รถยนต์สมัยใหม่ทุกคันมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่สร้างกระแสไฟฟ้าสำหรับการทำงานของระบบไฟฟ้าออนบอร์ดและอุปกรณ์ทั้งหมดหนึ่งในส่วนหลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือสเตเตอร์แบบคงที่อ่านเกี่ยวกับสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคืออะไร วิธีการทำงานและการทำงานในบทความนี้
วัตถุประสงค์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสเตเตอร์
ในรถยนต์สมัยใหม่และยานพาหนะอื่น ๆ จะใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสแบบซิงโครนัสพร้อมการกระตุ้นตัวเองเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั่วไปประกอบด้วยสเตเตอร์คงที่ซึ่งติดตั้งอยู่ในตัวเครื่อง โรเตอร์ที่มีขดลวดกระตุ้น ชุดแปรง (จ่ายกระแสให้กับขดลวดสนาม) และหน่วยเรียงกระแสชิ้นส่วนทั้งหมดประกอบเข้าด้วยกันให้มีขนาดกะทัดรัด ซึ่งติดตั้งอยู่บนเครื่องยนต์และมีสายพานขับเคลื่อนจากเพลาข้อเหวี่ยง
สเตเตอร์เป็นส่วนคงที่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับในรถยนต์ซึ่งมีขดลวดที่ใช้งานได้ในระหว่างการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในขดลวดสเตเตอร์ซึ่งจะถูกแปลง (แก้ไข) และป้อนเข้าสู่เครือข่ายออนบอร์ด
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสเตเตอร์มีหน้าที่หลายอย่าง:
• ดำเนินการขดลวดที่ทำงานซึ่งเกิดกระแสไฟฟ้า;
• ทำหน้าที่ของส่วนของร่างกายเพื่อรองรับการทำงานของขดลวด;
• มีบทบาทเป็นวงจรแม่เหล็กเพื่อเพิ่มความเหนี่ยวนำของขดลวดที่ทำงานและการกระจายเส้นสนามแม่เหล็กที่ถูกต้อง
• ทำหน้าที่เป็นแผงระบายความร้อน - ขจัดความร้อนส่วนเกินออกจากขดลวดทำความร้อน
สเตเตอร์ทั้งหมดมีการออกแบบที่เหมือนกันและไม่แตกต่างกันในประเภทต่างๆ
การออกแบบสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
โครงสร้างสเตเตอร์ประกอบด้วยสามส่วนหลัก:
• แกนวงแหวน;
• ขดลวดทำงาน (ขดลวด);
• ฉนวนของขดลวด
แกนประกอบจากแผ่นวงแหวนเหล็กมีร่องด้านในแพ็คเกจถูกสร้างขึ้นจากแผ่นความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่งของโครงสร้างนั้นได้มาจากการเชื่อมหรือการโลดโผนในแกนกลาง มีการสร้างร่องสำหรับวางขดลวด และส่วนที่ยื่นออกมาแต่ละอันจะเป็นแอก (แกนกลาง) สำหรับการพันขดลวดแกนประกอบจากแผ่นที่มีความหนา 0.8-1 มม. ทำจากเหล็กหรือโลหะผสมเหล็กเกรดพิเศษที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กอาจมีครีบที่ด้านนอกของสเตเตอร์เพื่อปรับปรุงการกระจายความร้อน เช่นเดียวกับร่องหรือช่องต่างๆ เพื่อเชื่อมต่อกับตัวเรือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสใช้ขดลวดสามขดลวด หนึ่งขดลวดต่อเฟสขดลวดแต่ละอันทำจากลวดหุ้มฉนวนทองแดงที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่ (มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.9 ถึง 2 มม. ขึ้นไป) ซึ่งวางอยู่ในลำดับที่แน่นอนในร่องของแกนกลางขดลวดมีขั้วต่อสำหรับใช้ดึงกระแสสลับออก โดยปกติจำนวนพินจะอยู่ที่สามหรือสี่พิน แต่มีสเตเตอร์ที่มีขั้วต่อหกขั้วต่อ (แต่ละขดลวดทั้งสามขดลวดมีขั้วต่อของตัวเองสำหรับการเชื่อมต่อประเภทใดประเภทหนึ่ง)
ในร่องของแกนมีวัสดุฉนวนที่ช่วยปกป้องฉนวนของลวดจากความเสียหายนอกจากนี้ในสเตเตอร์บางประเภทสามารถแทรกเวดจ์ที่เป็นฉนวนเข้าไปในร่องซึ่งยังทำหน้าที่เป็นตัวตรึงสำหรับการหมุนของขดลวดอีกด้วยส่วนประกอบสเตเตอร์สามารถเคลือบเพิ่มเติมด้วยอีพอกซีเรซินหรือสารเคลือบเงา ซึ่งรับประกันความสมบูรณ์ของโครงสร้าง (ป้องกันการเคลื่อนตัวของการหมุน) และปรับปรุงคุณสมบัติการเป็นฉนวนไฟฟ้า
