Varje modernt fordon är utrustat med en elektrisk generator som genererar ström för driften av det elektriska systemet ombord och alla dess enheter.En av huvuddelarna i generatorn är den fasta statorn.Läs om vad en generatorstator är, hur den fungerar och fungerar i den här artikeln.
Syftet med generatorns stator
I moderna bilar och andra fordon används synkrona trefasgeneratorer med självmagnetisering.En typisk generator består av en fast stator fixerad i ett hus, en rötor med en magnetiseringslindning, en borstenhet (som ger ström till fältlindningen) och en likriktarenhet.Alla delar är sammansatta till en relativt kompakt design, som är monterad på motorn och har en remdrift från vevaxeln.
Statorn är en fast del av en bilgenerator som bär en fungerande lindning.Under driften av generatorn är det i statorlindningarna som en elektrisk ström uppstår, som omvandlas (likriktas) och matas in i nätverket ombord.
Generatorstatorn har flera funktioner:
• Har en arbetslindning i vilken en elektrisk ström genereras;
• Utför funktionen av en kroppsdel för att rymma arbetslindningen;
• Spelar rollen som en magnetisk krets för att öka induktansen hos arbetslindningen och den korrekta fördelningen av magnetfältslinjer;
• Fungerar som kylfläns - tar bort överskottsvärme från värmelindningar.
Alla statorer har i huvudsak samma design och skiljer sig inte åt i en mängd olika typer.
Generator stator design
Strukturellt består statorn av tre huvuddelar:
• Ringkärna;
• Arbetslindning (lindningar);
• Isolering av lindningar.
Kärnan är sammansatt av järnringplattor med spår på insidan.Ett paket bildas av plattorna, strukturens styvhet och soliditet ges genom svetsning eller nitning.I kärnan är spår gjorda för att lägga lindningarna, och varje utsprång är ett ok (kärna) för lindningsvarven.Kärnan är sammansatt av plattor med en tjocklek på 0,8-1 mm, gjorda av speciella kvaliteter av järn eller ferrolegeringar med en viss magnetisk permeabilitet.Det kan finnas fenor på utsidan av statorn för att förbättra värmeavledningen, samt olika spår eller urtag för att docka med generatorhuset.
Trefasgeneratorer använder tre lindningar, en per fas.Varje lindning är gjord av kopparisolerad tråd med stort tvärsnitt (med en diameter på 0,9 till 2 mm eller mer), som placeras i en viss ordning i kärnans spår.Lindningarna har terminaler från vilka växelström tas bort, vanligtvis är antalet stift tre eller fyra, men det finns statorer med sex terminaler (var och en av de tre lindningarna har sina egna terminaler för att göra anslutningar av en eller annan typ).
I kärnans spår finns ett isolerande material som skyddar trådens isolering från skador.I vissa typer av statorer kan också isolerande kilar sättas in i spåren, som dessutom fungerar som en fixator för lindningsvarven.Statorenheten kan dessutom impregneras med epoxihartser eller lacker, vilket säkerställer strukturens integritet (förhindrar svängskiften) och förbättrar dess elektriska isoleringsegenskaper.
Statorn är stadigt monterad i generatorhuset och idag är den vanligaste designen där statorkärnan fungerar som en kroppsdel.Detta implementeras enkelt: statorn kläms fast mellan två kåpor på generatorhuset, som är åtdragna med dubbar - en sådan "smörgås" gör att du kan skapa kompakta konstruktioner med effektiv kylning och enkelt underhåll.Designen är också populär, där statorn kombineras med generatorns främre kåpa, och bakstycket är avtagbart och ger tillgång till rotorn, statorn och andra delar.
Typer och egenskaper hos statorer
Generatorernas statorer skiljer sig åt i spårens antal och form, schemat för att lägga lindningarna i spåren, kopplingsschemat för lindningarna och de elektriska egenskaperna.
Enligt antalet spår för lindningarnas varv är statorer av två typer:
• Med 18 platser;
• Med 36 platser.
Idag är designen med 36 platser den vanligaste, eftersom den ger bättre elektrisk prestanda.Generatorer med statorer med 18 spår idag kan hittas på vissa inhemska bilar av tidiga utgåvor.
Beroende på formen på spåren är statorer av tre typer:
• Med öppna spår - spår med rektangulärt tvärsnitt kräver de ytterligare fixering av lindningsvarven;
• Med halvslutna (kilformade) spår - spåren är avsmalnande uppåt, så lindningsspolarna fixeras genom att sätta in isolerande kilar eller kambrickor (PVC-rör);
• Med halvslutna spår för lindningar med enkelvarvsspolar - spåren har ett komplext tvärsnitt för att lägga ett eller två varv av tråd med stor diameter eller tråd i form av ett brett band.
