Κάθε σύγχρονο όχημα είναι εξοπλισμένο με ηλεκτρική γεννήτρια που παράγει ρεύμα για τη λειτουργία του εποχούμενου ηλεκτρικού συστήματος και όλων των συσκευών του.Ένα από τα κύρια μέρη της γεννήτριας είναι ο σταθερός στάτορας.Διαβάστε τι είναι ο στάτορας γεννήτριας, πώς λειτουργεί και λειτουργεί σε αυτό το άρθρο.
Σκοπός του στάτορα της γεννήτριας
Στα σύγχρονα αυτοκίνητα και άλλα οχήματα, χρησιμοποιούνται σύγχρονοι τριφασικοί εναλλάκτες με αυτοδιέγερση.Μια τυπική γεννήτρια αποτελείται από έναν σταθερό στάτορα στερεωμένο σε ένα περίβλημα, έναν ρότορα με περιέλιξη διέγερσης, ένα συγκρότημα βούρτσας (που παρέχει ρεύμα στην περιέλιξη πεδίου) και μια μονάδα ανορθωτή.Όλα τα μέρη συναρμολογούνται σε ένα σχετικά συμπαγές σχέδιο, το οποίο είναι τοποθετημένο στον κινητήρα και έχει κίνηση ιμάντα από τον στροφαλοφόρο άξονα.
Ο στάτορας είναι ένα σταθερό μέρος ενός εναλλάκτη αυτοκινήτου που φέρει μια λειτουργική περιέλιξη.Κατά τη λειτουργία της γεννήτριας, στις περιελίξεις του στάτη προκύπτει ένα ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο μετατρέπεται (διορθώνεται) και τροφοδοτείται στο ενσωματωμένο δίκτυο.
Ο στάτορας γεννήτριας έχει διάφορες λειτουργίες:
• Φέρει ένα λειτουργικό τύλιγμα στο οποίο παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα.
• Εκτελεί τη λειτουργία ενός μέρους του σώματος για την υποδοχή της περιέλιξης εργασίας.
• Παίζει το ρόλο ενός μαγνητικού κυκλώματος για την αύξηση της αυτεπαγωγής της περιέλιξης εργασίας και τη σωστή κατανομή των γραμμών μαγνητικού πεδίου.
• Λειτουργεί ως ψύκτρα - αφαιρεί την υπερβολική θερμότητα από τις περιελίξεις θέρμανσης.
Όλοι οι στάτορες έχουν ουσιαστικά τον ίδιο σχεδιασμό και δεν διαφέρουν σε ποικιλία τύπων.
Σχεδιασμός στάτορα γεννήτριας
Δομικά, ο στάτορας αποτελείται από τρία κύρια μέρη:
• Πυρήνας δακτυλίου.
• Περιέλιξη εργασίας (περιελίξεις).
• Μόνωση περιελίξεων.
Ο πυρήνας συναρμολογείται από σιδερένιες πλάκες δακτυλίου με αυλακώσεις στο εσωτερικό.Από τις πλάκες σχηματίζεται ένα πακέτο, η ακαμψία και η στερεότητα της κατασκευής δίνεται με συγκόλληση ή πριτσίνωμα.Στον πυρήνα γίνονται αυλακώσεις για την τοποθέτηση των περιελίξεων και κάθε προεξοχή είναι ένας ζυγός (πυρήνας) για τις στροφές περιέλιξης.Ο πυρήνας συναρμολογείται από πλάκες πάχους 0,8-1 mm, κατασκευασμένες από ειδικές ποιότητες σιδήρου ή σιδηροκράματα με συγκεκριμένη μαγνητική διαπερατότητα.Μπορεί να υπάρχουν πτερύγια στο εξωτερικό του στάτορα για τη βελτίωση της απαγωγής θερμότητας, καθώς και διάφορες αυλακώσεις ή εσοχές για σύνδεση με το περίβλημα της γεννήτριας.
