Každé moderné vozidlo je vybavené elektrickým generátorom, ktorý generuje prúd pre chod palubnej elektrickej sústavy a všetkých jej zariadení.Jednou z hlavných častí generátora je pevný stator.Prečítajte si o tom, čo je stator generátora, ako funguje a funguje v tomto článku.
Účel statora generátora
V moderných automobiloch a iných vozidlách sa používajú synchrónne trojfázové alternátory s vlastným budením.Typický generátor pozostáva z pevného statora upevneného v kryte, rotora s budiacim vinutím, zostavy kefky (napájajúcej prúd do budiaceho vinutia) a usmerňovacej jednotky.Všetky diely sú zmontované do pomerne kompaktnej konštrukcie, ktorá je namontovaná na motore a má remeňový pohon od kľukového hriadeľa.
Stator je pevnou súčasťou automobilového alternátora, ktorý nesie pracovné vinutie.Počas prevádzky generátora vzniká vo vinutiach statora elektrický prúd, ktorý sa premieňa (usmerňuje) a privádza do palubnej siete.
Stator generátora má niekoľko funkcií:
• Nesie pracovné vinutie, v ktorom sa generuje elektrický prúd;
• Vykonáva funkciu časti tela na umiestnenie pracovného vinutia;
• Zohráva úlohu magnetického obvodu na zvýšenie indukčnosti pracovného vinutia a správne rozloženie siločiar magnetického poľa;
• Pôsobí ako chladič – odvádza prebytočné teplo z vykurovacích vinutí.
Všetky statory majú v podstate rovnakú konštrukciu a nelíšia sa v rôznych typoch.
Konštrukcia statora generátora
Konštrukčne sa stator skladá z troch hlavných častí:
• Kruhové jadro;
• Pracovné vinutie (vinutia);
• Izolácia vinutia.
Jadro je zostavené zo železných prstencových dosiek s drážkami na vnútornej strane.Z dosiek sa vytvorí obal, tuhosť a pevnosť konštrukcie je daná zváraním alebo nitovaním.V jadre sú vytvorené drážky na uloženie vinutia a každý výčnelok je jarmo (jadro) pre závity vinutia.Jadro je zostavené z dosiek s hrúbkou 0,8-1 mm, vyrobených zo špeciálnych druhov železa alebo ferozliatin s určitou magnetickou permeabilitou.Na vonkajšej strane statora môžu byť rebrá na zlepšenie odvodu tepla, ako aj rôzne drážky alebo vybrania na ukotvenie s krytom generátora.
Trojfázové generátory používajú tri vinutia, jedno na fázu.Každé vinutie je vyrobené z medeného izolovaného drôtu veľkého prierezu (s priemerom 0,9 až 2 mm alebo viac), ktorý je umiestnený v určitom poradí v drážkach jadra.Vinutia majú svorky, z ktorých sa odstraňuje striedavý prúd, zvyčajne je počet kolíkov tri alebo štyri, ale existujú statory so šiestimi svorkami (každé z troch vinutí má svoje svorky na vytváranie spojení jedného alebo druhého typu).
V drážkach jadra je izolačný materiál, ktorý chráni izoláciu drôtu pred poškodením.V niektorých typoch statorov môžu byť do drážok vložené aj izolačné kliny, ktoré navyše pôsobia ako fixátor závitov vinutia.Zostava statora môže byť dodatočne impregnovaná epoxidovými živicami alebo lakmi, čo zaisťuje celistvosť konštrukcie (zabraňuje posunu závitov) a zlepšuje jej elektrické izolačné vlastnosti.
Stator je pevne namontovaný v skrini generátora a dnes sa najčastejšie používa konštrukcia, v ktorej jadro statora pôsobí ako časť tela.Toto sa realizuje jednoducho: stator je upnutý medzi dva kryty krytu generátora, ktoré sú utiahnuté kolíkmi - takýto "sendvič" vám umožňuje vytvárať kompaktné konštrukcie s účinným chladením a jednoduchou údržbou.Obľúbený je aj dizajn, v ktorom je stator kombinovaný s predným krytom generátora a zadný kryt je odnímateľný a poskytuje prístup k rotoru, statoru a ďalším častiam.
Typy a charakteristiky statorov
Statory generátorov sa líšia počtom a tvarom drážok, schémou uloženia vinutí do drážok, schémou zapojenia vinutí a elektrickými charakteristikami.
Podľa počtu drážok pre závity vinutia sú statory dvoch typov:
• S 18 slotmi;
• S 36 slotmi.
Dnes sa najčastejšie používa 36-slotový dizajn, pretože poskytuje lepší elektrický výkon.Generátory so statormi s 18 drážkami dnes možno nájsť na niektorých domácich automobiloch skorých verzií.
Podľa tvaru drážok sú statory troch typov:
• S otvorenými drážkami - drážkami obdĺžnikového prierezu vyžadujú dodatočnú fixáciu závitov vinutia;
• S polouzavretými (klinovitými) drážkami - drážky sú zúžené nahor, takže cievky vinutia sú fixované vložením izolačných klinov alebo cambrics (PVC rúr);
• S polouzavretými drážkami pre vinutia s jednootáčkovými cievkami - drážky majú zložitý prierez na uloženie jedného alebo dvoch závitov drôtu veľkého priemeru alebo drôtu vo forme širokej pásky.