Enligt lindningsläggningsschemat är statorer av tre typer:
• Med en slinga (slingfördelad) krets - tråden i varje lindning placeras i kärnans spår med slingor (vanligtvis läggs ett varv i steg om två spår, varven på den andra och tredje lindningen placeras i dessa spår - så att lindningarna får den växling som krävs för att generera en trefas växelström);
• Med en vågkoncentrerad krets - tråden i varje lindning placeras i spåren i vågor, förbi dem från ena sidan till den andra, och i varje spår finns två varv av en lindning riktad i en riktning;
• Med en vågfördelad krets - tråden läggs också i vågor, men varven på en lindning i spåren är riktade i olika riktningar.
För alla typer av stapling har varje lindning sex varv fördelade över kärnan.
Oavsett metoden för att lägga tråden finns det två scheman för att ansluta lindningarna:
• "Stjärna" - i detta fall är lindningarna parallellkopplade (ändarna på alla tre lindningarna är anslutna till en (noll) punkt, och deras initiala terminaler är fria);
• "Triangel" - i detta fall är lindningarna anslutna i serie (början av en lindning med slutet av den andra).
Vid anslutning av lindningarna med en "stjärna" observeras en högre ström, denna krets används på generatorer med en effekt på högst 1000 watt, som fungerar effektivt vid låga hastigheter.När du ansluter lindningarna med en "triangel" reduceras strömmen (1,7 gånger i förhållande till "stjärnan"), men generatorer med ett sådant anslutningsschema fungerar bättre vid höga effekter, och en ledare med ett mindre tvärsnitt kan vara används för sina lindningar.
Ofta, istället för en "triangel", används en "dubbelstjärna" -krets, i vilket fall statorn inte ska ha tre, utan sex lindningar - tre lindningar är anslutna med en "stjärna" och två "stjärnor" är anslutna till belastningen parallellt.
När det gäller prestanda, för statorer, är det viktigaste märkspänningen, effekten och märkströmmen i lindningarna.Enligt den nominella spänningen är statorer (och generatorer) indelade i två grupper:
• Med en lindningsspänning på 14 V - för fordon med en nätspänning ombord på 12 V;
• Med en spänning i lindningarna på 28 V - för utrustning med en inbyggd nätverksspänning på 24 V.
Generatorn producerar en högre spänning, eftersom ett spänningsfall oundvikligen inträffar i likriktaren och stabilisatorn, och vid ingången till elnätet ombord observeras redan en normal spänning på 12 eller 24 V.
De flesta generatorer för bilar, traktorer, bussar och annan utrustning har en märkström på 20 till 60 A, 30-35 A räcker för bilar, 50-60 A för lastbilar, generatorer med en ström på upp till 150 A eller mer produceras för tung utrustning.
Arbetsprincip för generatorstator
Funktionen av statorn och hela generatorn är baserad på fenomenet elektromagnetisk induktion - förekomsten av ström i en ledare som rör sig i ett magnetfält eller vilar i ett växlande magnetfält.I bilgeneratorer används den andra principen - ledaren där strömmen uppstår är i vila och magnetfältet förändras ständigt (roterar).
När motorn startar börjar generatorrotorn att rotera, samtidigt tillförs spänning från batteriet till dess spännande lindning.Rotorn har en flerpolig stålkärna, som, när ström tillförs lindningen, blir en elektromagnet, respektive den roterande rotorn skapar ett alternerande magnetfält.Fältlinjerna i detta fält skär statorn runt rotorn.Statorkärnan fördelar magnetfältet på ett visst sätt, dess kraftlinjer korsar arbetslindningarnas varv - på grund av elektromagnetisk induktion genereras en ström i dem, som tas bort från lindningens terminaler, kommer in i likriktaren, stabilisator och nätverket ombord.
Med en ökning av motorvarvtalet matas en del av strömmen från statorns arbetslindning till rotorfältlindningen - så generatorn går in i självexciteringsläge och behöver inte längre en strömkälla från tredje part.
Under drift upplever generatorns stator uppvärmning och elektriska belastningar, och den är också utsatt för negativ miljöpåverkan.Med tiden kan detta leda till försämring av isoleringen mellan lindningarna och elektriskt haveri.I det här fallet måste statorn repareras eller helt bytas ut.Med regelbundet underhåll och snabb byte av statorn kommer generatorn att fungera pålitligt och stabilt förse bilen med elektrisk energi.
Posttid: 2023-aug-24