Cada vehicle modern està equipat amb un generador elèctric que genera corrent per al funcionament del sistema elèctric de bord i de tots els seus dispositius.Una de les parts principals del generador és l'estator fix.Llegiu què és un estator del generador, com funciona i funciona en aquest article.
Propòsit de l'estator del generador
En els automòbils moderns i altres vehicles, s'utilitzen alternadors trifàsics síncrons amb autoexcitació.Un generador típic consisteix en un estator fix fixat en una carcassa, un rotor amb un bobinatge d'excitació, un conjunt de raspalls (que subministra corrent al bobinatge de camp) i una unitat rectificadora.Totes les peces estan acoblades en un disseny relativament compacte, que està muntat al motor i té una transmissió per corretja des del cigonyal.
L'estator és una part fixa d'un alternador d'automòbil que porta un bobinatge de treball.Durant el funcionament del generador, és als bobinatges de l'estator que sorgeix un corrent elèctric, que es converteix (rectifica) i s'introdueix a la xarxa de bord.
L'estator del generador té diverses funcions:
• Porta un bobinatge de treball en el qual es genera un corrent elèctric;
• Fa la funció d'una part del cos per acomodar el bobinatge de treball;
• Fa el paper d'un circuit magnètic per augmentar la inductància del bobinatge de treball i la correcta distribució de les línies de camp magnètic;
• Actua com a dissipador de calor: elimina l'excés de calor dels bobinatges de calefacció.
Tots els estators tenen essencialment el mateix disseny i no es diferencien en una varietat de tipus.
Disseny de l'estator del generador
Estructuralment, l'estator consta de tres parts principals:
• Nucli de l'anell;
• Enrotllament de treball (bobinats);
• Aïllament de bobinatges.
El nucli està muntat a partir de plaques d'anell de ferro amb ranures a l'interior.A partir de les plaques es forma un paquet, la rigidesa i solidesa de l'estructura ve donada per soldadura o reblat.Al nucli, es fan ranures per col·locar els bobinatges i cada protuberància és un jou (nucli) per als girs del bobinatge.El nucli està muntat a partir de plaques amb un gruix de 0,8-1 mm, fetes de graus especials de ferro o ferroaliatges amb una certa permeabilitat magnètica.Pot haver-hi aletes a l'exterior de l'estator per millorar la dissipació de la calor, així com diverses ranures o escombraries per acoblar-se a la carcassa del generador.
Els generadors trifàsics utilitzen tres bobinatges, un per fase.Cada bobinatge està fet de filferro aïllat de coure de gran secció (amb un diàmetre de 0,9 a 2 mm o més), que es col·loca en un ordre determinat a les ranures del nucli.Els bobinats tenen terminals dels quals s'elimina el corrent altern, normalment el nombre de pins és de tres o quatre, però hi ha estators amb sis bornes (cadascun dels tres bobinats té els seus propis terminals per fer connexions d'un tipus o altre).
A les ranures del nucli hi ha un material aïllant que protegeix l'aïllament del cable de danys.A més, en alguns tipus d'estators, es poden inserir falques aïllants a les ranures, que també actuen com a fixador de les voltes de bobinatge.El conjunt de l'estator també es pot impregnar amb resines o vernissos epoxi, cosa que garanteix la integritat de l'estructura (evita el desplaçament de girs) i millora les seves propietats d'aïllament elèctric.
L'estator està muntat rígidament a la carcassa del generador, i avui el disseny més utilitzat és en què el nucli de l'estator actua com a part del cos.Això s'aplica de manera senzilla: l'estator està subjectat entre dues cobertes de la carcassa del generador, que s'ajusten amb tacs, com un "entrepà" us permet crear dissenys compactes amb una refrigeració eficient i una facilitat de manteniment.El disseny també és popular, en què l'estator es combina amb la coberta frontal del generador i la coberta posterior és extraïble i proporciona accés al rotor, l'estator i altres peces.
Tipus i característiques dels estators
Els estators dels generadors es diferencien pel nombre i la forma de les ranures, l'esquema de col·locació dels bobinatges a les ranures, l'esquema de cablejat dels bobinatges i les característiques elèctriques.
Segons el nombre de ranures per a les espires dels bobinatges, els estators són de dos tipus:
• Amb 18 ranures;
• Amb 36 ranures.
Avui, el disseny de 36 ranures és el més utilitzat, ja que ofereix un millor rendiment elèctric.Els generadors amb estators amb 18 ranures avui es poden trobar en alguns cotxes domèstics de primeres versions.
Segons la forma de les ranures, els estators són de tres tipus:
• Amb ranures obertes: ranures de secció transversal rectangular, requereixen una fixació addicional de les voltes de bobinatge;
• Amb ranures semitancades (en forma de falca): les ranures s'afilten cap amunt, de manera que les bobines de bobina es fixen mitjançant la inserció de falques aïllants o cambrics (tubs de PVC);
• Amb ranures semitancades per a bobinatges amb bobines d'una sola volta: les ranures tenen una secció transversal complexa per col·locar una o dues voltes de filferro o filferro de gran diàmetre en forma de cinta ampla.
