Svako moderno vozilo opremljeno je električnim generatorom koji stvara struju za rad električnog sistema u vozilu i svih njegovih uređaja.Jedan od glavnih dijelova generatora je fiksni stator.O tome što je stator generatora, kako radi i radi, pročitajte u ovom članku.
Namjena statora generatora
U modernim automobilima i drugim vozilima koriste se sinhroni trofazni alternatori sa samopobudom.Tipičan generator se sastoji od fiksnog statora fiksiranog u kućištu, rotora sa pobudnim namotom, sklopa četkica (koji dovodi struju u namotaj polja) i ispravljačke jedinice.Svi dijelovi su sastavljeni u relativno kompaktan dizajn, koji je montiran na motor i ima remenski pogon od radilice.
Stator je fiksni dio automobilskog alternatora koji nosi radni namotaj.Tokom rada generatora, u namotajima statora nastaje električna struja koja se pretvara (ispravlja) i dovodi u mrežu na vozilu.
Stator generatora ima nekoliko funkcija:
• Nosi radni namotaj u kojem se stvara električna struja;
• Obavlja funkciju dijela tijela za smještaj radnog namotaja;
• Igra ulogu magnetnog kola za povećanje induktivnosti radnog namotaja i ispravnu distribuciju linija magnetnog polja;
• Deluje kao hladnjak - uklanja prekomernu toplotu sa grejnih namotaja.
Svi statori imaju u suštini isti dizajn i ne razlikuju se u različitim tipovima.
Dizajn statora generatora
Strukturno, stator se sastoji od tri glavna dijela:
• Prstenasto jezgro;
• Radni namotaj (namotaji);
• Izolacija namotaja.
Jezgro je sastavljeno od željeznih prstenastih ploča sa žljebovima na unutrašnjoj strani.Od ploča se formira paket, krutost i čvrstoća konstrukcije se daje zavarivanjem ili zakivanjem.U jezgri se izrađuju žljebovi za polaganje namotaja, a svaka izbočina je jaram (jezgra) za zavoje namotaja.Jezgro je sastavljeno od ploča debljine 0,8-1 mm, izrađenih od posebnih vrsta željeza ili ferolegura s određenom magnetskom propusnošću.Na vanjskoj strani statora mogu biti rebra za poboljšanje odvođenja topline, kao i različiti žljebovi ili udubljenja za spajanje s kućištem generatora.
Trofazni generatori koriste tri namotaja, jedan po fazi.Svaki namotaj je izrađen od bakreno izolirane žice velikog poprečnog presjeka (prečnika od 0,9 do 2 mm ili više), koja se postavlja određenim redoslijedom u žljebove jezgre.Namoti imaju stezaljke s kojih se uklanja naizmjenična struja, obično je broj pinova tri ili četiri, ali postoje statori sa šest terminala (svaki od tri namota ima svoje stezaljke za povezivanje jedne ili druge vrste).
U žljebovima jezgre nalazi se izolacijski materijal koji štiti izolaciju žice od oštećenja.Također, kod nekih tipova statora u žljebove se mogu umetnuti izolacijski klinovi, koji dodatno djeluju kao fiksator za namotaje.Sklop statora može se dodatno impregnirati epoksidnim smolama ili lakovima, čime se osigurava integritet konstrukcije (sprečava pomicanje zavoja) i poboljšava njegova električna izolacijska svojstva.
Stator je kruto ugrađen u kućište generatora, a danas se najčešće koristi dizajn u kojem jezgro statora djeluje kao dio tijela.Ovo se implementira jednostavno: stator je pričvršćen između dva poklopca kućišta generatora, koji su zategnuti vijcima - takav "sendvič" omogućava vam stvaranje kompaktnih dizajna s efikasnim hlađenjem i lakoćom održavanja.Popularan je i dizajn u kojem je stator u kombinaciji s prednjim poklopcem generatora, a stražnji poklopac se skida i omogućava pristup rotoru, statoru i drugim dijelovima.
Vrste i karakteristike statora
Statori generatora razlikuju se po broju i obliku žljebova, shemi polaganja namota u žljebovima, dijagramu ožičenja namotaja i električnim karakteristikama.
Prema broju žljebova za zavoje namota, statori su dvije vrste:
• Sa 18 slotova;
• Sa 36 slotova.
Danas se najčešće koristi dizajn sa 36 utora, jer pruža bolje električne performanse.Generatori sa statorima sa 18 žljebova danas se mogu naći na nekim domaćim automobilima ranih izdanja.
Prema obliku žljebova, statori su tri vrste:
• Sa otvorenim žljebovima - žljebovi pravokutnog poprečnog presjeka, zahtijevaju dodatno pričvršćivanje zavoja namotaja;
• Sa poluzatvorenim (klinastim) žljebovima - žljebovi su suženi prema gore, tako da se namotaji fiksiraju umetanjem izolacijskih klinova ili kambrika (PVC cijevi);
• Sa poluzatvorenim žljebovima za namotaje sa jednookretnim namotajima - žljebovi imaju složen poprečni presjek za polaganje jednog ili dva navoja žice ili žice velikog prečnika u obliku široke trake.
