Магнето принцип действия: ᐉ Зажигание от магнето. Устройство и принцип работы

Принцип работы магнето | ЖЕЛЕЗНЫЙ-КОНЬ.РФ

При вращении магнита его полюсные наконечники поочерёдно проходят мимо стоек магнето. При этом магнитный поток замыкается через сердечник трансформатора. Когда магнит устанавливается параллельно стойкам (в нейтральном положении), магнитный поток замыкается через башмаки стоек. Следовательно, за один оборот двухполюсного магнита в сердечнике трансформатора магнитный поток меняется дважды. Изменяющийся магнитный поток (как по значению, так и по направлению) пересекает витки первичной и вторичной обмоток. В первичной обмотке наводится переменный ток низкого напряжения (12-20 В), который течёт по цепи: первичная обмотка – замкнутые контакты прерывателя – «масса» магнето – первичная обмотка. Во вторичной обмотке создаётся ЭДС (электродвижущая сила) порядка 1,0-1,5 кВт, которая не пробивает промежуток свечи.

При отклонении магнита от нейтрального положения в сторону вращения на угол 8-10 градусов, который именуется углом отрыва (абрис), в первичной обмотке течёт наибольший ток, создающий максимальный магнитный поток вокруг катушки. В этот момент кулачок прерывателя размыкает контакты. При этом тока и магнитного потока первичной обмотки нет. Исчезающий магнитный поток пересекает вторичную обмотку и индуктирует  ней ток высокого напряжения (11-24 кВ), который подводится по проводу (7) [рис. 1] высокого напряжения к свече (6), где пробивает искровой промежуток, воспламеняет рабочую смесь, а потом по «массе» и первичной обмотке возвращается во вторичную.

Рис. 1. Схема одноискрового магнето М-124Б.

1) – Жёсткая полумуфта;

2) – Стойка;

3) – Сердечник;

4) – Первичная обмотка;

5) – Вторичная обмотка;

6) – Свеча зажигания;

7) – Провод высокого напряжения;

8) – Вывод высокого напряжения;

9) – Магнит;

10) – Стойка неподвижного контакта;

11) – Рычажок неподвижного контакта;

12) – Кулачок;

13) – Эксцентрик;

14) – Провода;

15) – Кнопка выключателя;

16) – Вал;

17) – Клемма дистанционного выключателя зажигания;

18) – Конденсатор;

19) – Пластмассовый наконечник;

20) – Резистор подавления радиопомех.

Одновременно со вторичной обмоткой исчезающий магнитный поток пересекает первичную обмотку, в которой наводит ЭДС самоиндукции (достигает 300 В). Электродвижущая сила самоиндукции, стремясь поддержать прежнее направление тока, заряжает конденсатор, который сразу же разряжается через первичную обмотку в обратном направлении, создавая магнитный поток противоположного направления исчезающему. Это способствует более резкому пересечению вторичной обмотки магнитными силовыми линиями и повышению вторичного напряжения. При отсутствии либо пробое конденсатора резкого пересечения витков вторичной обмотки не происходит, ввиду того, что поддерживается прежнее направление тока через конденсатор либо зазор 0,25-0,35 мм между контактами прерывателя, пробиваемый ЭДС самоиндукции. Вторичное напряжение не достигает требуемого значения и искра в зазоре 0,6-0,75 мм свечи исчезает либо обладает недостаточной энергией.

Если контакты прерывателя будут размыкаться при абрисе (углах отрыва), не соответствующих максимальному току в первичной обмотке, вторичное напряжение может оказаться недостаточным для пробоя искрового промежутка свечи.

В случае снятия провода высокого напряжения со свечи при работе двигателя происходит повышение вторичного напряжения примерно в 1,5 раза. Для защиты вторичной обмотки от пробоя в магнето предусмотрен предохранительный искровой промежуток 10-12 мм между выводом (9) [рис. 2, а)] высокого напряжения и специальным электродом (10) (винтом либо выступом).

Рис. 2. Устройство магнето.

а) – Магнето М-48Б1:

1) – Крышка;

2) – Бегунок;

3) – Электрод вывода;

4) – Электрод бегунка;

5) – Контакт;

6) – Проводник;

7) – Винт;

8) – Электрод;

9) – Вывод катушки;

10) – Электрод дополнительного разрядника;

11) – Корпус муфты опережения зажигания;

12) – Грузики;

13) – Пружины;

14) – Штифты;

15) – Пластины;

16) – Ведущий фланец;

17) – Гайка;

18) – Втулка;

19) – Ведомый фланец;

б) – Прерыватель магнето М-124Б1:

1) – Винт;

2) – Неподвижный контакт;

3) – Рычажок подвижного контакта;

4) – Стойка;

5) – Пружина подвижного контакта;

6) – Эксцентрик;

7) – Конденсатор;

8) – Фильц для смазывания;

9) – Кулачок прерывателя;

10) – Кнопка ручного выключателя зажигания.

Зажигание выключают, соединяя первичную обмотку катушки с корпусом («массой») кнопкой (15) [рис. 1] магнето либо выносным выключателем (17).

17*

Система зажигания от магнето: 11 важных фактов

Вы задавались вопросом, что происходит с бензином, когда он достигает топливного бака? Ответ прост: топливо воспламеняется, чтобы произвести определенное количество тепловой энергии, которая затем преобразуется в механическую энергию (вращательное движение колес). 

