Jokainen nykyaikainen ajoneuvo on varustettu sähkögeneraattorilla, joka tuottaa virtaa ajoneuvon sähköjärjestelmän ja kaikkien sen laitteiden toimintaan.Yksi generaattorin pääosista on kiinteä staattori.Lue tästä artikkelista, mikä generaattorin staattori on, miten se toimii ja toimii.
Generaattorin staattorin käyttötarkoitus
Nykyaikaisissa autoissa ja muissa ajoneuvoissa käytetään synkronisia kolmivaiheisia vaihtovirtageneraattoreita, joissa on itseherätys.Tyypillinen generaattori koostuu kiinteästä staattorista, joka on kiinnitetty koteloon, herätekäämityksellä varustetusta roottorista, harjakokoonpanosta (joka syöttää virtaa kenttäkäämiin) ja tasasuuntaajayksiköstä.Kaikki osat on koottu suhteellisen kompaktiin malliin, joka on asennettu moottoriin ja jossa on hihnakäyttö kampiakselilta.
Staattori on auton vaihtovirtageneraattorin kiinteä osa, jossa on toimiva käämi.Generaattorin toiminnan aikana staattorin käämeissä syntyy sähkövirta, joka muunnetaan (tasasuunnataan) ja syötetään junaverkkoon.
Generaattorin staattorilla on useita toimintoja:
• Kuljettaa toimivan käämin, jossa syntyy sähkövirtaa;
• Suorittaa kehon osan tehtävän työkäämityksen sovittamiseksi;
• Toimii magneettipiirinä, joka lisää työkäämin induktanssia ja magneettikenttälinjojen oikeaa jakautumista;
• Toimii jäähdytyselementtinä - poistaa liiallisen lämmön lämmityskäämeistä.
Kaikilla staattoreilla on olennaisesti sama rakenne, eivätkä ne eroa eri tyypeiltä.
Generaattorin staattorin suunnittelu
Rakenteellisesti staattori koostuu kolmesta pääosasta:
• Rengasydin;
• Käyttökäämi (käämit);
• Käämien eristys.
Ydin on koottu rautarengaslevyistä, joiden sisäpuolella on uria.Levyistä muodostetaan paketti, rakenteen jäykkyys ja lujuus saadaan hitsaamalla tai niitamalla.Sydämeen tehdään urat käämien asettamista varten, ja jokainen ulkonema on ike (ydin) käämityskierroksia varten.Ydin on koottu levyistä, joiden paksuus on 0,8-1 mm ja jotka on valmistettu erityislaatuisista raudasta tai ferroseoksesta, joilla on tietty magneettinen läpäisevyys.Staattorin ulkopuolella voi olla ripoja lämmönpoiston parantamiseksi, sekä erilaisia uria tai syvennyksiä, jotka kiinnittävät generaattorin koteloon.
Kolmivaiheiset generaattorit käyttävät kolmea käämiä, yksi vaihetta kohti.Jokainen käämi on valmistettu kuparieristetystä langasta, jolla on suuri poikkileikkaus (halkaisija 0,9–2 mm tai enemmän), joka sijoitetaan tietyssä järjestyksessä sydämen uriin.Käämityksissä on liittimet, joista vaihtovirta poistetaan, yleensä nastojen lukumäärä on kolme tai neljä, mutta on staattoreita, joissa on kuusi napaa (jokaisessa kolmessa käämissä on omat liittimet yhden tai toisen tyyppisten kytkentöjen tekemiseen).
Ytimen urissa on eristysmateriaalia, joka suojaa langan eristystä vaurioilta.Myös joissakin staattorityypeissä uriin voidaan työntää eristäviä kiiloja, jotka toimivat lisäksi käämikierrosten kiinnittimenä.Staattorikokoonpano voidaan lisäksi kyllästää epoksihartseilla tai -lakoilla, mikä varmistaa rakenteen eheyden (estää kierrosten siirtymisen) ja parantaa sen sähköeristysominaisuuksia.
Staattori on asennettu jäykästi generaattorin koteloon, ja nykyään yleisimmin käytetty malli on, jossa staattorin sydän toimii runko-osana.Tämä toteutetaan yksinkertaisesti: staattori on kiinnitetty generaattorikotelon kahden kannen väliin, jotka on kiristetty pulteilla - tällaisen "sandwich":n avulla voit luoda kompakteja malleja tehokkaalla jäähdytyksellä ja helppohoitoisella.Suunnittelu on myös suosittu, jossa staattori on yhdistetty generaattorin etukanteen, ja takakansi on irrotettava ja tarjoaa pääsyn roottoriin, staattoriin ja muihin osiin.
Staattorien tyypit ja ominaisuudet
Generaattorien staattorit eroavat toisistaan urien lukumäärän ja muodon, käämien asettamisen uriin, käämien kytkentäkaavion ja sähköisten ominaisuuksien suhteen.
Käämien kierrosten urien lukumäärän mukaan staattorit ovat kahden tyyppisiä:
• 18 korttipaikkaa;
• 36 paikkaa.
Nykyään 36-paikkainen rakenne on yleisimmin käytetty, koska se tarjoaa paremman sähköisen suorituskyvyn.Nykyään 18 uralla varustettuja staattorigeneraattoreita löytyy joistakin kotimaisista varhaisen julkaisun autoista.
