Stator máy phát điện: tạo ra dòng điện

stator_máy phát điện_1

Mỗi phương tiện hiện đại đều được trang bị một máy phát điện tạo ra dòng điện để vận hành hệ thống điện trên xe và tất cả các thiết bị của nó.Một trong những bộ phận chính của máy phát điện là stato cố định.Đọc về stator máy phát điện là gì, nguyên lý hoạt động và hoạt động của nó trong bài viết này.

 

 

Mục đích của stato máy phát điện

Trong ô tô hiện đại và các phương tiện khác, máy phát điện xoay chiều ba pha đồng bộ có khả năng tự kích thích được sử dụng.Một máy phát điện thông thường bao gồm một stato cố định được cố định trong vỏ, một rôto có cuộn dây kích thích, cụm chổi than (cung cấp dòng điện cho cuộn dây kích từ) và bộ chỉnh lưu.Tất cả các bộ phận được lắp ráp thành một thiết kế tương đối nhỏ gọn, được gắn trên động cơ và có bộ truyền động đai từ trục khuỷu.

Stator là một bộ phận cố định của máy phát điện ô tô mang cuộn dây làm việc.Trong quá trình hoạt động của máy phát điện, dòng điện xuất hiện trong cuộn dây stato, dòng điện này được chuyển đổi (chỉnh lưu) và đưa vào mạng trên bo mạch.

Stator máy phát điện có một số chức năng:

• Mang cuộn dây làm việc trong đó tạo ra dòng điện;
• Thực hiện chức năng của một bộ phận cơ thể để điều tiết cuộn dây làm việc;
• Đóng vai trò như một mạch từ để tăng độ tự cảm của cuộn dây làm việc và phân bố chính xác các đường sức từ;
• Hoạt động như một bộ tản nhiệt - loại bỏ nhiệt quá mức từ cuộn dây đốt nóng.

Tất cả các stato về cơ bản đều có thiết kế giống nhau và không khác nhau về nhiều loại.

 

Thiết kế stator máy phát điện

Về mặt cấu tạo, stator bao gồm ba phần chính:

• Lõi vòng;
• Cuộn dây làm việc (cuộn dây);
• Cách điện của cuộn dây.

Lõi được lắp ráp từ các tấm vòng sắt có rãnh ở bên trong.Một gói được hình thành từ các tấm, độ cứng và độ chắc chắn của kết cấu được tạo ra bằng cách hàn hoặc tán đinh.Trong lõi có các rãnh để đặt các cuộn dây và mỗi phần nhô ra là một cái ách (lõi) cho các vòng dây quấn.Lõi được lắp ráp từ các tấm có độ dày 0,8-1 mm, được làm bằng các loại sắt hoặc hợp kim sắt đặc biệt có độ thấm từ nhất định.Có thể có các cánh tản nhiệt ở bên ngoài stato để cải thiện khả năng tản nhiệt, cũng như các rãnh hoặc rãnh khác nhau để gắn với vỏ máy phát điện.

stator_máy phát điện_2

Máy phát điện ba pha sử dụng ba cuộn dây, mỗi cuộn dây một pha.Mỗi cuộn dây được làm bằng dây cách điện bằng đồng có tiết diện lớn (có đường kính từ 0,9 đến 2 mm trở lên), được đặt theo một thứ tự nhất định trong các rãnh của lõi.Các cuộn dây có các đầu nối để loại bỏ dòng điện xoay chiều, thường số lượng chân là ba hoặc bốn, nhưng có những stato có sáu đầu nối (mỗi cuộn dây trong số ba cuộn dây có các đầu nối riêng để tạo kết nối loại này hoặc loại khác).

Trong các rãnh của lõi có một vật liệu cách điện giúp bảo vệ lớp cách điện của dây khỏi bị hư hại.Ngoài ra, ở một số loại stato, các nêm cách điện có thể được chèn vào các rãnh, chúng còn có tác dụng như một vật cố định cho các vòng dây quấn.Ngoài ra, cụm stato có thể được ngâm tẩm bằng nhựa epoxy hoặc vecni để đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc (ngăn chặn sự dịch chuyển của các vòng quay) và cải thiện đặc tính cách điện của nó.