Prema shemi polaganja namota, statori su tri vrste:
• Sa petljom (distribuiranom petljom) - žica svakog namotaja se postavlja u žljebove jezgre s petljama (obično se jedan zavoj polaže u koracima od dva žljeba, zavoji drugog i trećeg namota se postavljaju u ove žljebove - tako namotaji dobijaju pomak potreban za stvaranje trofazne naizmjenične struje);
• Kod talasnog koncentrisanog kola - žica svakog namotaja se postavlja u žlebove u talasima, zaobilazeći ih s jedne strane na drugu, a u svakom žlebu se nalaze dva zavoja jednog namota usmerena u jednom pravcu;
• Kod valovitog raspoređenog kruga - žica je također položena u valovima, ali zavoji jednog namota u žljebovima su usmjereni u različitim smjerovima.
Za bilo koju vrstu slaganja, svaki namotaj ima šest zavoja raspoređenih preko jezgre.
Bez obzira na način polaganja žice, postoje dvije sheme za povezivanje namotaja:
• "Zvijezda" - u ovom slučaju, namotaji su spojeni paralelno (krajevi sva tri namotaja su povezani u jednoj (nulti) tački, a njihovi početni terminali su slobodni);
• "Trougao" - u ovom slučaju, namotaji su povezani u seriju (početak jednog namotaja sa krajem drugog).
Prilikom spajanja namotaja sa "zvijezdom", uočava se veća struja, ovaj krug se koristi na generatorima snage ne većom od 1000 vati, koji učinkovito rade pri malim brzinama.Prilikom spajanja namotaja s "trokutom", struja se smanjuje (1,7 puta u odnosu na "zvijezdu"), međutim, generatori s takvom shemom povezivanja bolje rade pri velikim snagama, a provodnik manjeg poprečnog presjeka može biti koriste za njihove namotaje.
Često se umjesto "trokuta" koristi kolo "dvostruka zvijezda", u kom slučaju stator ne bi trebao imati tri, već šest namotaja - tri namota su spojena "zvijezdom", a dvije "zvijezde" su spojene na opterećenje paralelno.
Što se tiče performansi, za statore je najvažniji nazivni napon, snaga i nazivna struja u namotajima.Prema nazivnom naponu, statori (i generatori) se dijele u dvije grupe:
• Sa naponom namotaja od 14 V - za vozila sa naponom mreže od 12 V;
• Sa naponom u namotajima od 28 V - za opremu sa naponom mreže od 24 V.
Generator proizvodi veći napon, jer u ispravljaču i stabilizatoru neizbježno dolazi do pada napona, a na ulazu u elektroenergetsku mrežu na vozilu već se opaža normalni napon od 12 ili 24 V.
Većina generatora za automobile, traktore, autobuse i drugu opremu ima nazivnu struju od 20 do 60 A, za automobile je dovoljno 30-35 A, za kamione 50-60 A, proizvode se generatori sa strujom do 150 i više A za tešku opremu.
Princip rada statora generatora
Rad statora i cjelokupnog generatora zasniva se na fenomenu elektromagnetne indukcije – pojavi struje u provodniku koji se kreće u magnetskom polju ili miruje u naizmjeničnom magnetskom polju.U automobilskim generatorima koristi se drugi princip - vodič u kojem nastaje struja miruje, a magnetsko polje se stalno mijenja (rotira).
Kada se motor pokrene, rotor generatora počinje da se okreće, a istovremeno se napon iz akumulatora dovodi do njegovog uzbudljivog namotaja.Rotor ima višepolno čelično jezgro, koje, kada se struja dovede na namotaj, postaje elektromagnet, odnosno rotirajući rotor stvara naizmjenično magnetsko polje.Linije polja ovog polja sijeku stator koji se nalazi oko rotora.Jezgro statora na određeni način raspoređuje magnetsko polje, njegove linije sile prelaze zavoje radnih namota - zbog elektromagnetske indukcije u njima se stvara struja, koja se uklanja sa terminala namota, ulazi u ispravljač, stabilizator i mreža na vozilu.
S povećanjem brzine motora, dio struje iz radnog namota statora dovodi se do namota polja rotora - tako da generator prelazi u način samopobude i više mu nije potreban izvor struje treće strane.
Tokom rada, stator generatora doživljava grijanje i električna opterećenja, a izložen je i negativnim utjecajima okoline.S vremenom to može dovesti do pogoršanja izolacije između namotaja i električnog kvara.U tom slučaju, stator treba popraviti ili potpuno zamijeniti.Uz redovno održavanje i pravovremenu zamjenu statora, generator će pouzdano služiti, stabilno opskrbljujući automobil električnom energijom.
Vrijeme objave: 24.08.2023