Οι τριφασικές γεννήτριες χρησιμοποιούν τρεις περιελίξεις, μία ανά φάση.Κάθε τύλιγμα είναι κατασκευασμένο από μονωμένο χάλκινο σύρμα μεγάλης διατομής (με διάμετρο 0,9 έως 2 mm ή περισσότερο), το οποίο τοποθετείται με συγκεκριμένη σειρά στις αυλακώσεις του πυρήνα.Οι περιελίξεις έχουν ακροδέκτες από τους οποίους αφαιρείται το εναλλασσόμενο ρεύμα, συνήθως ο αριθμός των ακίδων είναι τρεις ή τέσσερις, αλλά υπάρχουν στάτορες με έξι ακροδέκτες (κάθε μία από τις τρεις περιελίξεις έχει τους δικούς της ακροδέκτες για την πραγματοποίηση συνδέσεων του ενός ή του άλλου τύπου).
Στις αυλακώσεις του πυρήνα υπάρχει μονωτικό υλικό που προστατεύει τη μόνωση του σύρματος από ζημιές.Επίσης, σε ορισμένους τύπους στάτη, μπορούν να εισαχθούν μονωτικές σφήνες στις αυλακώσεις, οι οποίες επιπλέον λειτουργούν ως στερέωσης για τις στροφές περιελίξεων.Το συγκρότημα στάτορα μπορεί επιπλέον να εμποτιστεί με εποξειδικές ρητίνες ή βερνίκια, γεγονός που διασφαλίζει την ακεραιότητα της δομής (αποτρέπει τη μετατόπιση των στροφών) και βελτιώνει τις ηλεκτρικές μονωτικές του ιδιότητες.
Ο στάτορας είναι στερεωμένος άκαμπτα στο περίβλημα της γεννήτριας και σήμερα ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος σχεδιασμός είναι ο πυρήνας του στάτορα να λειτουργεί ως μέρος του σώματος.Αυτό υλοποιείται απλά: ο στάτορας συσφίγγεται μεταξύ δύο καλυμμάτων του περιβλήματος της γεννήτριας, τα οποία σφίγγονται με καρφιά - ένα τέτοιο "σάντουιτς" σας επιτρέπει να δημιουργήσετε συμπαγή σχέδια με αποτελεσματική ψύξη και ευκολία συντήρησης.Ο σχεδιασμός είναι επίσης δημοφιλής, στον οποίο ο στάτορας συνδυάζεται με το μπροστινό κάλυμμα της γεννήτριας και το πίσω κάλυμμα είναι αφαιρούμενο και παρέχει πρόσβαση στον ρότορα, τον στάτορα και άλλα μέρη.
Τύποι και χαρακτηριστικά στάτορες
Οι στάτορες των γεννητριών διαφέρουν ως προς τον αριθμό και το σχήμα των αυλακώσεων, το σχέδιο τοποθέτησης των περιελίξεων στις αυλακώσεις, το διάγραμμα καλωδίωσης των περιελίξεων και τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά.
Σύμφωνα με τον αριθμό των αυλακώσεων για τις στροφές των περιελίξεων, οι στάτορες είναι δύο τύπων:
• Με 18 υποδοχές.
• Με 36 υποδοχές.
Σήμερα, η σχεδίαση 36 θέσεων είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη, καθώς παρέχει καλύτερη ηλεκτρική απόδοση.Γεννήτριες με στάτορες με 18 αυλακώσεις σήμερα υπάρχουν σε ορισμένα εγχώρια αυτοκίνητα πρώιμης κυκλοφορίας.
Σύμφωνα με το σχήμα των αυλακώσεων, οι στάτορες είναι τριών τύπων:
• Με ανοιχτές αυλακώσεις - αυλακώσεις ορθογώνιας διατομής απαιτούν πρόσθετη στερέωση των στροφών περιέλιξης.
• Με ημίκλειστες (σφηνοειδείς) αυλακώσεις - οι αυλακώσεις είναι κωνικές προς τα πάνω, έτσι τα πηνία περιέλιξης στερεώνονται με την εισαγωγή μονωτικών σφηνών ή καμπρίων (σωλήνες PVC).
