כל רכב חדיש מצויד בגנרטור חשמלי המייצר זרם להפעלת מערכת החשמל המשולבת וכל מכשיריה.אחד החלקים העיקריים של הגנרטור הוא הסטטור הקבוע.קרא על מה זה סטטור גנרטור, איך הוא עובד ופועל במאמר זה.
מטרת הסטטור של הגנרטור
במכוניות מודרניות ובכלי רכב אחרים משתמשים באלטרנטורים תלת פאזיים סינכרוניים עם עירור עצמי.גנרטור טיפוסי מורכב מסטאטור קבוע המקובע במארז, רוטור עם פיתול עירור, מכלול מברשת (המספק זרם לפתלת השדה) ויחידת מיישר.כל החלקים מורכבים לעיצוב קומפקטי יחסית, המותקן על המנוע ובעל הנעת רצועה מגל הארכובה.
הסטטור הוא חלק קבוע מאלטרנטור רכב הנושא סלילה עובדת.במהלך פעולת הגנרטור, בפיתולי הסטטור נוצר זרם חשמלי, אשר מומר (מתוקן) ומוזן לרשת המשולבת.
לסטטור הגנרטור מספר פונקציות:
• נושאת פיתול עובד שבו נוצר זרם חשמלי;
• מבצע את הפונקציה של חלק גוף כדי להתאים את הפיתול הפועל;
• ממלא את התפקיד של מעגל מגנטי להגביר את השראות של פיתול העבודה ואת ההפצה הנכונה של קווי שדה מגנטי;
• פועל כגוף קירור - מסיר חום יתר מפיתולי חימום.
לכל הסטטורים יש בעצם אותו עיצוב ואינם שונים במגוון סוגים.
עיצוב סטטור גנרטור
מבחינה מבנית, הסטטור מורכב משלושה חלקים עיקריים:
• ליבת טבעת;
• פיתול עבודה (פיתולים);
• בידוד פיתולים.
הליבה מורכבת מצלחות טבעת ברזל עם חריצים בפנים.חבילה נוצרת מהצלחות, הקשיחות והמוצקות של המבנה ניתנת על ידי ריתוך או ריתוך.בליבה נעשים חריצים להנחת הפיתולים וכל בליטה מהווה עול (ליבה) לסיבובי הפיתול.הליבה מורכבת מצלחות בעובי של 0.8-1 מ"מ, עשויות מדרגות מיוחדות של ברזל או סגסוגות ברזל עם חדירות מגנטית מסוימת.עשויים להיות סנפירים בצד החיצוני של הסטטור לשיפור פיזור החום, כמו גם חריצים או שקעים שונים לעגינה עם בית הגנרטור.
גנרטורים תלת פאזיים משתמשים בשלוש פיתולים, אחד לכל שלב.כל פיתול עשוי מחוט מבודד נחושת בעל חתך רוחב גדול (קוטר של 0.9 עד 2 מ"מ או יותר), אשר ממוקם בסדר מסוים בחריצים של הליבה.לפיתולים יש טרקים שמהם מסירים זרם חילופין, לרוב מספר הפינים הוא שלושה או ארבעה, אך ישנם סטטורים עם שישה טרמינלים (לכל אחד משלושת הפיתולים יש טרקים משלו ליצירת חיבורים מסוג זה או אחר).
בחריצי הליבה ישנו חומר מבודד המגן על בידוד החוט מפני נזקים.כמו כן, בחלק מסוגי הסטטורים ניתן להכניס לחריצים טריזים מבודדים, המשמשים בנוסף כמקבע לסיבובים המתפתלים.מכלול הסטטור יכול להיות ספוג בנוסף בשרף אפוקסי או לכות, מה שמבטיח את שלמות המבנה (מונע את הסטת הסיבובים) ומשפר את תכונות הבידוד החשמלי שלו.
הסטטור מותקן בקשיחות בבית הגנרטור, וכיום העיצוב הנפוץ ביותר הוא בו ליבת הסטטור פועלת כחלק גוף.זה מיושם בפשטות: הסטטור מהודק בין שני כיסויים של בית הגנרטור, אשר מהודקים בעזרת חתיכים - "סנדוויץ'" כזה מאפשר לך ליצור עיצובים קומפקטיים עם קירור יעיל וקלות תחזוקה.פופולרי גם העיצוב, בו הסטטור משולב עם הכיסוי הקדמי של הגנרטור, והכיסוי האחורי ניתן להסרה ומספק גישה לרוטור, לסטטור ולחלקים נוספים.
סוגים ומאפיינים של סטטורים
הסטטורים של הגנרטורים נבדלים במספר ובצורת החריצים, בתכנית הנחת הפיתולים בחריצים, בתרשים החיווט של הפיתולים ובמאפיינים החשמליים.
על פי מספר החריצים לסיבובי הפיתולים, סטטורים הם משני סוגים:
• עם 18 חריצים;
• עם 36 חריצים.
כיום, עיצוב 36 החריצים הוא הנפוץ ביותר, מכיוון שהוא מספק ביצועים חשמליים טובים יותר.כיום ניתן למצוא גנרטורים עם סטטורים עם 18 חריצים בחלק מהמכוניות המקומיות של מהדורות מוקדמות.
על פי צורת החריצים, סטטורים הם משלושה סוגים:
• עם חריצים פתוחים - חריצים של חתך מלבני, הם דורשים קיבוע נוסף של הסיבובים המתפתלים;
• עם חריצים סגורים למחצה (בצורת טריז) - החריצים מתחדדים כלפי מעלה, כך שהסלילים המתפתלים מקובעים על ידי הכנסת טריזים מבודדים או קמבריקים (צינורות PVC);
• עם חריצים סגורים למחצה לפיתולים עם סלילים חד-סיבוביים - לחריצים חתך מורכב להנחת סיבוב אחד או שניים של חוט בקוטר גדול או חוט בצורת סרט רחב.