Есть два способа воспламенения топлива — с помощью электрической искры или под высоким давлением. Теперь возникает вопрос, как создать искру внутри двигателя? Это ситуация, когда в игру вступает система зажигания от магнето.

In двигатели с искровым зажиганием (бензиновые двигатели) для воспламенения топлива требуется искра. Источник электричества для создания искры может варьироваться в зависимости от требований двигателя. Прочтите эту статью, чтобы лучше понять, как работает магнето.

Двигатели с искровым зажиганием создают искру для воспламенения топливовоздушной смеси. Эта искра создается с помощью двигателя зажигания.

Система зажигания, которая использует вращающийся магнит (магнето) для выработки электричества, известна как система зажигания магнето. Это электричество используется для питания свечей зажигания.

Используется много частей, которые работают в гармонии, чтобы дать желаемый результат. Основные части магнето обсуждаются ниже —

  • Первичная и вторичная обмотка
    Первичная обмотка действует как вход, который потребляет энергию от источника, а вторичная обмотка, имеющая большее количество витков, действует как выход. Вторичная обмотка подключена к распределителю.
  • Кулачок
    Кулачок облегчает движение магнита. Он связан с полюсами магнита.
  • Выключатель
    Движение кулачка спроектировано таким образом, что оно размыкает цепь через определенные промежутки времени. При обрыве цепи конденсатор начинает заряжаться первичным током.
  • Конденсатор
    Конденсатор представляет собой сборку двух металлических пластин, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Конденсатор хранит заряд.
  • Свеча зажигания
    Свеча зажигания служит для зажигания топливовоздушной смеси внутри цилиндра двигателя. Свеча зажигания имеет два металлических электрода, разделенных небольшим расстоянием.

Как работает магнето?

Магнитная система использует вращающийся магнит в качестве источника электричества, остальная часть работы аналогична системе зажигания батареи. Ниже кратко поясняется работа системы зажигания от магнето.

Когда двигатель вращает магнит внутри катушки, генерируется ЭДС, и через катушки начинает течь ток. Когда полюса магнита начинают удаляться от катушки, магнитный поток начинает уменьшаться. В этот момент кулачок разрывает цепь (контактный выключатель кулачкового типа).

Когда контактный выключатель размыкает цепь, ток прерывается. В результате конденсатор начинает заряжаться, и напряжение на вторичной обмотке быстро увеличивается. Напряжение увеличивается до такой степени, что оно может перепрыгивать через небольшие промежутки. Когда это происходит, возникает искра и воспламеняется топливно-воздушная смесь.

Типы систем зажигания от магнето

В зависимости от вращения двигателя система зажигания от магнето может быть следующего типа:

  • Магнит вращающегося типа — в этом типе магнит вращается, а якорь остается неподвижным. В результате возникает относительное движение между магнитом и обмотками. В наши дни широко используется этот тип системы зажигания от магнето.
  • Тип полярного индуктора — в этом типе и катушка, и магнит остаются неподвижными. Подвижная часть здесь представляет собой сердечник из мягкого железа, имеющий выступы с фиксированными интервалами.
  • Вращающийся тип якоря — в этом типе магнит закреплен, а якорь вращается.

Двойная система зажигания магнето

Обычно один магнит используется в небольших двигателях, например в двухколесных. Для больших двигателей, таких как авиационные, нужен дополнительный магнит для безопасности. В системе зажигания с двойным магнитом используются два магнита вместо одного. Это увеличивает запас прочности двигателя.

Система зажигания с двойным магнето используется в авиационных двигателях, где каждый цилиндр двигателя имеет две свечи зажигания, и каждая свеча зажигания зажигается от своего индивидуального магнето. В случае выхода из строя одного магнето, другой магнето поддерживает работу двигателя с небольшим снижением эффективности.

Магнето высокого напряжения | Магнито низкого напряжения

Существует два типа магнето — высокого напряжения и магнето низкого напряжения. Принцип их работы такой же, как и в системе зажигания. Оба этих магнето имеют небольшую разницу между собой.

Магнито высокого напряжения создает импульсы высокого напряжения, которых достаточно, чтобы прыгнуть по длине между двумя электродами свечи зажигания. Этот тип магнето работает при обрыве цепи, только тогда напряжение повышается до желаемого уровня. Основным недостатком этого типа магнето является то, что он работает с очень высоким напряжением.

Магнито низкого напряжения создает низкое напряжение, которое распределяется в катушке трансформатора, которая снова подключена к свече зажигания. Использование магнето низкого напряжения устраняет необходимость иметь дело с высоким напряжением. Этот тип магнето обычно используется в искровых зажигателях, а не в свечах зажигания.

Аккумуляторная система зажигания | Разница между аккумулятором и системой зажигания от магнето

Система зажигания от батареи служит той же цели, что и система зажигания от магнето. Он действует как источник электричества, который используется для образования искр в свече зажигания.  

Аккумуляторная система зажигания обычно использовалась на четырехколесных транспортных средствах, но теперь она также используется и на двухколесных транспортных средствах. Батарея на 6 или 12 В используется для создания искры, в отличие от системы зажигания от магнето, где магнето было источником электричества.

Батарея занимает больше места, поэтому не предлагалось использовать ее в двухколесных транспортных средствах, где ограниченное пространство больше. В настоящее время доступны компактные аккумуляторные системы, которые также можно использовать в двухколесных транспортных средствах.