สเตเตอร์ถูกติดตั้งอย่างแน่นหนาในตัวเรือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และในปัจจุบันการออกแบบที่ใช้กันมากที่สุดคือแกนสเตเตอร์ทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของร่างกายสิ่งนี้นำไปใช้อย่างง่ายดาย: สเตเตอร์ถูกยึดไว้ระหว่างฝาครอบสองตัวของตัวเรือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งถูกขันให้แน่นด้วยกระดุม - เช่น "แซนวิช" ช่วยให้คุณสร้างการออกแบบที่กะทัดรัดพร้อมการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพและบำรุงรักษาง่ายการออกแบบยังเป็นที่นิยมเช่นกัน โดยสเตเตอร์จะรวมเข้ากับฝาครอบด้านหน้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และฝาหลังสามารถถอดออกได้และให้การเข้าถึงโรเตอร์ สเตเตอร์ และชิ้นส่วนอื่น ๆ
ประเภทและลักษณะของสเตเตอร์
สเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีความแตกต่างกันในจำนวนและรูปร่างของร่อง, รูปแบบของการวางขดลวดในร่อง, แผนภาพการเดินสายไฟของขดลวดและลักษณะทางไฟฟ้า
ตามจำนวนร่องสำหรับการหมุนของขดลวดสเตเตอร์มีสองประเภท:
• มี 18 ช่อง;
• มีช่องใส่ของ 36 ช่อง
ทุกวันนี้ การออกแบบแบบ 36 ช่องเป็นที่นิยมมากที่สุด เนื่องจากให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีสเตเตอร์ที่มี 18 ร่องในปัจจุบันสามารถพบได้ในรถยนต์ในประเทศบางรุ่นที่เปิดตัวเร็ว ๆ นี้
ตามรูปร่างของร่องสเตเตอร์มีสามประเภท:
• ด้วยร่องเปิด - ร่องของหน้าตัดสี่เหลี่ยมจำเป็นต้องมีการยึดรอบขดลวดเพิ่มเติม
• ด้วยร่องกึ่งปิด (รูปลิ่ม) ร่องจะเรียวขึ้น ดังนั้นขดลวดจึงได้รับการแก้ไขโดยการใส่ลิ่มหรือแคมบริกที่เป็นฉนวน (ท่อพีวีซี)
• มีร่องกึ่งปิดสำหรับขดลวดแบบขดลวดหมุนรอบเดียว - ร่องมีส่วนตัดขวางที่ซับซ้อนสำหรับการวางลวดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่หนึ่งหรือสองรอบหรือลวดในรูปแบบเทปกว้าง
ตามรูปแบบการวางขดลวดสเตเตอร์มีสามประเภท:
• ด้วยวงจรแบบวนซ้ำ (แบบกระจายแบบวนซ้ำ) - ลวดของแต่ละขดลวดจะถูกวางไว้ในร่องของแกนกลางด้วยลูป (โดยปกติแล้วจะวางหนึ่งรอบโดยเพิ่มทีละสองร่อง การหมุนของขดลวดที่สองและสามจะถูกวางไว้ในร่องเหล่านี้ - ดังนั้นขดลวดจึงได้รับการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นในการสร้างกระแสสลับสามเฟส)
• ด้วยวงจรรวมคลื่น - ลวดของแต่ละขดลวดจะถูกวางไว้ในร่องที่เป็นคลื่น โดยบายพาสจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง และในแต่ละร่องจะมีขดลวดหนึ่งรอบสองรอบที่มุ่งไปในทิศทางเดียว
• ด้วยวงจรกระจายคลื่น - ลวดก็วางอยู่ในคลื่นเช่นกัน แต่การหมุนของขดลวดหนึ่งเส้นในร่องนั้นมีทิศทางต่างกัน
สำหรับการซ้อนประเภทใดๆ การม้วนแต่ละครั้งจะมีหกรอบกระจายอยู่บนแกน
ไม่ว่าวิธีการวางลวดจะเป็นอย่างไรมีสองรูปแบบในการเชื่อมต่อขดลวด:
• "ดาว" - ในกรณีนี้ขดลวดเชื่อมต่อแบบขนาน (ปลายของขดลวดทั้งสามเชื่อมต่อที่จุดเดียว (ศูนย์) และขั้วต่อเริ่มต้นจะว่าง)
• "สามเหลี่ยม" - ในกรณีนี้ ขดลวดจะเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม (จุดเริ่มต้นของขดลวดหนึ่งกับปลายอีกด้านหนึ่ง)
เมื่อเชื่อมต่อขดลวดกับ "ดาว" จะพบว่ามีกระแสไฟฟ้าสูงกว่าวงจรนี้จะใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีกำลังไม่เกิน 1,000 วัตต์ซึ่งทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ความเร็วต่ำเมื่อเชื่อมต่อขดลวดด้วย "สามเหลี่ยม" กระแสจะลดลง (1.7 เท่าเมื่อเทียบกับ "ดาว") อย่างไรก็ตามเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีรูปแบบการเชื่อมต่อดังกล่าวทำงานได้ดีกว่าที่กำลังสูงและสามารถตัวนำที่มีหน้าตัดเล็กกว่าได้ ใช้สำหรับขดลวด
บ่อยครั้งแทนที่จะใช้ "สามเหลี่ยม" จะใช้วงจร "ดาวคู่" ซึ่งในกรณีนี้สเตเตอร์ไม่ควรมีสามขดลวด แต่มีหกขดลวด - ขดลวดสามเส้นเชื่อมต่อกันด้วย "ดาว" และ "ดาว" สองดวงเชื่อมต่อกับ โหลดแบบขนาน
