Elk modern voertuig is uitgerust met een elektrische generator die stroom opwekt voor de werking van het elektrische boordsysteem en al zijn apparaten.Een van de belangrijkste onderdelen van de generator is de vaste stator.Lees in dit artikel wat een generatorstator is, hoe deze werkt en werkt.
Doel van de generatorstator
In moderne auto's en andere voertuigen worden synchrone driefasige dynamo's met zelfexcitatie gebruikt.Een typische generator bestaat uit een vaste stator die in een behuizing is bevestigd, een rotor met een bekrachtigingswikkeling, een borstelsamenstel (dat stroom levert aan de veldwikkeling) en een gelijkrichter.Alle onderdelen zijn samengevoegd tot een relatief compact ontwerp, dat op de motor is gemonteerd en een riemaandrijving heeft vanaf de krukas.
De stator is een vast onderdeel van een autodynamo die een werkende wikkeling draagt.Tijdens de werking van de generator ontstaat er in de statorwikkelingen een elektrische stroom, die wordt omgezet (gelijkgericht) en naar het boordnetwerk wordt gevoerd.
De generatorstator heeft verschillende functies:
• Heeft een werkwikkeling waarin elektrische stroom wordt opgewekt;
• Vervult de functie van een lichaamsdeel om de werkwikkeling op te vangen;
• Speelt de rol van een magnetisch circuit om de inductie van de werkwikkeling en de juiste verdeling van magnetische veldlijnen te vergroten;
• Werkt als koellichaam: verwijdert overtollige warmte uit de verwarmingswikkelingen.
Alle stators hebben in wezen hetzelfde ontwerp en verschillen niet in verschillende typen.
Ontwerp van de generatorstator
Structureel bestaat de stator uit drie hoofdonderdelen:
• Ringkern;
• Werkende wikkeling (wikkelingen);
• Isolatie van wikkelingen.
De kern is samengesteld uit ijzeren ringplaten met groeven aan de binnenkant.Uit de platen wordt een pakket gevormd, de stijfheid en stevigheid van de constructie wordt gegeven door lassen of klinken.In de kern worden groeven gemaakt voor het leggen van de wikkelingen, en elk uitsteeksel is een juk (kern) voor de wikkelwindingen.De kern is samengesteld uit platen met een dikte van 0,8-1 mm, gemaakt van speciale soorten ijzer of ferrolegeringen met een bepaalde magnetische permeabiliteit.Er kunnen vinnen aan de buitenkant van de stator zitten om de warmteafvoer te verbeteren, evenals verschillende groeven of uitsparingen om aan de generatorbehuizing te koppelen.
Driefasige generatoren gebruiken drie wikkelingen, één per fase.Elke wikkeling is gemaakt van kopergeïsoleerde draad met een grote doorsnede (met een diameter van 0,9 tot 2 mm of meer), die in een bepaalde volgorde in de groeven van de kern wordt geplaatst.De wikkelingen hebben klemmen waaruit de wisselstroom wordt verwijderd, meestal is het aantal pinnen drie of vier, maar er zijn stators met zes klemmen (elk van de drie wikkelingen heeft zijn eigen klemmen voor het maken van verbindingen van het ene of het andere type).
In de groeven van de kern bevindt zich een isolatiemateriaal dat de isolatie van de draad tegen beschadiging beschermt.Ook kunnen bij sommige typen stators isolatiewiggen in de groeven worden gestoken, die bovendien dienen als fixator voor de wikkelwindingen.Het statorsamenstel kan bovendien worden geïmpregneerd met epoxyharsen of vernissen, wat de integriteit van de structuur waarborgt (het verschuiven van windingen voorkomt) en de elektrische isolatie-eigenschappen ervan verbetert.
De stator is stevig in de generatorbehuizing gemonteerd en tegenwoordig is het meest gebruikte ontwerp waarbij de statorkern als lichaamsdeel fungeert.Dit wordt eenvoudig geïmplementeerd: de stator wordt tussen twee deksels van de generatorbehuizing geklemd, die met tapeinden worden vastgezet - met zo'n "sandwich" kunt u compacte ontwerpen maken met efficiënte koeling en onderhoudsgemak.Ook populair is het ontwerp, waarbij de stator wordt gecombineerd met de voorkant van de generator, en de achterkant afneembaar is en toegang biedt tot de rotor, stator en andere onderdelen.
Typen en kenmerken van stators
De stators van de generatoren verschillen in het aantal en de vorm van de groeven, het schema van het leggen van de wikkelingen in de groeven, het bedradingsschema van de wikkelingen en de elektrische kenmerken.
Afhankelijk van het aantal groeven voor de windingen van de wikkelingen, zijn er twee soorten stators:
• Met 18 sleuven;
• Met 36 sleuven.
Tegenwoordig wordt het ontwerp met 36 slots het meest gebruikt, omdat het betere elektrische prestaties biedt.Generatoren met stators met 18 groeven zijn tegenwoordig te vinden op sommige binnenlandse auto's van vroege releases.
Afhankelijk van de vorm van de groeven zijn er drie typen stators:
• Met open groeven - groeven met een rechthoekige dwarsdoorsnede vereisen ze extra fixatie van de wikkelwindingen;
• Met halfgesloten (wigvormige) groeven - de groeven lopen taps toe naar boven, zodat de wikkelspoelen worden gefixeerd door het plaatsen van isolerende wiggen of cambrics (PVC-buizen);
• Met halfgesloten groeven voor wikkelingen met spoelen met één winding - de groeven hebben een complexe doorsnede voor het leggen van een of twee windingen draad met een grote diameter of draad in de vorm van een brede tape.