Основное различие между батареей и системой зажигания от магнето — источник электричества. В системе зажигания батареи, как следует из названия, батарея используется как источник электричества, тогда как системы зажигания от магнето используют магнето для выработки электричества.

Электронные системы зажигания

В электронных системах зажигания используются электрические цепи с транзисторами, которые управляются датчиками для образования искры. Этот тип системы может воспламенить даже бедную смесь и обеспечивает лучшую экономию.

Электронная система делится на два типа — транзисторная и безраспределительная система зажигания. В электронной системе зажигания в целом не используются прерыватели, подобные тем, которые используются в системе зажигания от магнето. Следовательно, этот тип системы обеспечивает зажигание без прерывателя.

Преимущества и недостатки системы зажигания от магнето

Не всякая система идеальна, у каждой системы есть свои плюсы и минусы. Это компромисс между дизайном, который решает, какой тип системы необходимо использовать. Ниже приведены преимущества системы зажигания от магнето.

  • Он вырабатывает электроэнергию самостоятельно, поэтому аккумулятор не требуется.
  • Занимает меньше места.
  • Нет проблем с зарядкой или разрядкой аккумулятора, так как он не использует его.
  • Высокая эффективность / надежность за счет искры высокого напряжения.

Недостатки системы зажигания от магнето:

  • Дороже других систем зажигания.
  • Во время запуска качество искры низкое из-за низких оборотов двигателя. Он становится выше при высоких оборотах двигателя.

Вопросы практики

Как работает система зажигания от магнето?

Ответ: Система зажигания Magneto работает по принципу Первый закон электромагнитной индукции Фарадея.

Относительное движение между катушками магнита и трансформатора индуцирует электродвижущую силу (ЭДС). Благодаря этому вырабатывается переменный электрический ток. По мере того, как вращение магнита прогрессирует и полюса начинают двигаться дальше от катушки, автоматический выключатель размыкает цепь и прерывает прохождение тока.

Из-за этого во вторичной обмотке создается высокое напряжение, которое затем передается на свечи зажигания. Напряжение достаточно велико, чтобы оно могло перепрыгнуть по длине между двумя электродами свечи зажигания.

Каковы основные преимущества и недостатки системы зажигания от магнето?

Ответ: У системы зажигания от магнето есть свои плюсы и минусы. Преимущества системы зажигания от магнето следующие:

  • Батарейки не требуются, поскольку магнето само генерирует электричество.
  • Занимает меньше места, чем другие системы зажигания.
  • Нет проблем с разрядкой, так как батареи не используются.

Ниже приведены недостатки системы зажигания от магнето.

  • Дорого по сравнению с другими системами зажигания.
  • Вырабатываемое напряжение прямо пропорционально частоте вращения двигателя. Столь низкое напряжение возникает при запуске из-за низких оборотов двигателя.

Какие бывают три типа систем зажигания?

Ответ: Для воспламенения топливовоздушной смеси необходима система зажигания. Для промышленного применения обычно используются три типа систем зажигания:

  • Аккумуляторная система зажигания
  • Система зажигания от магнето
  • Электронная система зажигания

Каково назначение магнето в системе зажигания?

Ответ: Магнето — это вращающийся магнит, скорость вращения которого равна частоте вращения двигателя.
        
      Для возникновения искры в свечах зажигания требуются импульсы высокого напряжения. Эти импульсы производятся магнето. Возникающая искра воспламеняет топливовоздушную смесь.

Почему не используется система зажигания от магнето, но она имеет более высокий КПД и низкие эксплуатационные расходы?

Ответ: Магнитная система работает исключительно на механике вращения двигателя, поэтому напряжение постоянно меняется на разных скоростях. Электронная система зажигания в целом более эффективна, так как она также может воспламенять обедненную топливовоздушную смесь. Благодаря использованию транзисторов и датчиков точность образования искр повысилась. Кроме того, механические компоненты должны изнашиваться по прошествии определенного периода времени.

По вышеуказанным причинам в наши дни магнито-системы не используются. Однако они лучше всего подходили на момент своего изобретения.

По какому маршруту протекает ток в системе зажигания магнето?

Ответ: Ток в системе зажигания магнето индуцируется изменяющимся магнитным потоком вокруг катушки.

Индуцированный ток протекает через первичную обмотку. Автоматический выключатель размыкает цепь через определенные промежутки времени. Ток прерывается при разрыве цепи. Это приводит к увеличению напряжения на вторичной обмотке, подключенной к свече зажигания. Когда полюса меняются местами, ток меняется на противоположное.

Какая система зажигания эффективнее катушка и аккумулятор или магнето?

Ответ: Ответ на этот вопрос зависит от сравнения.

        Если сравнивать на основе пространства и скорости разряда, то магнето более эффективно, поскольку занимает меньше места и не имеет проблем с разрядом.

       Если сравнивать по времени зажигания, то аккумуляторная система зажигания более эффективна, поскольку у нее нет фиксированной точки опережения зажигания. Система зажигания от магнето устроена механически, поэтому она имеет фиксированную установку опережения зажигания.

Это становится проблемой на низких скоростях из-за низкого напряжения. Следовательно, система зажигания с изменяемой синхронизацией зажигания более эффективна, чем система с фиксированной синхронизацией зажигания.