ในแง่ของประสิทธิภาพ สำหรับสเตเตอร์ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด กำลังไฟ และกระแสไฟฟ้าที่กำหนดในขดลวดตามแรงดันไฟฟ้าที่ระบุ สเตเตอร์ (และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:
• ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่คดเคี้ยว 14 V - สำหรับรถยนต์ที่มีแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายออนบอร์ด 12 V;
• ด้วยแรงดันไฟฟ้าในขดลวด 28 V - สำหรับอุปกรณ์ที่มีแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายออนบอร์ด 24 V
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเนื่องจากแรงดันตกคร่อมเกิดขึ้นในวงจรเรียงกระแสและโคลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และที่ทางเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าออนบอร์ดจะสังเกตเห็นแรงดันไฟฟ้าปกติที่ 12 หรือ 24 V
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับรถยนต์ รถแทรกเตอร์ รถโดยสาร และอุปกรณ์อื่นๆ ส่วนใหญ่มีกระแสไฟพิกัด 20 ถึง 60 A, 30-35 A ก็เพียงพอสำหรับรถยนต์, 50-60 A สำหรับรถบรรทุก, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีกระแสไฟสูงถึง 150 A ขึ้นไปที่ผลิต สำหรับอุปกรณ์หนัก
หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสเตเตอร์
การทำงานของสเตเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งหมดขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า - การเกิดขึ้นของกระแสในตัวนำที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กหรืออยู่ในสนามแม่เหล็กสลับในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ารถยนต์ใช้หลักการที่สอง - ตัวนำที่กระแสเกิดขึ้นอยู่นิ่งและสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา (หมุน)
เมื่อเครื่องยนต์สตาร์ท โรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเริ่มหมุน ในขณะเดียวกันก็จ่ายแรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ให้กับการม้วนที่น่าตื่นเต้นโรเตอร์มีแกนเหล็กหลายขั้ว ซึ่งเมื่อกระแสไฟฟ้าถูกจ่ายให้กับขดลวด จะกลายเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า ตามลำดับ โรเตอร์ที่หมุนอยู่จะสร้างสนามแม่เหล็กสลับกันเส้นสนามของสนามนี้จะตัดกับสเตเตอร์ที่อยู่รอบๆ โรเตอร์แกนสเตเตอร์กระจายสนามแม่เหล็กในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง เส้นแรงของมันข้ามการหมุนของขดลวดที่ทำงาน - เนื่องจากการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในนั้น ซึ่งถูกลบออกจากขั้วของขดลวด เข้าสู่วงจรเรียงกระแส โคลงและเครือข่ายออนบอร์ด
ด้วยความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่เพิ่มขึ้น กระแสส่วนหนึ่งจากขดลวดสเตเตอร์ที่ทำงานจะถูกป้อนไปยังขดลวดสนามโรเตอร์ ดังนั้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเข้าสู่โหมดกระตุ้นตัวเองและไม่ต้องการแหล่งจ่ายกระแสจากบุคคลที่สามอีกต่อไป
ในระหว่างการดำเนินการสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะพบกับภาระความร้อนและไฟฟ้า และยังได้รับอิทธิพลด้านลบต่อสิ่งแวดล้อมด้วยเมื่อเวลาผ่านไปสิ่งนี้อาจทำให้ฉนวนระหว่างขดลวดและไฟฟ้าเสียหายได้ในกรณีนี้จำเป็นต้องซ่อมแซมสเตเตอร์หรือเปลี่ยนใหม่ทั้งหมดด้วยการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอและการเปลี่ยนสเตเตอร์อย่างทันท่วงที เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะให้บริการได้อย่างน่าเชื่อถือและจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับรถยนต์ได้อย่างเสถียร
เวลาโพสต์: 24 ส.ค.-2023