Volgens het kronkelende legschema zijn er drie typen stators:
• Met een lus (lus verdeeld) circuit - de draad van elke wikkeling wordt met lussen in de groeven van de kern geplaatst (meestal wordt één winding in stappen van twee groeven gelegd, de windingen van de tweede en derde wikkeling worden in deze groeven geplaatst - zodat de wikkelingen de verschuiving krijgen die nodig is om een driefasige wisselstroom te genereren);
• Met een golfgeconcentreerd circuit - de draad van elke wikkeling wordt in golven in de groeven geplaatst, waarbij ze van de ene naar de andere kant worden omzeild, en in elke groef zijn er twee windingen van één wikkeling die in één richting zijn gericht;
• Met een golfverdeelcircuit - de draad wordt ook in golven gelegd, maar de windingen van één wikkeling in de groeven zijn in verschillende richtingen gericht.
Voor elk type stapeling heeft elke wikkeling zes windingen verdeeld over de kern.
Ongeacht de methode om de draad te leggen, zijn er twee schema's voor het aansluiten van de wikkelingen:
• "Ster" - in dit geval zijn de wikkelingen parallel verbonden (de uiteinden van alle drie de wikkelingen zijn verbonden op één (nul) punt en hun initiële aansluitingen zijn vrij);
• "Driehoek" - in dit geval zijn de wikkelingen in serie verbonden (het begin van de ene wikkeling met het uiteinde van de andere).
Bij het verbinden van de wikkelingen met een "ster" wordt een hogere stroom waargenomen, dit circuit wordt gebruikt op generatoren met een vermogen van niet meer dan 1000 watt, die efficiënt werken bij lage snelheden.Wanneer de wikkelingen met een "driehoek" worden verbonden, wordt de stroom verminderd (1,7 keer ten opzichte van de "ster"), maar generatoren met een dergelijk verbindingsschema werken beter bij hoge vermogens, en een geleider met een kleinere doorsnede kan worden gebruikt gebruikt voor hun wikkelingen.
Vaak wordt in plaats van een "driehoek" een "dubbelster" -circuit gebruikt, in welk geval de stator niet drie, maar zes wikkelingen zou moeten hebben - drie wikkelingen zijn verbonden door een "ster" en twee "sterren" zijn verbonden met de belasting parallel.
Wat de prestaties betreft, is het belangrijkste voor stators de nominale spanning, het vermogen en de nominale stroom in de wikkelingen.Volgens de nominale spanning zijn stators (en generatoren) verdeeld in twee groepen:
• Met een wikkelspanning van 14 V - voor voertuigen met een boordnetspanning van 12 V;
• Met een spanning in de wikkelingen van 28 V - voor apparatuur met een ingebouwde netwerkspanning van 24 V.
De generator produceert een hogere spanning, omdat er onvermijdelijk een spanningsval optreedt in de gelijkrichter en stabilisator, en bij de ingang van het boordnet wordt al een normale spanning van 12 of 24 V waargenomen.
De meeste generatoren voor auto's, tractoren, bussen en andere apparatuur hebben een nominale stroom van 20 tot 60 A, 30-35 A is voldoende voor auto's, 50-60 A voor vrachtwagens, er worden generatoren geproduceerd met een stroomsterkte tot 150 of meer A voor zwaar materieel.
Werkingsprincipe van generatorstator
De werking van de stator en de gehele generator is gebaseerd op het fenomeen elektromagnetische inductie: het optreden van stroom in een geleider die beweegt in een magnetisch veld of rust in een wisselend magnetisch veld.In autogeneratoren wordt het tweede principe gebruikt: de geleider waarin de stroom ontstaat, is in rust en het magnetische veld verandert voortdurend (roteert).
Wanneer de motor start, begint de rotor van de generator te draaien, terwijl tegelijkertijd spanning van de accu wordt toegevoerd aan de opwindende wikkeling.De rotor heeft een meerpolige stalen kern, die, wanneer stroom op de wikkeling wordt toegepast, een elektromagneet wordt, en de roterende rotor creëert een wisselend magnetisch veld.De veldlijnen van dit veld snijden de stator rond de rotor.De statorkern verdeelt het magnetische veld op een bepaalde manier, de krachtlijnen kruisen de windingen van de werkwikkelingen - als gevolg van elektromagnetische inductie wordt er een stroom in gegenereerd, die wordt verwijderd van de klemmen van de wikkeling en de gelijkrichter binnengaat, stabilisator en het boordnetwerk.
Met een toename van het motortoerental wordt een deel van de stroom van de statorwerkwikkeling naar de rotorveldwikkeling gevoerd, zodat de generator in zelfexcitatiemodus gaat en geen stroombron van derden meer nodig heeft.
Tijdens bedrijf ondervindt de stator van de generator verwarming en elektrische belastingen, en wordt deze ook blootgesteld aan negatieve omgevingsinvloeden.Na verloop van tijd kan dit leiden tot verslechtering van de isolatie tussen de wikkelingen en elektrische storingen.In dit geval moet de stator worden gerepareerd of volledig worden vervangen.Met regelmatig onderhoud en tijdige vervanging van de stator zal de generator betrouwbaar functioneren en de auto stabiel van elektrische energie voorzien.
Posttijd: 24 augustus 2023