Свако савремено возило опремљено је електричним генератором који генерише струју за рад електричног система у возилу и свих његових уређаја.Један од главних делова генератора је фиксни статор.О томе шта је статор генератора, како ради и ради, прочитајте у овом чланку.
Намена статора генератора
У савременим аутомобилима и другим возилима користе се синхрони трофазни алтернатори са самопобудом.Типичан генератор се састоји од фиксног статора фиксираног у кућишту, ротора са побудним намотајем, склопа четкица (који доводи струју у намотај поља) и јединице исправљача.Сви делови су састављени у релативно компактан дизајн, који је монтиран на мотор и има ременски погон од радилице.
Статор је фиксни део аутомобилског алтернатора који носи радни намотај.Током рада генератора, у намотајима статора настаје електрична струја, која се претвара (исправља) и доводи у мрежу на возилу.
Статор генератора има неколико функција:
• Носи радни намотај у коме се ствара електрична струја;
• Обавља функцију дела тела за смештај радног намотаја;
• Игра улогу магнетног кола за повећање индуктивности радног намотаја и исправну дистрибуцију линија магнетног поља;
• Делује као хладњак - уклања прекомерну топлоту са грејних намотаја.
Сви статори имају у суштини исти дизајн и не разликују се у различитим типовима.
Дизајн статора генератора
Структурно, статор се састоји од три главна дела:
• Прстенасто језгро;
• Радни намотај (намотаји);
• Изолација намотаја.
Језгро је састављено од гвоздених прстенастих плоча са жљебовима на унутрашњој страни.Од плоча се формира пакет, крутост и чврстоћа конструкције се даје заваривањем или закивањем.У језгру се израђују жлебови за полагање намотаја, а свака избочина је јарам (језгро) за завоје намотаја.Језгро је састављено од плоча дебљине 0,8-1 мм, направљених од специјалних врста гвожђа или феролегура са одређеном магнетном пропусношћу.На спољашњој страни статора могу бити ребра за побољшање дисипације топлоте, као и различити жлебови или удубљења за спајање са кућиштем генератора.
Трофазни генератори користе три намотаја, један по фази.Сваки намотај је направљен од бакарно изоловане жице великог попречног пресека (пречника од 0,9 до 2 мм или више), која се поставља одређеним редоследом у жлебове језгра.Намотаји имају стезаљке са којих се уклања наизменична струја, обично је број пинова три или четири, али постоје статори са шест извода (сваки од три намотаја има своје стезаљке за повезивање једне или друге врсте).
У жљебовима језгра налази се изолациони материјал који штити изолацију жице од оштећења.Такође, код неких типова статора у жлебове се могу убацити изолациони клинови који додатно делују као фиксатор за завоје намотаја.Склоп статора може се додатно импрегнирати епоксидним смолама или лаковима, чиме се обезбеђује интегритет структуре (спречава померање завоја) и побољшава њена електроизолациона својства.
Статор је круто монтиран у кућиште генератора, а данас је најчешће коришћена изведба у којој језгро статора делује као део тела.Ово се имплементира једноставно: статор је стегнут између два поклопца кућишта генератора, који су затегнути клиновима - такав "сендвич" вам омогућава да креирате компактне дизајне са ефикасним хлађењем и лакоћом одржавања.Такође је популаран дизајн, у којем је статор комбинован са предњим поклопцем генератора, а задњи поклопац се може уклонити и омогућава приступ ротору, статору и другим деловима.
Врсте и карактеристике статора
Статори генератора се разликују по броју и облику жљебова, шеми полагања намотаја у жљебовима, дијаграму ожичења намотаја и електричним карактеристикама.
Према броју жљебова за завоје намотаја, статори су два типа:
• Са 18 слотова;
• Са 36 слотова.
Данас се најчешће користи дизајн са 36 слотова, јер пружа боље електричне перформансе.Генератори са статорима са 18 жљебова данас се могу наћи на неким домаћим аутомобилима раних издања.
Према облику жлебова, статори су три типа:
• Са отвореним жљебовима - жљебови правоугаоног попречног пресека, захтевају додатну фиксацију завоја намотаја;
• Са полузатвореним (клинастим) жлебовима - жлебови су сужени према горе, па се намотаји фиксирају уметањем изолационих клинова или камбрика (ПВЦ цеви);
• Са полузатвореним жлебовима за намотаје са једноокретним намотајима - жлебови имају сложен попречни пресек за полагање једног или два навоја жице или жице великог пречника у облику широке траке.