Segons l'esquema de col·locació de bobinatges, els estators són de tres tipus:
• Amb un circuit de bucle (bucle distribuït): el cable de cada bobinatge es col·loca a les ranures del nucli amb bucles (normalment es col·loca una volta en increments de dues ranures, les espires del segon i tercer bobinatge es col·loquen en aquestes ranures - així els bobinats adquireixen el desplaçament necessari per generar un corrent altern trifàsic);
• Amb un circuit concentrat d'ones: el cable de cada bobinatge es col·loca a les ranures en ones, passant-les d'un costat a l'altre, i a cada solc hi ha dues voltes d'un bobinatge dirigides en una direcció;
• Amb un circuit distribuït per ones: el cable també es col·loca en ones, però els girs d'un bobinat a les ranures es dirigeixen en diferents direccions.
Per a qualsevol tipus d'apilament, cada bobinatge té sis voltes distribuïdes pel nucli.
Independentment del mètode de col·locació del cable, hi ha dos esquemes per connectar els bobinatges:
• "Estrella": en aquest cas, els bobinatges estan connectats en paral·lel (els extrems dels tres bobinatges estan connectats en un punt (zero) i els seus terminals inicials són lliures);
• "Triangle": en aquest cas, els bobinatges es connecten en sèrie (el començament d'un bobinat amb el final de l'altre).
Quan es connecten els bobinatges amb una "estrella", s'observa un corrent més alt, aquest circuit s'utilitza en generadors amb una potència de no més de 1000 watts, que funcionen de manera eficient a velocitats baixes.Quan es connecten els bobinatges amb un "triangle", el corrent es redueix (1,7 vegades en relació amb l'"estrella"), però, els generadors amb aquest esquema de connexió funcionen millor a altes potències i es pot fer un conductor de secció transversal més petita. utilitzats per als seus enrotllaments.
Sovint, en lloc d'un "triangle", s'utilitza un circuit de "doble estrella", en aquest cas l'estator no hauria de tenir tres, sinó sis bobinatges: tres bobinatges estan connectats per una "estrella" i dues "estrelles" estan connectades a la càrrega en paral·lel.
Pel que fa al rendiment, per als estators, el més important és la tensió nominal, la potència i el corrent nominal dels bobinats.Segons la tensió nominal, els estators (i els generadors) es divideixen en dos grups:
• Amb una tensió de bobinatge de 14 V - per a vehicles amb una tensió de xarxa a bord de 12 V;
• Amb una tensió als bobinatges de 28 V - per a equips amb una tensió de xarxa a bord de 24 V.
El generador produeix una tensió més alta, ja que una caiguda de tensió es produeix inevitablement al rectificador i estabilitzador, i a l'entrada de la xarxa elèctrica a bord ja s'observa una tensió normal de 12 o 24 V.
La majoria de generadors per a cotxes, tractors, autobusos i altres equips tenen un corrent nominal de 20 a 60 A, 30-35 A és suficient per a cotxes, 50-60 A per a camions, es produeixen generadors amb un corrent de fins a 150 A o més. per a equipament pesat.
Principi de funcionament de l'estator del generador
El funcionament de l'estator i de tot el generador es basa en el fenomen de la inducció electromagnètica: l'aparició de corrent en un conductor que es mou en un camp magnètic o descansa en un camp magnètic altern.En els generadors d'automòbils, s'utilitza el segon principi: el conductor en què sorgeix el corrent està en repòs i el camp magnètic canvia constantment (gira).
Quan el motor arrenca, el rotor del generador comença a girar, alhora que es subministra tensió de la bateria al seu bobinatge excitant.El rotor té un nucli d'acer multipol que, quan s'aplica corrent al bobinatge, es converteix en un electroimant, respectivament, el rotor giratori crea un camp magnètic altern.Les línies de camp d'aquest camp tallen l'estator situat al voltant del rotor.El nucli de l'estator distribueix el camp magnètic d'una determinada manera, les seves línies de força creuen les espires dels bobinatges de treball; a causa de la inducció electromagnètica, es genera un corrent, que s'elimina dels terminals del bobinatge, entra al rectificador, estabilitzador i la xarxa a bord.
Amb un augment de la velocitat del motor, part del corrent del bobinatge de treball de l'estator s'alimenta al bobinat del camp del rotor, de manera que el generador entra en mode d'autoexcitació i ja no necessita una font de corrent de tercers.
Durant el funcionament, l'estator del generador experimenta càrregues elèctriques i de calefacció, i també està exposat a influències ambientals negatives.Amb el pas del temps, això pot provocar un deteriorament de l'aïllament entre els bobinatges i una avaria elèctrica.En aquest cas, l'estator s'ha de reparar o substituir completament.Amb el manteniment regular i la substitució oportuna de l'estator, el generador servirà de manera fiable, subministrant de manera estable el cotxe amb energia elèctrica.
Hora de publicació: 24-agost-2023