Принципы и работа системы зажигания от магнето в самолете

В предыдущем посте мы представили различные системы двигателя, которые можно найти на легком самолете. Теперь мы сосредоточим наше внимание на системе зажигания и конкретно обсудим конструкцию и основные принципы работы магнето.

Зажигание и резервирование двигателя

Для поддержания работы двигателя требуется надежный и постоянный источник зажигания. Без воспламенения невозможно сжечь воздушно-топливную смесь, которая всасывается в каждый цилиндр в рамках цикла четырехтактного двигателя. На самом деле зажигание настолько важно для правильного функционирования двигателя, что эта система спроектирована так, чтобы быть полностью отделенной от всех других систем. Это означает, что даже в случае полного отказа электрической системы двигатель будет продолжать работать в обычном режиме. В систему зажигания встроен еще один уровень резервирования; две системы зажигания от магнето всегда устанавливаются на один двигатель, где каждая система независимо способна поддерживать работу двигателя. Каждая система состоит из автономного магнето, собственных средств для распределения результирующего высокого напряжения на свечу зажигания и собственного набора свечей зажигания, расположенных в каждом цилиндре двигателя.

Таким образом, средства, с помощью которых искра высокого напряжения создается и распределяется по каждой свече зажигания, должны оставаться полностью автономными. Традиционно в самолетах использовалась система зажигания от магнето , которая, как следует из названия, использует вращающихся магнитов и использует физическое явление, известное как Закон индукции Фарадея , для генерирования высоких токов и напряжений, необходимых для образования искры при свечи зажигания. Давайте сначала подробно опишем закон индукции, а затем обсудим, как он используется в системе магнето вашего легкого самолета. Наконец, мы обсудим важность всегдаго выполнения проверок магнето, указанных производителем двигателя, как часть вашего контрольного списка перед полетом.

Магнетизм и электромагнитная индукция

Чтобы полностью понять принцип действия магнето, мы сначала должны углубиться в элементарную физику, лежащую в основе магнетизма и электромагнитной индукции.

Магнетизм

Каждый должен быть знаком с концепцией магнита, и у большинства есть хотя бы один магнит, прикрепленный к холодильнику. Магнит можно описать как любой материал, который индуцирует вокруг себя магнитное поле. Все магниты имеют ряд общих свойств:

  • Все магниты притягивают железо (поэтому магнит прилипает к стальному холодильнику).
  • Магниты всегда имеют два полюса (северный и южный). Разрезание существующего магнита на две части приводит к образованию двух отдельных магнитов, каждый со своим северным и южным полюсами.
  • При свободном подвешивании один конец магнита (полюс) всегда будет указывать на магнитный север.
  • Одноименные полюса отталкиваются, а противоположные полюса притягиваются.
  • Вокруг магнита создается магнитное поле, так что линии магнитного потока всегда выходят из магнита на северном полюсе и снова входят в южный полюс.

Рисунок 1: Магнитное поле вокруг магнита

Сила магнитного поля вокруг магнита может быть описана в терминах магнитного потока . Магнитный поток — это измерение общего магнитного поля, проходящего через заданную площадь.

Линии потока будут искать путь наименьшего сопротивления при движении от одного магнитного полюса к другому. Этот магнитный поток будет проходить через воздух, что можно увидеть при проведении эксперимента по размещению магнита рядом с набором железных опилок. Однако стержень из мягкого железа является лучшим проводником, чем воздух, и поэтому, если такой сердечник поместить между полюсами магнита, силовые линии будут концентрироваться вместе, проходя через стержень, а не через воздух. Этот принцип концентрации линий потока является одним из основополагающих принципов, лежащих в основе работы магнето самолета.

Рисунок 2: Железный сердечник проводит магнитный поток лучше, чем воздух

Электромагнитная индукция

В начале 19 века датский ученый Ганс Христиан Эрстед обнаружил связь между магнитными полями и электрическими токами. Он показал, что стрелка компаса отклоняется проводом с током, когда ток проходит через провод. Это очень важное наблюдение: ток и магнетизм связаны. Фактически, изменяющееся магнитное поле всегда будет индуцировать ток через проводник и наоборот. Это принцип, лежащий в основе работы электродвигателей и генераторов.

Дальнейшая работа Майкла Фарадея в 1831 году продемонстрировала явление электромагнитной индукции. Эксперимент Фарадея заключался в том, чтобы обмотать два провода вокруг противоположных сторон железного кольца (называемого тором), а затем замкнуть переключатель, чтобы позволить току течь по проводу, обернутому вокруг левой стороны железного кольца. Затем он заметил, что хотя правая цепь была полностью отключена от левой цепи, когда батарея была подключена и отключена, в правой цепи индуцировался ток.

Фарадей индуцировал ток , протекающий через изменение магнитного потока , которое происходило при подключении и отключении батареи.

Рисунок 3: Электромагнитная индукция. Источник https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction#/media/File:Faraday_emf_experiment.svg

Магнето работает по принципу изменения магнитного поля для индукции тока в проводе. Затем этот ток повышается с помощью трансформатора до очень высокого напряжения, которое направляется на свечу зажигания, вызывая воспламенение воздушно-топливной смеси в цилиндре.

Электрические трансформаторы

Электрические трансформаторы находят применение во многих областях. Одним из наиболее распространенных применений трансформатора является повышение напряжения, выходящего из электростанции, перед транспортировкой на большие расстояния по линиям электропередачи, а затем его понижение перед входом в ваш дом.