• Με ημίκλειστες αυλακώσεις για περιελίξεις με πηνία μονής στροφής - οι αυλακώσεις έχουν πολύπλοκη διατομή για την τοποθέτηση μιας ή δύο στροφών σύρματος ή σύρματος μεγάλης διαμέτρου σε μορφή ευρείας ταινίας.
Σύμφωνα με το σχέδιο τοποθέτησης περιελίξεων, οι στάτορες είναι τριών τύπων:
• Με ένα κύκλωμα βρόχου (κατανεμημένο βρόχου) - το σύρμα κάθε περιέλιξης τοποθετείται στις αυλακώσεις του πυρήνα με βρόχους (συνήθως τοποθετείται μια στροφή σε βήματα των δύο αυλακώσεων, οι στροφές της δεύτερης και της τρίτης περιέλιξης τοποθετούνται σε αυτές τις αυλακώσεις - έτσι οι περιελίξεις αποκτούν την απαραίτητη μετατόπιση για τη δημιουργία τριφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος).
• Με ένα κύκλωμα συγκεντρωμένου κύματος - το σύρμα κάθε περιέλιξης τοποθετείται στις αυλακώσεις κατά κύματα, παρακάμπτοντάς τις από τη μία πλευρά στην άλλη και σε κάθε αυλάκωση υπάρχουν δύο στροφές μιας περιέλιξης κατευθυνόμενες προς μία κατεύθυνση.
• Με ένα κύκλωμα κατανομής κυμάτων - το σύρμα τοποθετείται επίσης σε κύματα, αλλά οι στροφές μιας περιέλιξης στις αυλακώσεις κατευθύνονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις.
Για κάθε τύπο στοίβαξης, κάθε περιέλιξη έχει έξι στροφές κατανεμημένες στον πυρήνα.
Ανεξάρτητα από τη μέθοδο τοποθέτησης του σύρματος, υπάρχουν δύο σχήματα για τη σύνδεση των περιελίξεων:
• "Αστέρι" - σε αυτή την περίπτωση, οι περιελίξεις συνδέονται παράλληλα (τα άκρα και των τριών περιελίξεων συνδέονται σε ένα (μηδέν) σημείο και οι αρχικοί ακροδέκτες τους είναι ελεύθεροι).
• "Τρίγωνο" - σε αυτή την περίπτωση, οι περιελίξεις συνδέονται σε σειρά (η αρχή της μιας περιέλιξης με το άκρο της άλλης).
Κατά τη σύνδεση των περιελίξεων με ένα "αστέρι", παρατηρείται υψηλότερο ρεύμα, αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιείται σε γεννήτριες με ισχύ όχι μεγαλύτερη από 1000 watt, οι οποίες λειτουργούν αποτελεσματικά σε χαμηλές ταχύτητες.Όταν συνδέετε τις περιελίξεις με ένα "τρίγωνο", το ρεύμα μειώνεται (1,7 φορές σε σχέση με το "αστέρι"), ωστόσο, οι γεννήτριες με ένα τέτοιο σχήμα σύνδεσης λειτουργούν καλύτερα σε υψηλές ισχύς και ένας αγωγός μικρότερης διατομής μπορεί να που χρησιμοποιούνται για τις περιελίξεις τους.
Συχνά, αντί για ένα "τρίγωνο", χρησιμοποιείται ένα κύκλωμα "διπλού αστέρα", οπότε ο στάτορας δεν πρέπει να έχει τρεις, αλλά έξι περιελίξεις - τρεις περιελίξεις συνδέονται με ένα "αστέρι" και δύο "αστέρια" συνδέονται με το φορτίο παράλληλα.
Όσον αφορά την απόδοση, για τους στάτορες, το πιο σημαντικό πράγμα είναι η ονομαστική τάση, η ισχύς και το ονομαστικό ρεύμα στις περιελίξεις.Σύμφωνα με την ονομαστική τάση, οι στάτορες (και οι γεννήτριες) χωρίζονται σε δύο ομάδες:
• Με τάση περιέλιξης 14 V - για οχήματα με ενσωματωμένη τάση δικτύου 12 V.