Према шеми полагања намотаја, статори су три типа:
• Са петљом (дистрибуираном петљом) - жица сваког намотаја се поставља у жљебове језгра са петљама (обично се један окрет полаже у корацима од два жлеба, завоји другог и трећег намотаја се постављају у ове жлебове - тако да намотаји добијају помак неопходан за стварање трофазне наизменичне струје);
• Са таласастим концентрисаним колом - жица сваког намотаја се поставља у жлебове у таласима, заобилазећи их са једне стране на другу, а у сваком жлебу се налазе два завоја једног намотаја усмерена у једном правцу;
• Са таласастим распоређеним колом - жица је такође положена у таласима, али завоји једног намотаја у жљебовима су усмерени у различитим правцима.
За било коју врсту слагања, сваки намотај има шест завоја распоређених преко језгра.
Без обзира на начин полагања жице, постоје две шеме за повезивање намотаја:
• "Звезда" - у овом случају, намотаји су повезани паралелно (крајеви сва три намотаја су повезани у једној (нулти) тачки, а њихови почетни терминали су слободни);
• "Троугао" - у овом случају, намотаји су повезани у серију (почетак једног намотаја са крајем другог).
Приликом повезивања намотаја са "звездом", примећује се већа струја, ово коло се користи на генераторима снаге не више од 1000 вати, који ефикасно раде при малим брзинама.Приликом повезивања намотаја са "троуглом", струја се смањује (1,7 пута у односу на "звезду"), међутим, генератори са таквом шемом повезивања боље раде на великим снагама, а проводник мањег попречног пресека може бити користе за њихове намотаје.
Често се уместо „троугла” користи коло „двоструке звезде”, у ком случају статор треба да има не три, већ шест намотаја – три намотаја су повезана „звездом”, а две „звезде” су повезане са оптерећење паралелно.
Што се тиче перформанси, за статоре је најважнији називни напон, снага и називна струја у намотајима.Према називном напону, статори (и генератори) се деле у две групе:
• Са напоном намотаја од 14 В - за возила са напоном мреже од 12 В;
• Са напоном у намотајима од 28 В - за опрему са напоном мреже од 24 В.
Генератор производи већи напон, пошто у исправљачу и стабилизатору неизбежно долази до пада напона, а на улазу у електроенергетску мрежу у возилу већ се примећује нормалан напон од 12 или 24 В.
Већина генератора за аутомобиле, тракторе, аутобусе и другу опрему има називну струју од 20 до 60 А, за аутомобиле је довољно 30-35 А, за камионе 50-60 А, производе се генератори са струјом до 150 и више А за тешку опрему.
Принцип рада статора генератора
Рад статора и целог генератора заснива се на феномену електромагнетне индукције – појави струје у проводнику који се креће у магнетном пољу или мирује у наизменичном магнетном пољу.У аутомобилским генераторима се користи други принцип - проводник у коме настаје струја мирује, а магнетно поље се стално мења (ротира).
Када се мотор покрене, ротор генератора почиње да се окреће, ау исто време напон из батерије се доводи до његовог узбудљивог намотаја.Ротор има вишеполно челично језгро, које, када се струја примени на намотај, постаје електромагнет, односно ротирајући ротор ствара наизменично магнетно поље.Линије поља овог поља секу статор који се налази око ротора.Језгро статора на одређени начин распоређује магнетно поље, његове линије силе прелазе завоје радних намотаја - због електромагнетне индукције у њима се ствара струја, која се уклања са терминала намотаја, улази у исправљач, стабилизатор и мрежа на возилу.
Са повећањем брзине мотора, део струје из радног намотаја статора се доводи до намотаја поља ротора - тако да генератор прелази у режим самоузбуде и више му није потребан извор струје треће стране.
Током рада, статор генератора доживљава грејна и електрична оптерећења, а такође је изложен негативним утицајима околине.Временом, то може довести до погоршања изолације између намотаја и електричног квара.У овом случају, статор треба поправити или потпуно заменити.Уз редовно одржавање и благовремену замену статора, генератор ће поуздано служити, стабилно снабдевајући аутомобил електричном енергијом.
Време поста: 24.08.2023