Рисунок 4: Источник: OpenStax.org

Трансформатор состоит из двух отдельных катушек или обмоток, намотанных на сердечник из мягкого железа. Отношение числа витков вторичной катушки к числу витков первичной катушки пропорционально отношению напряжений. Это означает, что если вы знаете входное напряжение на первичной обмотке и количество витков на каждой обмотке, то вы можете легко рассчитать выходное напряжение на вторичной обмотке.

Первичная и вторичная обмотки не соединены друг с другом, но напряжение индуцируется на вторичной обмотке за счет электромагнитной индукции . Важно понимать, что электрические трансформаторы работают только при постоянном изменении тока; то есть переменный ток (AC) приводит к изменению магнитного поля, которое сопровождает изменение тока. Это позволяет индуцировать ток и напряжение на вторичной обмотке. Батарея постоянного тока, подключенная к трансформатору, подобному показанному ниже, не будет индуцировать ток или напряжение во вторичной обмотке.

Рисунок 5: Повышающий трансформатор

$$ V_{s} = V_{p} \frac{N_{s}}{N_{p}} $$

Где:

\( V_{s }: \) Напряжение на вторичной обмотке

\( V_{p}: \) Напряжение на первичной обмотке

\( N_{s}: \) Количество витков на вторичной обмотке

\( N_{p }: \) Количество витков на первичной обмотке

Если количество витков на вторичной обмотке больше, чем на первичной, то напряжение на вторичной обмотке будет больше, чем на первичной обмотке. это называется повышающий трансформатор .

И наоборот, если первичная обмотка имеет большее количество витков, чем вторичная обмотка, напряжение на вторичной обмотке будет падать, и говорят, что трансформатор понижает напряжение.

Принципы работы магнето

Обычная конструкция магнето, используемая в системах зажигания легких самолетов, состоит из четырехполюсного постоянного магнита, который вращается с высокой скоростью вокруг сердечника катушки из мягкого железа и полюсного башмака. Это индуцирует поток магнитного потока через первичную катушку. Первичная катушка содержит несколько витков проводящего провода, который индуцирует ток в проводе на первичной катушке. Затем повышающий трансформатор увеличивает напряжение на первичной обмотке до значения, достаточного для возникновения искры на свечах зажигания.

Рисунок 6: Схема четырехполюсного магнето

Легче всего продемонстрировать принцип работы магнето, упростив магнето до одного магнита, вращающегося вокруг сердечника катушки из мягкого железа.

Когда магнит выровнен с полюсными башмаками, говорят, что магнето находится в положении полного регистра и максимальный магнитный поток проходит через сердечник от северного полюса к южному полюсу.

Рисунок 7: Магнит в положении полного регистра (против часовой стрелки)

При вращении магнита на 90° магнитный поток не может пройти через сердечник катушки. Говорят, что магнето находится в нейтральном положении .

Рис. 8: Магнит в нейтральном (без регистра) положении

Магнит продолжает вращаться еще на 90°, и поток снова может проходить через сердечник катушки. Однако на этот раз направление движения потока меняется на противоположное, поскольку северный и южный полюса сместились на 180°. Магнето снова находится в положении полного регистра, но теперь направление потока изменилось на противоположное.

Рисунок 9: Магнит в положении полного регистра (по часовой стрелке)

Если мы вспомним эксперимент Фарадея, в котором он смог индуцировать ток в катушке из-за изменяющегося магнитного потока, мы поймем, что это именно то, что мы делаем, вращая наш магнит вокруг катушки с сердечником. Поток непрерывно меняет направление по мере вращения магнита, поэтому, если бы мы намотали проводник с током вокруг мягкого сердечника, мы могли бы индуцировать ток в катушке . Ток, который мы индуцируем, будет переменный ток , так как направление тока меняется с изменением направления магнитного потока.

Рисунок 10: Схема магнитолета самолета

Это изменение направления тока в катушке является результатом Закона Ленца , который гласит, что ток, индуцируемый через проводник в изменяющемся магнитном поле, должен быть таким, чтобы против направления изменяющегося потока . Если бы ток не препятствовал изменяющемуся магнитному полю, то возникла бы ситуация, когда индуцированный ток вызвал бы увеличение магнитного потока, что вызвало бы больший ток, который, в свою очередь, вызвал бы увеличение магнитного тока и так далее. это бы нарушают принцип сохранения энергии и будут равносильны созданию вечного двигателя. В действительности индуцированный ток действует против изменяющегося магнитного потока.

Рисунок 11: Форма волны переменного тока

Теперь у нас есть средство для генерации переменного тока, индуцируемого изменяющимся магнитным полем вращающегося магнита. Пример, приведенный выше, был для дипольного магнита (одиночный магнит с одним северным полюсом и одним южным полюсом). Магнето, используемые в легких самолетах, обычно представляют собой четырехполюсные магниты, что означает, что в пределах одного полного оборота магнита имеется четыре положения полного регистра.

Выходное напряжение на первичной обмотке является функцией скорости изменения магнитного потока, которая является прямой функцией скорости, с которой может вращаться магнит в магнето.