על פי תכנית ההנחת המתפתלת, סטטורים הם משלושה סוגים:
• עם מעגל לולאה (מבוזר לולאה) - החוט של כל פיתול ממוקם בחריצים של הליבה עם לולאות (בדרך כלל סיבוב אחד מונח במרווחים של שני חריצים, הסיבובים של הפיתולים השני והשלישי מונחים בחריצים אלה - כך שהפיתולים רוכשים את ההיסט הדרוש ליצירת זרם חילופין תלת פאזי);
• עם מעגל מרוכז גל - החוט של כל פיתול ממוקם בחריצים בגלים, עוקף אותם מצד אחד לשני, ובכל חריץ יש שני סיבובים של פיתול אחד המכוונים לכיוון אחד;
• עם מעגל מבוזר גלים - החוט מונח גם בגלים, אך הסיבובים של מתפתל אחד בחריצים מכוונים לכיוונים שונים.
עבור כל סוג של ערימה, לכל פיתול יש שישה סיבובים המפוזרים על הליבה.
ללא קשר לשיטת הנחת החוט, ישנן שתי תוכניות לחיבור הפיתולים:
• "כוכב" - במקרה זה, הפיתולים מחוברים במקביל (הקצוות של כל שלוש הפיתולים מחוברים בנקודה אחת (אפס), והמסופים הראשוניים שלהם חופשיים);
• "משולש" - במקרה זה, הפיתולים מחוברים בסדרה (תחילת פיתול אחד עם קצה השני).
בעת חיבור הפיתולים עם "כוכב", נצפה זרם גבוה יותר, מעגל זה משמש על גנרטורים עם הספק של לא יותר מ 1000 וואט, אשר עובדים ביעילות במהירויות נמוכות.כאשר מחברים את הפיתולים עם "משולש", הזרם מופחת (פי 1.7 ביחס ל"כוכב"), עם זאת, גנרטורים עם ערכת חיבור כזו עובדים טוב יותר בהספקים גבוהים, וניתן להיות מוליך בחתך קטן יותר משמש לפיתולים שלהם.
לעתים קרובות, במקום "משולש", נעשה שימוש במעגל "כוכב כפול", ובמקרה זה הסטטור צריך להיות לא שלוש, אלא שש פיתולים - שלוש פיתולים מחוברים ב"כוכב", ושני "כוכבים" מחוברים ל העומס במקביל.
מבחינת ביצועים, עבור סטטורים, הדבר החשוב ביותר הוא המתח הנקוב, ההספק והזרם הנקוב בפיתולים.על פי המתח הנומינלי, סטטורים (וגנראטורים) מחולקים לשתי קבוצות:
• עם מתח פיתול של 14 וולט - לכלי רכב עם מתח רשת על הסיפון של 12 וולט;
• עם מתח בפיתולים של 28 וולט - לציוד עם מתח רשת מובנה של 24 וולט.
הגנרטור מייצר מתח גבוה יותר, שכן נפילת מתח מתרחשת בהכרח במיישר ובמייצב, ובכניסה לרשת החשמל המשולבת, כבר נצפה מתח רגיל של 12 או 24 וולט.
לרוב הגנרטורים למכוניות, טרקטורים, אוטובוסים וציוד אחר יש זרם נקוב של 20 עד 60 A, 30-35 A מספיק למכוניות, 50-60 A למשאיות, מיוצרים גנרטורים עם זרם של עד 150 או יותר A לציוד כבד.
עקרון העבודה של סטאטור מחולל
פעולת הסטטור והגנרטור כולו מבוססת על תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית - התרחשות זרם במוליך שנע בשדה מגנטי או נח בשדה מגנטי לסירוגין.במחוללי רכב משתמשים בעקרון השני - המוליך שבו מתעורר הזרם נמצא במנוחה, והשדה המגנטי משתנה כל הזמן (מסתובב).
כאשר המנוע מתניע, רוטור הגנרטור מתחיל להסתובב, במקביל מתח מהסוללה מסופק לליפוף המרגש שלו.לרוטור יש ליבת פלדה רב-קוטבית, שכאשר מופעל זרם על הפיתול, הופכת לאלקטרומגנט, בהתאמה, הרוטור המסתובב יוצר שדה מגנטי לסירוגין.קווי השדה של שדה זה חותכים את הסטטור הממוקם סביב הרוטור.ליבת הסטטור מפיצה את השדה המגנטי בצורה מסוימת, קווי הכוח שלה חוצים את סיבובי הפיתולים הפועלים - עקב אינדוקציה אלקטרומגנטית, נוצר בהם זרם, המוסר ממסופי הפיתול, נכנס למיישר, מייצב והרשת המשולבת.
עם עלייה במהירות המנוע, חלק מהזרם מפיתול העבודה של הסטטור מוזן לליפוף שדה הרוטור - כך שהגנרטור עובר למצב עירור עצמי ואינו זקוק עוד למקור זרם של צד שלישי.
במהלך הפעולה, הסטטור של הגנרטור חווה עומסי חימום וחשמל, והוא גם חשוף להשפעות סביבתיות שליליות.עם הזמן, זה יכול להוביל להידרדרות של הבידוד בין הפיתולים והתמוטטות חשמלית.במקרה זה, יש לתקן את הסטטור או להחליף לחלוטין.עם תחזוקה שוטפת והחלפה בזמן של הסטטור, הגנרטור ישרת באופן אמין, ויספק את המכונית ביציבות עם אנרגיה חשמלית.
זמן פרסום: 24 באוגוסט 2023