Urien muodon mukaan staattorit ovat kolmen tyyppisiä:
• Avomilla urilla - poikkileikkaukseltaan suorakaiteen muotoiset urat vaativat käämityskierrosten lisäkiinnityksen;
• Puolisuljetuilla (kiilanmuotoisilla) urilla - urat kapenevat ylöspäin, joten käämityskelat kiinnitetään asettamalla sisään eristäviä kiiloja tai kambrisia (PVC-putket);
• Puolisuljetuilla urilla käämityksiin, joissa on yksikierroskelat - urien poikkileikkaus on monimutkainen yhden tai kahden kierroksen suuren halkaisijaisen langan tai leveän nauhan muodostamiseksi.
Käämityksen mukaan staattorit ovat kolmen tyyppisiä:
• Silmukkapiirillä (silmukkahajautettu) - kunkin käämin johto asetetaan sydämen uriin silmukoilla (yleensä yksi kierros asetetaan kahden uran välein, toisen ja kolmannen käämin kierrokset sijoitetaan näihin uriin - joten käämit saavat siirtymän, joka on tarpeen kolmivaiheisen vaihtovirran muodostamiseksi);
• Aaltokeskeisellä piirillä - kunkin käämin johto asetetaan uriin aaltoina, ohittaen ne puolelta toiselle, ja kussakin urassa on yhden käämin kaksi kierrosta yhteen suuntaan;
• Aaltohajautetulla piirillä - myös lanka vedetään aaltoina, mutta yhden käämin kierrokset urissa on suunnattu eri suuntiin.
Kaiken tyyppistä pinoamista varten jokaisessa käämissä on kuusi kierrosta jaettuna sydämen yli.
Riippumatta langan asennustavasta, käämien kytkemiseen on kaksi järjestelmää:
• "Tähti" - tässä tapauksessa käämit on kytketty rinnan (kaikkien kolmen käämin päät on kytketty yhteen (nolla) pisteeseen ja niiden alkuperäiset liittimet ovat vapaat);
• "Kolmio" - tässä tapauksessa käämit on kytketty sarjaan (yhden käämin alku toisen pään kanssa).
Kun käämit kytketään "tähdellä", havaitaan korkeampi virta, tätä piiriä käytetään generaattoreissa, joiden teho on enintään 1000 wattia ja jotka toimivat tehokkaasti alhaisilla nopeuksilla.Kun käämit kytketään "kolmiolla", virta pienenee (1,7 kertaa "tähteen" verrattuna), mutta generaattorit, joilla on tällainen kytkentäkaavio, toimivat paremmin suurilla tehoilla, ja pienemmän poikkileikkauksen johdin voi olla käytetään niiden käämeihin.
Usein "kolmion" sijasta käytetään "kaksoistähti" -piiriä, jolloin staattorissa ei pitäisi olla kolme, vaan kuusi käämiä - kolme käämiä on kytketty "tähdellä" ja kaksi "tähteä" on kytketty kuorma rinnakkain.
Suorituskyvyn kannalta staattorien kannalta tärkeintä on käämien nimellisjännite, teho ja nimellisvirta.Nimellisjännitteen mukaan staattorit (ja generaattorit) jaetaan kahteen ryhmään:
• Käämijännitteellä 14 V - ajoneuvoille, joiden sisäinen verkkojännite on 12 V;
• Jännitteellä käämeissä 28 V - laitteille, joiden sisäinen verkkojännite on 24 V.
Generaattori tuottaa korkeamman jännitteen, koska tasasuuntaajassa ja stabilisaattorissa tapahtuu väistämättä jännitehäviö, ja sisäisen sähköverkon sisäänkäynnissä havaitaan jo normaali 12 tai 24 V jännite.
Suurin osa autojen, traktoreiden, linja-autojen ja muiden laitteiden generaattoreista on nimellisvirtaa 20-60 A, henkilöautoihin riittää 30-35 A, kuorma-autoihin 50-60 A, generaattoreita valmistetaan jopa 150 A tai enemmän. raskaalle kalustolle.
Generaattorin staattorin toimintaperiaate
Staattorin ja koko generaattorin toiminta perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiöön - virran esiintymiseen johtimessa, joka liikkuu magneettikentässä tai lepää vaihtuvassa magneettikentässä.Autogeneraattoreissa käytetään toista periaatetta - johdin, jossa virta syntyy, on levossa ja magneettikenttä muuttuu jatkuvasti (pyörii).
Kun moottori käynnistyy, generaattorin roottori alkaa pyöriä, samalla kun jännite syötetään akusta sen jännittävään käämiin.Roottorissa on moninapainen terässydän, joka, kun käämiin johdetaan virta, muuttuu vastaavasti sähkömagneetiksi, pyörivä roottori luo vuorottelevan magneettikentän.Tämän kentän kenttäviivat leikkaavat roottorin ympärillä sijaitsevan staattorin.Staattorin sydän jakaa magneettikentän tietyllä tavalla, sen voimalinjat ylittävät työkäämien kierrokset - sähkömagneettisen induktion vuoksi niissä syntyy virta, joka poistetaan käämin navoista, tulee tasasuuntaajaan, stabilaattori ja junaverkko.
Moottorin nopeuden noustessa osa staattorin työkäämin virrasta syötetään roottorin kenttäkäämiin - joten generaattori menee itseherätystilaan eikä enää tarvitse kolmannen osapuolen virtalähdettä.
Generaattorin staattori kokee käytön aikana lämmitys- ja sähkökuormituksia, ja se on myös alttiina negatiivisille ympäristövaikutuksille.Ajan myötä tämä voi johtaa käämien välisen eristyksen heikkenemiseen ja sähköhäiriöön.Tässä tapauksessa staattori on korjattava tai vaihdettava kokonaan.Säännöllisellä huollolla ja staattorin oikea-aikaisella vaihdolla generaattori toimii luotettavasti ja toimittaa autolle vakaasti sähköenergiaa.
Postitusaika: 24.8.2023