Todo vehículo moderno está equipado cun xerador eléctrico que xera corrente para o funcionamento do sistema eléctrico de a bordo e de todos os seus dispositivos.Unha das partes principais do xerador é o estator fixo.Lea sobre o que é un estator xerador, como funciona e funciona neste artigo.
Finalidade do estator do xerador
Nos automóbiles modernos e outros vehículos utilízanse alternadores trifásicos síncronos con autoexcitación.Un xerador típico consiste nun estator fixo fixado nunha carcasa, un rotor cun enrolamento de excitación, un conxunto de escobillas (que subministra corrente ao devanado de campo) e unha unidade rectificadora.Todas as pezas están montadas nun deseño relativamente compacto, que está montado no motor e ten unha transmisión por correa desde o cigüeñal.
O estator é unha parte fixa dun alternador de automóbil que leva un bobinado de traballo.Durante o funcionamento do xerador, é nos enrolamentos do estator onde xorde unha corrente eléctrica, que se converte (rectifica) e alimenta a rede de a bordo.
O estator do xerador ten varias funcións:
• Leva un bobinado de traballo no que se xera corrente eléctrica;
• Realiza a función dunha parte do corpo para acomodar o bobinado de traballo;
• Desempeña o papel dun circuíto magnético para aumentar a inductancia do bobinado de traballo e a correcta distribución das liñas de campo magnético;
• Actúa como disipador de calor: elimina a calor excesiva dos enrolamentos de calefacción.
Todos os estatores teñen esencialmente o mesmo deseño e non se diferencian nunha variedade de tipos.
Deseño do estator do xerador
Estruturalmente, o estator consta de tres partes principais:
• Núcleo de anel;
• Enrolamento de traballo (enrolamentos);
• Illamento de enrolamentos.
O núcleo está montado a partir de placas de aneis de ferro con ranuras no interior.A partir das placas fórmase un paquete, a rixidez e solidez da estrutura vén dada por soldadura ou remachado.No núcleo, fanse ranuras para colocar os enrolamentos, e cada protuberancia é un xugo (núcleo) para as voltas do enrolamento.O núcleo está montado a partir de placas cun espesor de 0,8-1 mm, feitas de calidades especiais de ferro ou ferroaliaxes cunha certa permeabilidade magnética.Pode haber aletas no exterior do estator para mellorar a disipación da calor, así como varias ranuras ou rebaixes para acoplarse á carcasa do xerador.
Os xeradores trifásicos usan tres devanados, un por fase.Cada enrolamento está feito de fío illado de cobre de gran sección transversal (cun diámetro de 0,9 a 2 mm ou máis), que se coloca nunha determinada orde nas ranuras do núcleo.Os devanados teñen terminales dos que se elimina a corrente alterna, normalmente o número de patas é de tres ou catro, pero hai estatores con seis terminales (cada un dos tres devanados ten os seus propios terminales para realizar conexións dun ou outro).
Nas ranuras do núcleo hai un material illante que protexe o illamento do fío de danos.Ademais, nalgúns tipos de estatores pódense inserir cuñas illantes nas rañuras, que ademais actúan como fixadores das voltas do enrolamento.O conxunto do estator tamén se pode impregnar con resinas epoxi ou vernices, o que garante a integridade da estrutura (evita o cambio de voltas) e mellora as súas propiedades de illamento eléctrico.
O estator está montado de forma ríxida na carcasa do xerador, e hoxe o deseño máis usado é no que o núcleo do estator actúa como parte do corpo.Isto implícase de forma sinxela: o estator está suxeito entre dúas tapas da carcasa do xerador, que están axustadas con cravos; tal "sándwich" permítelle crear deseños compactos con arrefriamento eficiente e facilidade de mantemento.O deseño tamén é popular, no que o estator se combina coa tapa frontal do xerador e a tapa traseira é extraíble e proporciona acceso ao rotor, estator e outras pezas.
Tipos e características dos estatores
Os estatores dos xeradores difiren no número e forma das ranuras, o esquema de colocación dos enrolamentos nas ranuras, o diagrama de cableado dos enrolamentos e as características eléctricas.
Segundo o número de sucos para as voltas dos enrolamentos, os estatores son de dous tipos:
• Con 18 slots;
• Con 36 slots.
Hoxe, o deseño de 36 ranuras é o máis utilizado, xa que proporciona un mellor rendemento eléctrico.Os xeradores con estatores con 18 ranuras hoxe pódense atopar nalgúns coches domésticos dos primeiros lanzamentos.
Segundo a forma das ranuras, os estatores son de tres tipos:
• Con ranuras abertas: ranuras de sección transversal rectangular, requiren unha fixación adicional das voltas de enrolamento;
• Con rañuras semipechadas (en forma de cuña): as rañuras son cónicas cara arriba, polo que as bobinas de bobinado fíxanse introducindo cuñas ou cambrics illantes (tubos de PVC);
• Con ranuras semipechadas para enrolamentos con bobinas dunha soa volta: as ranuras teñen unha sección transversal complexa para colocar unha ou dúas voltas de fío ou fío de gran diámetro en forma de cinta ancha.