Podľa schémy kladenia vinutia sú statory troch typov:
• So slučkovým (loop distribuovaným) obvodom - drôt každého vinutia je umiestnený v drážkach jadra so slučkami (zvyčajne je jeden závit uložený v prírastkoch dvoch drážok, v týchto drážkach sú umiestnené závity druhého a tretieho vinutia - takže vinutia získajú posun potrebný na vytvorenie trojfázového striedavého prúdu);
• S vlnovo koncentrovaným obvodom - drôt každého vinutia je umiestnený do drážok vo vlnách, obchádza ich z jednej strany na druhú a v každej drážke sú dva závity jedného vinutia smerované jedným smerom;
• S vlnovo distribuovaným obvodom - drôt je tiež položený vo vlnách, ale závity jedného vinutia v drážkach sú nasmerované rôznymi smermi.
Pre akýkoľvek typ stohovania má každé vinutie šesť závitov rozmiestnených po jadre.
Bez ohľadu na spôsob kladenia drôtu existujú dve schémy pripojenia vinutí:
• "Hviezda" - v tomto prípade sú vinutia zapojené paralelne (konce všetkých troch vinutí sú spojené v jednom (nulovom) bode a ich počiatočné svorky sú voľné);
• "Trojuholník" - v tomto prípade sú vinutia zapojené do série (začiatok jedného vinutia s koncom druhého).
Pri pripájaní vinutí s "hviezdou" sa pozoruje vyšší prúd, tento obvod sa používa na generátoroch s výkonom nie väčším ako 1000 wattov, ktoré efektívne pracujú pri nízkych rýchlostiach.Pri spájaní vinutí s „trojuholníkom“ sa prúd zníži (1,7-krát v porovnaní s „hviezdou“), avšak generátory s takouto schémou zapojenia fungujú lepšie pri vysokých výkonoch a vodič s menším prierezom môže byť používané pre ich vinutia.
Často sa namiesto „trojuholníka“ používa obvod „dvojitá hviezda“, v tomto prípade by stator nemal mať tri, ale šesť vinutí - tri vinutia sú spojené „hviezdou“ a dve „hviezdy“ sú pripojené k zaťaženie paralelne.
Z hľadiska výkonu je pre statory najdôležitejšie menovité napätie, výkon a menovitý prúd vo vinutiach.Podľa menovitého napätia sú statory (a generátory) rozdelené do dvoch skupín:
• S napätím vinutia 14 V - pre vozidlá s napätím palubnej siete 12 V;
• S napätím vo vinutí 28 V - pre zariadenia s napätím palubnej siete 24 V.
Generátor produkuje vyššie napätie, pretože v usmerňovači a stabilizátore nevyhnutne dochádza k poklesu napätia a na vstupe do palubnej elektrickej siete je už pozorované normálne napätie 12 alebo 24 V.
Väčšina generátorov pre autá, traktory, autobusy a iné zariadenia má menovitý prúd 20 až 60 A, pre osobné autá stačí 30-35 A, pre nákladné autá 50-60 A, vyrábajú sa generátory s prúdom do 150 a viac A pre ťažké zariadenia.
Princíp činnosti statora generátora
Činnosť statora a celého generátora je založená na fenoméne elektromagnetickej indukcie - výskytu prúdu vo vodiči, ktorý sa pohybuje v magnetickom poli alebo spočíva v striedavom magnetickom poli.V automobilových generátoroch sa používa druhý princíp - vodič, v ktorom vzniká prúd, je v pokoji a magnetické pole sa neustále mení (rotuje).
Keď sa motor naštartuje, rotor generátora sa začne otáčať a súčasne sa do jeho vzrušujúceho vinutia privádza napätie z batérie.Rotor má viacpólové oceľové jadro, ktoré sa po privedení prúdu do vinutia stáva elektromagnetom, respektíve rotujúci rotor vytvára striedavé magnetické pole.Siločiary tohto poľa pretínajú stator umiestnený okolo rotora.Jadro statora určitým spôsobom rozdeľuje magnetické pole, jeho siločiary pretínajú závity pracovných vinutí - v dôsledku elektromagnetickej indukcie v nich vzniká prúd, ktorý je odstránený zo svoriek vinutia, vstupuje do usmerňovača, stabilizátora a palubnej siete.
So zvýšením otáčok motora sa časť prúdu z pracovného vinutia statora privádza do vinutia poľa rotora - takže generátor prejde do režimu samobudenia a už nepotrebuje zdroj prúdu tretej strany.
Počas prevádzky je stator generátora vystavený zahrievaniu a elektrickému zaťaženiu a je tiež vystavený negatívnym vplyvom prostredia.V priebehu času to môže viesť k zhoršeniu izolácie medzi vinutiami a elektrickému výpadku.V tomto prípade je potrebné opraviť alebo úplne vymeniť stator.Pri pravidelnej údržbe a včasnej výmene statora bude generátor spoľahlivo slúžiť a stabilne zásobovať auto elektrickou energiou.
Čas odoslania: 24. augusta 2023