Ethvert moderne køretøj er udstyret med en elektrisk generator, der genererer strøm til driften af det indbyggede elektriske system og alle dets enheder.En af hoveddelene af generatoren er den faste stator.Læs om, hvad en generatorstator er, hvordan den virker og virker i denne artikel.
Formål med generatorstatoren
I moderne biler og andre køretøjer bruges synkrone trefasede generatorer med selvmagnetisering.En typisk generator består af en fast stator fastgjort i et hus, en rotor med en magnetiseringsvikling, en børstesamling (som leverer strøm til feltviklingen) og en ensretterenhed.Alle dele er samlet i et relativt kompakt design, som er monteret på motoren og har remtræk fra krumtapakslen.
Statoren er en fast del af en bilgenerator, der bærer en fungerende vikling.Under driften af generatoren er det i statorviklingerne, at der opstår en elektrisk strøm, som omdannes (korrigeres) og føres ind i det indbyggede netværk.
Generatorstatoren har flere funktioner:
• Bærer en arbejdsvikling, hvori der genereres en elektrisk strøm;
• Udfører funktionen som en kropsdel for at rumme den arbejdende vikling;
• Spiller rollen som et magnetisk kredsløb for at øge induktansen af arbejdsviklingen og den korrekte fordeling af magnetiske feltlinjer;
• Fungerer som en køleplade - fjerner overdreven varme fra varmeviklinger.
Alle statorer har stort set det samme design og adskiller sig ikke i en række forskellige typer.
Generator stator design
Strukturelt består statoren af tre hoveddele:
• Ringkerne;
• Arbejdsvikling (viklinger);
• Isolering af viklinger.
Kernen er samlet af jernringplader med riller på indersiden.En pakke dannes af pladerne, strukturens stivhed og soliditet er givet ved svejsning eller nitning.I kernen er der lavet riller til at lægge viklingerne, og hvert fremspring er et åg (kerne) til viklingssvingene.Kernen er samlet af plader med en tykkelse på 0,8-1 mm, lavet af specielle kvaliteter af jern eller ferrolegeringer med en vis magnetisk permeabilitet.Der kan være finner på ydersiden af statoren for at forbedre varmeafledningen, samt forskellige riller eller fordybninger til at docke med generatorhuset.
Trefasegeneratorer bruger tre viklinger, en pr. fase.Hver vikling er lavet af kobberisoleret ledning med stort tværsnit (med en diameter på 0,9 til 2 mm eller mere), som er placeret i en bestemt rækkefølge i kernens riller.Vindingerne har terminaler, hvorfra vekselstrøm fjernes, normalt er antallet af ben tre eller fire, men der er statorer med seks terminaler (hver af de tre viklinger har sine egne terminaler til at lave forbindelser af en eller anden type).
I kernens riller er der et isolerende materiale, der beskytter ledningens isolering mod beskadigelse.Også i nogle typer statorer kan der indsættes isolerende kiler i rillerne, som desuden fungerer som fiksator for viklingssvingene.Statorsamlingen kan desuden imprægneres med epoxyharpikser eller lak, hvilket sikrer strukturens integritet (forhindrer skift af sving) og forbedrer dens elektriske isoleringsegenskaber.
Statoren er stift monteret i generatorhuset, og i dag er det mest anvendte design, hvor statorkernen fungerer som en kropsdel.Dette implementeres enkelt: Statoren klemmes fast mellem to dæksler på generatorhuset, som er strammet med tapper - sådan en "sandwich" giver dig mulighed for at skabe kompakte designs med effektiv køling og nem vedligeholdelse.Designet er også populært, hvor statoren er kombineret med generatorens frontdæksel, og bagdækslet er aftageligt og giver adgang til rotoren, statoren og andre dele.
Typer og egenskaber af statorer
Generatorernes statorer adskiller sig i antallet og formen af rillerne, skemaet med at lægge viklingerne i rillerne, ledningsdiagrammet for viklingerne og de elektriske egenskaber.
Ifølge antallet af riller til vindingerne er statorer af to typer:
• Med 18 slots;
• Med 36 pladser.
I dag er 36-slot-designet det mest brugte, da det giver bedre elektrisk ydeevne.Generatorer med statorer med 18 riller kan i dag findes på nogle indenlandske biler med tidlige udgivelser.
I henhold til formen på rillerne er statorer af tre typer:
• Med åbne riller - riller med rektangulært tværsnit kræver de yderligere fiksering af viklingsdrejningerne;
• Med halvlukkede (kileformede) riller - rillerne er tilspidsede opad, så viklingsspolerne fastgøres ved at indsætte isolerende kiler eller kambrikker (PVC-rør);
• Med halvlukkede riller til viklinger med enkeltvindsspoler - rillerne har et komplekst tværsnit til at lægge en eller to vindinger af ledning med stor diameter eller ledning i form af et bredt bånd.