• Με τάση στις περιελίξεις 28 V - για εξοπλισμό με ενσωματωμένη τάση δικτύου 24 V.
Η γεννήτρια παράγει υψηλότερη τάση, καθώς εμφανίζεται αναπόφευκτα πτώση τάσης στον ανορθωτή και τον σταθεροποιητή και στην είσοδο του ενσωματωμένου ηλεκτρικού δικτύου, παρατηρείται ήδη μια κανονική τάση 12 ή 24 V.
Οι περισσότερες γεννήτριες για αυτοκίνητα, τρακτέρ, λεωφορεία και άλλο εξοπλισμό έχουν ονομαστικό ρεύμα από 20 έως 60 A, 30-35 A είναι αρκετά για αυτοκίνητα, 50-60 A για φορτηγά, παράγονται γεννήτριες με ρεύμα έως και 150 A για βαρύ εξοπλισμό.
Αρχή Λειτουργίας του Στάτη Γεννήτριας
Η λειτουργία του στάτορα και ολόκληρης της γεννήτριας βασίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής - την εμφάνιση ρεύματος σε έναν αγωγό που κινείται σε μαγνητικό πεδίο ή στηρίζεται σε εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο.Στις γεννήτριες αυτοκινήτων, χρησιμοποιείται η δεύτερη αρχή - ο αγωγός στον οποίο προκύπτει το ρεύμα βρίσκεται σε ηρεμία και το μαγνητικό πεδίο αλλάζει συνεχώς (περιστρέφεται).
Όταν ξεκινά ο κινητήρας, ο ρότορας της γεννήτριας αρχίζει να περιστρέφεται, την ίδια στιγμή που η τάση από την μπαταρία παρέχεται στο συναρπαστικό τύλιγμά της.Ο ρότορας έχει έναν πολυπολικό πυρήνα χάλυβα, ο οποίος, όταν εφαρμόζεται ρεύμα στην περιέλιξη, γίνεται ηλεκτρομαγνήτης, αντίστοιχα, ο περιστρεφόμενος ρότορας δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο.Οι γραμμές πεδίου αυτού του πεδίου τέμνουν τον στάτορα που βρίσκεται γύρω από τον ρότορα.Ο πυρήνας του στάτορα κατανέμει το μαγνητικό πεδίο με έναν ορισμένο τρόπο, οι γραμμές δύναμής του διασχίζουν τις στροφές των περιελίξεων εργασίας - λόγω της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, δημιουργείται ένα ρεύμα σε αυτά, το οποίο αφαιρείται από τους ακροδέκτες της περιέλιξης, εισέρχεται στον ανορθωτή. σταθεροποιητή και το ενσωματωμένο δίκτυο.
Με την αύξηση της ταχύτητας του κινητήρα, μέρος του ρεύματος από την περιέλιξη λειτουργίας του στάτορα τροφοδοτείται στην περιέλιξη του πεδίου του ρότορα - έτσι η γεννήτρια περνά σε λειτουργία αυτοδιέγερσης και δεν χρειάζεται πλέον πηγή ρεύματος τρίτου κατασκευαστή.
Κατά τη λειτουργία, ο στάτορας της γεννήτριας αντιμετωπίζει θερμικά και ηλεκτρικά φορτία και εκτίθεται επίσης σε αρνητικές περιβαλλοντικές επιδράσεις.Με την πάροδο του χρόνου, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε φθορά της μόνωσης μεταξύ των περιελίξεων και ηλεκτρική βλάβη.Σε αυτήν την περίπτωση, ο στάτορας πρέπει να επισκευαστεί ή να αντικατασταθεί πλήρως.Με την τακτική συντήρηση και την έγκαιρη αντικατάσταση του στάτη, η γεννήτρια θα λειτουργεί αξιόπιστα, τροφοδοτώντας σταθερά το αυτοκίνητο με ηλεκτρική ενέργεια.
Ώρα δημοσίευσης: Αυγ-24-2023