Stator được lắp chắc chắn trong vỏ máy phát điện và ngày nay thiết kế được sử dụng phổ biến nhất là lõi stato đóng vai trò như một bộ phận thân máy.Điều này được thực hiện một cách đơn giản: stato được kẹp giữa hai nắp của vỏ máy phát điện, được siết chặt bằng đinh tán - một chiếc "bánh kẹp" như vậy cho phép bạn tạo ra những thiết kế nhỏ gọn với khả năng làm mát hiệu quả và dễ bảo trì.Thiết kế cũng rất phổ biến, trong đó stato được kết hợp với nắp trước của máy phát điện, còn nắp sau có thể tháo rời và cung cấp khả năng tiếp cận rôto, stato và các bộ phận khác.

Các loại và đặc điểm của stato

Các stato của máy phát điện khác nhau về số lượng và hình dạng của các rãnh, sơ đồ đặt cuộn dây trong các rãnh, sơ đồ nối dây của cuộn dây và đặc tính điện.

Theo số lượng rãnh cho vòng dây, stato có hai loại:

• Với 18 khe cắm;
• Với 36 khe cắm.

Ngày nay, thiết kế 36 khe được sử dụng phổ biến nhất vì nó mang lại hiệu suất điện tốt hơn.Ngày nay, máy phát điện có stator với 18 rãnh có thể được tìm thấy trên một số ô tô sản xuất trong nước phiên bản đầu tiên.

Theo hình dạng của các rãnh, stator có ba loại:

• Với các rãnh hở - rãnh có tiết diện hình chữ nhật thì cần cố định thêm các vòng dây quấn;
• Với các rãnh nửa kín (hình nêm) - các rãnh được làm thon dần lên trên nên các cuộn dây quấn được cố định bằng cách chèn các nêm hoặc nêm cách điện (ống PVC);
• Với các rãnh nửa kín dành cho cuộn dây có cuộn dây một vòng - các rãnh có mặt cắt phức tạp để đặt một hoặc hai vòng dây có đường kính lớn hoặc dây ở dạng băng rộng.

stator_máy phát điện_4

Theo sơ đồ đặt cuộn dây, stato có ba loại:

• Với mạch vòng (phân bố vòng) - dây của mỗi cuộn dây được đặt trong các rãnh của lõi có các vòng (thường một vòng được đặt theo từng bước của hai rãnh, các vòng của cuộn dây thứ hai và thứ ba được đặt trong các rãnh này - để cuộn dây đạt được độ dịch chuyển cần thiết để tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha);
• Với mạch tập trung sóng - dây của mỗi cuộn dây được đặt trong các rãnh theo sóng, truyền từ bên này sang bên kia và trong mỗi rãnh có hai vòng của một cuộn dây hướng về một hướng;
• Với mạch phân bố sóng - dây cũng được đặt theo dạng sóng, nhưng các vòng dây của một cuộn dây trong các rãnh được định hướng theo các hướng khác nhau.

Đối với bất kỳ kiểu xếp chồng nào, mỗi cuộn dây có sáu vòng phân bố trên lõi.

Bất kể phương pháp đặt dây nào, có hai phương án nối các cuộn dây:

• "Ngôi sao" - trong trường hợp này, các cuộn dây được mắc song song (các đầu của cả ba cuộn dây được nối tại một điểm (không) và các đầu cuối ban đầu của chúng là tự do);
• "Tam giác" - trong trường hợp này, các cuộn dây được mắc nối tiếp (điểm bắt đầu của một cuộn dây với điểm cuối của cuộn dây kia).