Segundo o esquema de colocación do enrolamento, os estatores son de tres tipos:
• Cun circuíto de bucle (loop distribuído): o fío de cada enrolamento colócase nas ranuras do núcleo con bucles (normalmente unha volta colócase en incrementos de dúas ranuras, as voltas do segundo e terceiro enrolamentos colócanse nestas ranuras). - polo que os enrolamentos adquiren o desprazamento necesario para xerar unha corrente alterna trifásica);
• Cun circuíto concentrado de ondas: o fío de cada enrolamento colócase nos sucos en ondas, pasándoas dun lado a outro, e en cada suco hai dúas voltas dun devanado dirixidas nunha dirección;
• Cun circuíto distribuído por ondas: o fío tamén se coloca en ondas, pero as voltas dun enrolamento nas ranuras diríxense en diferentes direccións.
Para calquera tipo de apilado, cada bobinado ten seis voltas distribuídas polo núcleo.
Independentemente do método de colocación do fío, hai dous esquemas para conectar os enrolamentos:
• "Estrela": neste caso, os enrolamentos están conectados en paralelo (os extremos dos tres enrolamentos están conectados nun punto (cero) e os seus terminais iniciais están libres);
• "Triángulo": neste caso, os enrolamentos están conectados en serie (o comezo dun enrolamento co final do outro).
Ao conectar os enrolamentos cunha "estrela", obsérvase unha corrente máis alta, este circuíto úsase en xeradores cunha potencia non superior a 1000 vatios, que funcionan de forma eficiente a baixas velocidades.Ao conectar os enrolamentos cun "triángulo", a corrente redúcese (1,7 veces en relación á "estrela"), non obstante, os xeradores con tal esquema de conexión funcionan mellor a altas potencias e pódese utilizar un condutor de sección transversal menor. utilizados para os seus enrolamentos.
Moitas veces, en lugar dun "triángulo", úsase un circuíto de "estrela dobre", nese caso o estator non debería ter tres, senón seis enrolamentos: tres enrolamentos están conectados por unha "estrela" e dúas "estrelas" están conectadas a a carga en paralelo.
En canto ao rendemento, para os estatores, o máis importante é a tensión nominal, a potencia e a corrente nominal nos enrolamentos.Segundo a tensión nominal, os estatores (e os xeradores) divídense en dous grupos:
• Cunha tensión de enrolamento de 14 V - para vehículos cunha tensión de rede a bordo de 12 V;
• Cunha tensión nos devanados de 28 V - para equipos cunha tensión de rede a bordo de 24 V.
O xerador produce unha tensión maior, xa que se produce inevitablemente unha caída de tensión no rectificador e estabilizador, e na entrada da rede eléctrica de a bordo xa se observa unha tensión normal de 12 ou 24 V.
A maioría dos xeradores para coches, tractores, autobuses e outros equipos teñen unha corrente nominal de 20 a 60 A, 30-35 A é suficiente para coches, 50-60 A para camións, prodúcense xeradores cunha corrente de ata 150 A ou máis. para equipos pesados.
Principio de funcionamento do estator xerador
O funcionamento do estator e de todo o xerador baséase no fenómeno da indución electromagnética: a aparición de corrente nun condutor que se move nun campo magnético ou descansa nun campo magnético alterno.Nos xeradores de automóbiles utilízase o segundo principio: o condutor no que xorde a corrente está en repouso e o campo magnético cambia constantemente (xira).
Cando o motor arranca, o rotor do xerador comeza a xirar, ao mesmo tempo que a tensión da batería é subministrada ao seu excitante enrolamento.O rotor ten un núcleo de aceiro multipolar que, cando se aplica corrente ao enrolamento, convértese nun electroimán, respectivamente, o rotor xiratorio crea un campo magnético alterno.As liñas de campo deste campo cruzan o estator situado arredor do rotor.O núcleo do estator distribúe o campo magnético dun xeito determinado, as súas liñas de forza atravesan as voltas dos enrolamentos de traballo - debido á indución electromagnética, xérase neles unha corrente, que se elimina dos terminais do enrolamento, entra no rectificador, estabilizador e a rede a bordo.
Cun aumento da velocidade do motor, parte da corrente do bobinado de traballo do estator envíase ao bobinado do campo do rotor, polo que o xerador entra en modo de autoexcitación e xa non necesita unha fonte de corrente de terceiros.
Durante o funcionamento, o estator do xerador experimenta quecemento e cargas eléctricas, e tamén está exposto a influencias ambientais negativas.Co paso do tempo, isto pode provocar un deterioro do illamento entre os enrolamentos e unha avaría eléctrica.Neste caso, o estator debe ser reparado ou substituído completamente.Co mantemento regular e a substitución oportuna do estator, o xerador servirá de forma fiable, fornecendo de forma estable o coche con enerxía eléctrica.
Hora de publicación: 24-ago-2023