Используя наши знания о повышающих трансформаторах и зная, что нам требуется напряжение где-то в диапазоне от 10 000 В до 12 000 В для подачи на наши свечи зажигания, мы можем рассчитать количество витков вторичной обмотки, необходимое для шаг напряжения от 20 В до 12 000 В.

$$ N_{s} = \frac{V_{s}}{V_{p}}N_{p} = \frac{12000}{20} N_{p } = 600 Н_{р} $$

Типичная первичная обмотка имеет 180 витков, поэтому вторичная обмотка должна состоять из более чем 100 000 витков. Устанавливать компактное магнето на легкий самолет нецелесообразно. Следовательно, необходимы средства для увеличения напряжения на первичной обмотке до того, как трансформатор повысит напряжение. Таким образом, количество витков во вторичной обмотке можно уменьшить, сохраняя при этом выходное напряжение на требуемом уровне.

Напряжение, индуцируемое в катушке, является функцией скорость изменения магнитного потока . Математически это описывается законом Фарадея: $$ V \propto \frac{d\phi}{dt} $$

Закон Фарадея гласит, что чем больше скорость изменения потока, тем больше напряжение, индуцируемое в первичной обмотке. Скорость изменения потока можно контролировать двумя способами:

  1. Увеличить скорость вращения магнита.
  2. Уменьшить время изменения потока.

Поскольку магнето откручивается от коленчатого вала двигателя, нецелесообразно просто увеличивать скорость вращения магнето до точки, при которой не будет достигнуто требуемое первичное напряжение.

Еще одна проблема при простом увеличении скорости магнето состоит в том, что синхронизация искры на свече зажигания станет очень сложной для управления, так как теперь точка пика напряжения зависит от скорости магнето. При использовании этого метода время зажигания двигателя будет различаться при каждом числе оборотов двигателя.

Решение этой проблемы заключается в установке на магнето устройства, называемого прерывателем тока . Назначение прерывателя тока состоит в том, чтобы изменить выходное напряжение на первичной и вторичной катушках от постепенного увеличения до пика, а затем спада до скорее пика, а затем почти мгновенного падения до нуля. Это достигается за счет уменьшения временной составляющей, в течение которой поток меняет направление. Для тех из вас, кто более склонен к математике, целью прерывателя тока является уменьшение \(dt\) или времени, в течение которого поток изменяется в соответствии с формулой закона Фарадея. Уменьшая это время, напряжение, индуцированное на первичной обмотке, может быть значительно увеличено до такой степени, что требуется намного меньше витков вторичной обмотки для создания необходимого высокого напряжения, подаваемого на свечи зажигания.

Рисунок 12: Выходное напряжение первичной обмотки без прерывателя тока Рисунок 13: Выходное напряжение первичной обмотки с установленным прерывателем тока

Стандартный магнето легкого самолета с установленным прерывателем тока может генерировать 240 В на первичной обмотке со 180 витками, которые затем повышаются во всех пути до 24 000 В с помощью трансформатора с 18 000 витков на вторичной обмотке. Вторичная катушка содержит в 100 раз больше витков, чем первичная; повышение напряжения в 100 раз.

Как правило, свеча зажигания срабатывает при гораздо более низком напряжении, чем 24 000 В, которые мы описали выше, возможно, ближе к 5000 В при нормальной работе. Когда на свече зажигания достигается напряжение зажигания, свеча становится проводящей, и ток течет обратно во вторичную катушку, которая по закону Ленца противодействует изменению потока, уменьшая ток и напряжение, индуцируемые во вторичной катушке. Это регулирует выход магнето и поддерживает его работу при требуемом напряжении.

Теперь у нас есть хорошее представление о том, как подается необходимое высокое напряжение на свечи зажигания, но не о том, как устанавливается порядок воспламенения свечей зажигания. Из сообщения о четырехтактном цикле вы знаете, что свечи зажигания загораются не одновременно, а скорее в верхней части такта сжатия, который происходит в двигателе через определенные промежутки времени, поскольку каждый цилиндр находится в разной точке цикла при любое время. Время подачи искры на каждую свечу зажигания контролируется распределителем.

Дистрибьютор

Традиционные легкие самолеты (Cessna, Piper и т.д.) используют зажигание с механической синхронизацией. Это означает, что время срабатывания свечи зажигания не контролируется компьютером, а управляется с помощью механического устройства, называемого распределителем . Как следует из названия, цель распределителя состоит в том, чтобы распределять искру, генерируемую магнето, и обеспечивать срабатывание каждой свечи зажигания в правильном порядке и в нужное время.

Распределитель состоит из ротора, распределительного блока и количества клемм, равного количеству свечей зажигания в двигателе. Ротор приводится в движение распределительным валом и вращается внутри распределительного блока, последовательно проходя каждую клемму.

Рисунок 14: Схема распределителя двигателя

Распределительный блок изготовлен из материала, который не проводит электричество. Каждая клемма подключена к соответствующей свече зажигания. Высокое напряжение от вторичной катушки магнето поступает в распределитель и протекает через плечо ротора. Когда плечо ротора вращается вокруг каждой клеммы, высокое напряжение передается от ротора к клемме и на соответствующую свечу зажигания, вызывая срабатывание этой свечи. Ротор и клемма не соприкасаются, а проходят очень близко друг к другу. Затем высокое напряжение может перепрыгнуть через промежуток и продолжиться на свечу зажигания через провода высокого напряжения.

Для получения дополнительной информации о конструкции и работе свечей зажигания, пожалуйста, обратитесь к предыдущему сообщению, в котором это было описано более подробно.