Khi kết nối các cuộn dây với "ngôi sao", dòng điện cao hơn được quan sát thấy, mạch này được sử dụng trên các máy phát điện có công suất không quá 1000 watt, hoạt động hiệu quả ở tốc độ thấp.Tuy nhiên, khi kết nối các cuộn dây theo hình "tam giác", dòng điện giảm (1,7 lần so với "ngôi sao"), tuy nhiên, các máy phát điện có sơ đồ kết nối như vậy hoạt động tốt hơn ở công suất cao và dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn có thể được sử dụng làm cuộn dây của chúng.

Thông thường, thay vì sử dụng mạch "tam giác", người ta sử dụng mạch "sao kép", trong trường hợp đó, stato không nên có ba mà là sáu cuộn dây - ba cuộn dây được nối bằng một "ngôi sao" và hai "ngôi sao" được nối với nhau. tải song song.

Xét về hiệu suất, đối với stato, điều quan trọng nhất là điện áp, công suất định mức và dòng điện định mức trong cuộn dây.Theo điện áp danh định, stato (và máy phát điện) được chia thành hai nhóm:

• Với điện áp cuộn dây 14 V - đối với xe có điện áp mạng trên xe là 12 V;
• Với điện áp trong cuộn dây là 28 V - đối với thiết bị có điện áp mạng trên bo mạch là 24 V.

Máy phát điện tạo ra điện áp cao hơn, vì chắc chắn xảy ra sụt áp trong bộ chỉnh lưu và bộ ổn định, và ở lối vào lưới điện trên tàu, người ta đã quan sát thấy điện áp bình thường là 12 hoặc 24 V.

Hầu hết các máy phát điện cho ô tô, máy kéo, xe buýt và các thiết bị khác đều có dòng điện định mức từ 20 đến 60 A, 30-35 A là đủ cho ô tô, 50-60 A cho xe tải, máy phát điện có dòng điện đến 150 A trở lên đều được sản xuất cho các thiết bị nặng.

Nguyên lý làm việc của Stator máy phát điện

Hoạt động của stato và toàn bộ máy phát điện dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ - sự xuất hiện của dòng điện trong dây dẫn chuyển động trong từ trường hoặc nằm trong từ trường xoay chiều.Trong máy phát điện ô tô, nguyên lý thứ hai được sử dụng - dây dẫn trong đó dòng điện phát sinh đứng yên và từ trường liên tục thay đổi (quay).

Khi động cơ khởi động, rôto máy phát bắt đầu quay, đồng thời điện áp từ ắc quy được cung cấp cho cuộn dây kích thích của nó.Rôto có lõi thép nhiều cực, khi có dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ trở thành một nam châm điện, rôto quay sẽ tạo ra một từ trường xen kẽ.Các đường sức của từ trường này cắt stato nằm xung quanh rôto.Lõi stato phân phối từ trường theo một cách nhất định, các đường sức của nó đi qua các vòng của cuộn dây làm việc - do cảm ứng điện từ, một dòng điện được tạo ra trong chúng, được lấy ra khỏi các cực của cuộn dây, đi vào bộ chỉnh lưu, bộ ổn định và mạng trên tàu.

Khi tốc độ động cơ tăng lên, một phần dòng điện từ cuộn dây làm việc của stato được đưa đến cuộn dây kích từ rôto - do đó máy phát điện sẽ chuyển sang chế độ tự kích thích và không cần nguồn dòng điện của bên thứ ba nữa.

Trong quá trình vận hành, stato của máy phát điện phải chịu tải nóng và tải điện, đồng thời nó cũng phải chịu những tác động tiêu cực của môi trường.Theo thời gian, điều này có thể dẫn đến hư hỏng lớp cách điện giữa các cuộn dây và dẫn đến sự cố về điện.Trong trường hợp này, stato cần được sửa chữa hoặc thay thế hoàn toàn.Với việc bảo trì thường xuyên và thay thế stato kịp thời, máy phát điện sẽ hoạt động đáng tin cậy, cung cấp năng lượng điện ổn định cho ô tô.


Thời gian đăng: 24-08-2023