I henhold til viklingslægningsskemaet er statorer af tre typer:
• Med et sløjfe (sløjfefordelt) kredsløb - ledningen af hver vikling placeres i kernens riller med sløjfer (normalt lægges en omgang i intervaller af to riller, vindingerne i den anden og tredje vikling placeres i disse riller - så viklingerne opnår det nødvendige skift for at generere en trefaset vekselstrøm);
• Med et bølgekoncentreret kredsløb - ledningen af hver vikling placeres i rillerne i bølger, omgå dem fra den ene side til den anden, og i hver rille er der to vindinger af en vikling rettet i én retning;
• Med et bølgefordelt kredsløb - ledningen er også lagt i bølger, men vindingerne i en vikling i rillerne er rettet i forskellige retninger.
For enhver form for stabling har hver vikling seks vindinger fordelt over kernen.
Uanset metoden til at lægge ledningen er der to ordninger til at forbinde viklingerne:
• "Stjerne" - i dette tilfælde er viklingerne forbundet parallelt (enderne af alle tre viklinger er forbundet på et (nul) punkt, og deres indledende terminaler er frie);
• "Trekant" - i dette tilfælde er viklingerne forbundet i serie (begyndelsen af en vikling med enden af den anden).
Ved tilslutning af viklingerne med en "stjerne" observeres en højere strøm, dette kredsløb bruges på generatorer med en effekt på højst 1000 watt, som fungerer effektivt ved lave hastigheder.Når viklingerne forbindes med en "trekant", reduceres strømmen (1,7 gange i forhold til "stjernen"), men generatorer med et sådant forbindelsesskema fungerer bedre ved høje kræfter, og en leder med et mindre tværsnit kan være bruges til deres viklinger.
I stedet for en "trekant" bruges ofte et "dobbeltstjerne"-kredsløb, i hvilket tilfælde statoren ikke skal have tre, men seks viklinger - tre viklinger er forbundet med en "stjerne", og to "stjerner" er forbundet til belastningen parallelt.
Med hensyn til ydeevne, for statorer, er det vigtigste den nominelle spænding, effekt og nominel strøm i viklingerne.Ifølge den nominelle spænding er statorer (og generatorer) opdelt i to grupper:
• Med en viklingsspænding på 14 V - til køretøjer med en indbygget netværksspænding på 12 V;
• Med en spænding i viklingerne på 28 V - til udstyr med en indbygget netværksspænding på 24 V.
Generatoren producerer en højere spænding, da der uundgåeligt opstår et spændingsfald i ensretteren og stabilisatoren, og ved indgangen til det indbyggede elnet observeres allerede en normal spænding på 12 eller 24 V.
De fleste generatorer til biler, traktorer, busser og andet udstyr har en mærkestrøm på 20 til 60 A, 30-35 A er nok til biler, 50-60 A til lastbiler, generatorer med en strøm på op til 150 A eller mere produceres til tungt udstyr.
Arbejdsprincip for Generator Stator
Statorens og hele generatorens drift er baseret på fænomenet elektromagnetisk induktion - forekomsten af strøm i en leder, der bevæger sig i et magnetfelt eller hviler i et vekslende magnetfelt.I bilgeneratorer bruges det andet princip - lederen, hvori strømmen opstår, er i ro, og magnetfeltet ændrer sig konstant (roterer).
Når motoren starter, begynder generatorrotoren at rotere, samtidig tilføres spænding fra batteriet til dets spændende vikling.Rotoren har en flerpolet stålkerne, som, når der tilføres strøm til viklingen, bliver til henholdsvis en elektromagnet, den roterende rotor skaber et vekslende magnetfelt.Feltlinjerne i dette felt skærer statoren omkring rotoren.Statorkernen fordeler magnetfeltet på en bestemt måde, dets kraftlinjer krydser viklingerne i arbejdsviklingerne - på grund af elektromagnetisk induktion genereres en strøm i dem, som fjernes fra viklingens terminaler, kommer ind i ensretteren, stabilisator og netværket om bord.
Med en stigning i motorhastigheden føres en del af strømmen fra statorens arbejdsvikling til rotorfeltviklingen - så generatoren går i selvmagnetiseringstilstand og behøver ikke længere en tredjeparts strømkilde.
Under drift oplever generatorens stator opvarmning og elektriske belastninger, og den er også udsat for negative miljøpåvirkninger.Over tid kan dette føre til forringelse af isoleringen mellem viklingerne og elektrisk nedbrud.I dette tilfælde skal statoren repareres eller helt udskiftes.Med regelmæssig vedligeholdelse og rettidig udskiftning af statoren vil generatoren fungere pålideligt og stabilt forsyne bilen med elektrisk energi.
Indlægstid: 24. august 2023