Системы Magneto классифицируются как Высокое напряжение (H.T.) или Низкое напряжение (L.T.) . Это относится к тому, где в процессе напряжение повышается до уровня, необходимого для зажигания свечей зажигания. В Х.Т. В системе напряжение повышается до конечного напряжения в корпусе магнето, а затем подается к распределителю и свечам зажигания через высокотемпературный клапан. приводит. В Л.Т. системы трансформатор расположен очень близко к свечам зажигания, поэтому напряжение остается ниже в течение более длительного периода движения. Преимущество этого заключается в том, что вся система легче, поскольку меньший L.T. лиды используются в большей части системы.

Средства запуска двигателя

Магнит, присутствующий в каждой системе магнето, вращается через механическое соединение с двигателем. Это представляет проблему во время запуска двигателя, поскольку магнето эффективно только для создания искры, которая вызовет запуск двигателя, когда магнит вращается со скоростью выше 500 об / мин. Поэтому необходимо использовать альтернативный метод запуска двигателя, прежде чем магнето сможет взять на себя управление и произвести искры, необходимые для продолжения зажигания. Давайте рассмотрим три различных метода, которые обычно используются для облегчения запуска двигателя легкого самолета.

Индукционный вибратор

Это широко используемый метод облегчения запуска двигателя, включающий обход магнитной части магнето и подачу на первичную катушку одного из магнето пульсирующего потока постоянного тока, отбираемого от аккумулятора. . Механизм, называемый вибратором, отвечает за создание импульсов и работает по принципу электромагнитной индукции. Магнитное поле, возникающее при подаче тока на вибратор, вызывает размыкание контакта в вибраторе, что останавливает ток и разрушает магнитное поле. Как только магнитное поле исчезает, контакт в вибраторе замыкается, и ток снова течет. Этот цикл повторяется с очень высокой частотой, которая посылает импульсы напряжения на первичную и вторичную катушки. Эти импульсы могут быть преобразованы во вторичной обмотке, так как они постоянно меняются; аналогично источнику переменного тока.

Эти импульсы очень высокого напряжения поступают к распределителю в виде «искрового ливня» и далее к свечам зажигания для запуска двигателя.

Индукционные вибраторы можно найти на самолетах, которые используют Off, Left, Right, Both и Start , переключатель зажигания в кабине, как вы видите в Cessna 172. Индукционный вибратор подключен только к одному из двух магнето. . Другое магнето заземляется во время запуска, и после запуска двигателя ключ зажигания возвращается в положение 9.0009 оба положения двигатель будет нормально работать на обоих магнето.

Импульсная связь

Импульсная связь — это еще один метод, который можно использовать для запуска зажигания до того, как магнето достигнет скорости вращения, необходимой для нормальной работы. Импульсная муфта обычно крепится к одному магнето и состоит из подпружиненной муфты и маховика, который задерживает, а затем разгоняет магнето до скорости, при которой может генерироваться искра. Импульсная муфта также задерживает искру, а это означает, что искра поступит в цилиндр позже, чем при нормальной работе. Таким образом, двигатель срабатывает с поршнем дальше по его ходу, что способствует запуску двигателя на более низких оборотах.

Усилительная катушка

Метод запуска двигателя с помощью вспомогательной катушки включает в себя полный обход магнето и подачу высокого напряжения, генерируемого через индукционную катушку, непосредственно на распределитель. При использовании вспомогательной катушки для запуска двигателя распределитель модифицируется, чтобы иметь два электрода на роторе. Основной электрод используется во время нормальной работы и питается от магнето, в то время как вспомогательный электрод подключен к вспомогательной катушке и расположен так, что он следует за основным электродом. Это помогает задержать искру, подаваемую в цилиндр, что способствует запуску двигателя.

Система зажигания в кабине

Мы завершим этот урок обсуждением системы зажигания, управляемой пилотом в кабине. Мы уже обсуждали, что на легком самолете установлены две независимые системы магнето, чтобы обеспечить достаточную избыточность в системе.

Авиадвигатель будет продолжать работать на одном магнето, однако никогда нельзя подниматься в воздух, зная, что только один из двух работает правильно. Выполнение теста сброса магнита является частью каждого контрольного списка перед взлетом и включает в себя запуск двигателя до расчетной скорости (обычно около 1700 об / мин в Cessna 172), циклическое переключение между каждым из положений магнето левый, правый, оба и обеспечение отключения магнето при заземлении. Пилот также будет наблюдать падение оборотов в каждом положении и дельту между ними. Производители самолетов указывают допустимые пределы падения оборотов на магнитах, и если эти пределы превышены, полет не должен продолжаться. Если перепад значителен, то один подход перед прекращением полета состоит в том, чтобы обеднить смесь во время разгона. Это повышает температуру в цилиндрах в попытке сжечь любые отложения, которые могли накопиться на свече зажигания. Повторите испытание на сбрасывание магнита, и если падение все еще выходит за пределы, установленные производителем, полет следует немедленно прервать, а самолет осмотреть механик перед тем, как снова запустить его в эксплуатацию.

На этом мы завершаем наше глубокое погружение в конструкцию и работу системы зажигания от магнето. Далее займемся системой смазки и охлаждения двигателя. Спасибо за чтение, и если вам понравился этот пост и вы нашли его полезным, пожалуйста, поделитесь им с друзьями и однокурсниками.

