen innenlandsbiler med tidlige utgivelser.
I henhold til formen på sporene er statorer av tre typer:
• Med åpne spor - spor med rektangulært tverrsnitt krever de ekstra fiksering av viklingssvingene;
• Med halvlukkede (kileformede) spor - sporene er avsmalnet oppover, slik at viklingsspolene festes ved å sette inn isolerende kiler eller kambrikker (PVC-rør);
• Med semi-lukkede spor for viklinger med enkeltsveis spoler - sporene har et komplekst tverrsnitt for å legge en eller to omdreininger med ledning med stor diameter eller ledning i form av et bredt bånd.
I henhold til viklingsleggingsskjemaet er statorer av tre typer:
• Med en sløyfe (sløyfefordelt) krets - ledningen til hver vikling plasseres i sporene i kjernen med løkker (vanligvis legges en omdreining i trinn på to spor, svingene til den andre og tredje viklingen plasseres i disse sporene - slik at viklingene får skiftet som er nødvendig for å generere en trefaset vekselstrøm);
• Med en bølgekonsentrert krets - ledningen til hver vikling er plassert i sporene i bølger, omgår dem fra den ene siden til den andre, og i hvert spor er det to omdreininger av en vikling rettet i en retning;
• Med en bølgefordelt krets - ledningen legges også i bølger, men svingene til en vikling i sporene er rettet i forskjellige retninger.
For enhver type stabling har hver vikling seks omdreininger fordelt over kjernen.
Uavhengig av metoden for å legge ledningen, er det to ordninger for tilkobling av viklingene:
• "Star" - i dette tilfellet er viklingene koblet parallelt (endene av alle tre viklingene er koblet til ett (null) punkt, og deres første terminaler er ledige);
• "Trekant" - i dette tilfellet er viklingene koblet i serie (begynnelsen av en vikling med enden av den andre).
Når du kobler viklingene til en "stjerne", observeres en høyere strøm, denne kretsen brukes på generatorer med en effekt på ikke mer enn 1000 watt, som fungerer effektivt ved lave hastigheter.Når du kobler viklingene med en "trekant", reduseres strømmen (1,7 ganger i forhold til "stjernen"), men generatorer med et slikt koblingsskjema fungerer bedre ved høye effekter, og en leder med et mindre tverrsnitt kan være brukes til viklingene deres.
Ofte, i stedet for en "trekant", brukes en "dobbeltstjerne"-krets, i så fall skal statoren ikke ha tre, men seks viklinger - tre viklinger er forbundet med en "stjerne", og to "stjerner" er koblet til belastningen parallelt.
Når det gjelder ytelse, for statorer, er det viktigste merkespenningen, kraften og nominell strøm i viklingene.I henhold til den nominelle spenningen er statorer (og generatorer) delt inn i to grupper:
• Med en viklingsspenning på 14 V - for kjøretøy med en ombordnettspenning på 12 V;
• Med en spenning i viklingene på 28 V - for utstyr med en innebygd nettverksspenning på 24 V.
Generatoren produserer en høyere spenning, siden det uunngåelig oppstår et spenningsfall i likeretteren og stabilisatoren, og ved inngangen til strømnettet ombord, observeres allerede en normal spenning på 12 eller 24 V.
De fleste generatorer for biler, traktorer, busser og annet utstyr har en merkestrøm på 20 til 60 A, 30-35 A er nok for biler, 50-60 A for lastebiler, generatorer med strøm på opptil 150 eller mer produseres for tungt utstyr.
Arbeidsprinsipp for Generator Stator
Driften av statoren og hele generatoren er basert på fenomenet elektromagnetisk induksjon - forekomsten av strøm i en leder som beveger seg i et magnetfelt eller hviler i et vekslende magnetfelt.I bilgeneratorer brukes det andre prinsippet - lederen der strømmen oppstår er i ro, og magnetfeltet endrer seg konstant (roterer).
Når motoren starter, begynner generatorrotoren å rotere, samtidig tilføres spenning fra batteriet til dens spennende vikling.Rotoren har en flerpolet stålkjerne, som når strøm påføres viklingen blir henholdsvis en elektromagnet, den roterende rotoren skaper et vekslende magnetfelt.Feltlinjene til dette feltet skjærer statoren som ligger rundt rotoren.Statorkjernen fordeler magnetfeltet på en bestemt måte, kraftlinjene krysser svingene til arbeidsviklingene - på grunn av elektromagnetisk induksjon genereres en strøm i dem, som fjernes fra viklingens terminaler, kommer inn i likeretteren, stabilisator og nettverket om bord.
Med en økning i motorhastigheten blir en del av strømmen fra statorens arbeidsvikling matet til rotorfeltviklingen - så generatoren går inn i selveksitasjonsmodus og trenger ikke lenger en tredjeparts strømkilde.
Under drift opplever statoren til generatoren oppvarming og elektriske belastninger, og den er også utsatt for negative miljøpåvirkninger.Over tid kan dette føre til forringelse av isolasjonen mellom viklingene og elektrisk havari.I dette tilfellet må statoren repareres eller erstattes fullstendig.Med regelmessig vedlikehold og rettidig utskifting av statoren, vil generatoren tjene pålitelig og stabilt forsyne bilen med elektrisk energi.
Innleggstid: 24. august 2023