Что такое система зажигания от магнето и как она работает?

Двигатель внутреннего сгорания, обладающий некоторыми яркими характеристиками, такими как высокая скорость и высокое внутреннее сжатие, требует системы, обеспечивающей очень сильное воспламенение от свечи зажигания, которая используется в качестве источника. Система зажигания — это система, в которой в качестве источника используется свеча зажигания, в которой электрическая энергия подается на свечу зажигания. В этой статье мы подробно узнаем о системе зажигания от магнето, ее основных частях, работе, преимуществах и недостатках при применении. Существует три типа системы зажигания 9.0003

  1. Аккумуляторная система зажигания
  2. Магнитная система зажигания
  3. Электронная система зажигания

Магнитная система зажигания — это уникальная система зажигания, имеющая собственный источник для выработки необходимого количества энергии для автомобиля или транспортного средства. работать.

Содержание

Основные части

Источник изображения

Вот список деталей, которые используются в нем

  1. Магнето
  2. Распределитель
  3. Свеча зажигания
  4. Конденсатор

Читайте также: 

  • Отличие двигателя от турбонагнетателя6
  • Различные типы двигателей
1. МАГНИТО

Источником энергии в системе зажигания магнето является магнето. Как правило, магнето — это небольшой генератор, работающий от электричества. Когда магнето вращается двигателем, оно вырабатывает напряжение. Чем выше вращение, тем больше будет величина напряжения, создаваемого системой. Магнето не нуждается в каком-либо внешнем источнике питания, таком как батарея, для его запуска, поскольку оно само является источником для выработки энергии. В нем два вида обмотки. Он имеет первичную привязку и вторичную привязку.

В дополнение к этому, магнето имеет 3 типа в зависимости от вращения двигателя

  1. Тип с вращающимся якорем
  2. Тип с вращающимся магнитом
  3. Тип с полярным индуктором

В роторном типе якорь вращается между неподвижным магнитом, тогда как в тип вращающегося магнита, якорь неподвижен, а магниты вращаются вокруг якоря. В полярном индукторе и магнит, и обмотки остаются неподвижными, но напряжение генерируется за счет изменения направления магнитного поля с помощью полярных выступов из мягкого железа, называемых индукторами.

2. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

Распределитель, который используется в системе зажигания Magneto, также используется в многоцилиндровом двигателе. Многоцилиндровый двигатель используется для регулирования искры в правильной последовательности в свече зажигания. Всплеск зажигания равномерно распределяется между свечами зажигания. Существует два типа распределителей

  1. Распределитель угольного щеточного типа
  2. Распределитель щелевого типа

Распределитель угольного щеточного типа: рычаг ротора, скользящий по металлическому сегменту, несет угольную щетку, встроенную в крышку распределителя или формованный изоляционный материал. Это помогает обеспечить электрическое соединение со свечой зажигания. В зазорном типе электрод распределителя плеча ротора находится близко к крышке распределителя, но контакт не происходит, что не приводит к износу электрода.

3. СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ

Свеча зажигания, используемая в этой системе зажигания, имеет два электрода, которые отделены друг от друга. Через него проходит высокое напряжение, которое вызывает генерацию искры и используется для воспламенения горючей смеси цилиндра, как масла. Используемый в нем электрод представляет собой стальную оболочку и изолятор. Центральный электрод подключен к питанию катушки зажигания и внешней стальной оболочки, которая заземлена, изолируя их обоих. Между центральным электродом и стальной оболочкой остается небольшой воздушный зазор, в котором генерируется искра. Центральный электрод находится близко, когда генерируется искра, и, следовательно, он изготовлен из сплава с высоким содержанием никеля, который может выдерживать высокие температуры и сопротивления.

4. КОНДЕНСАТОР

Конденсатор, используемый в системе зажигания от магнето, представляет собой простой электрический конденсатор, в котором две металлические пластины разделены изоляционным материалом на расстоянии. Обычно в качестве изоляционного материала используется воздух, но для конкретного технического требования используется какой-либо высококачественный изоляционный материал.

Принцип работы системы зажигания от магнето

Принцип работы этой системы зажигания аналогичен принципу работы системы зажигания от катушки или батареи, за исключением того, что в ней для производства энергии используется магнето, а не батарея. Вот следующие сценарии, которые происходят в нем.

  1. Когда двигатель в системе запускается, он помогает магнето вращаться и тем самым производить энергию в виде высокого напряжения.
  2. Один конец магнето заземляется через размыкатель контактов и параллельно ему подключается конденсатор зажигания.
  3. Контакт прерывателя регулируется кулачком, и когда прерыватель разомкнут, ток протекает через конденсатор и заряжает его.
  4. Поскольку теперь конденсатор действует как зарядное устройство, первичный ток снижается, тем самым уменьшая общее магнитное поле, создаваемое в системе. Это увеличивает напряжение в конденсаторе.
  5. Это повышенное высокое напряжение в конденсаторе будет действовать как ЭДС, создавая искру на правой свече зажигания через распределитель.
  6. На начальном этапе скорость двигателя низкая, и, следовательно, напряжение, генерируемое магнето, низкое, но по мере увеличения скорости вращения двигателя также увеличивается напряжение, генерируемое магнето, и поток тока также уменьшается. повысился. Чтобы запустить двигатель, мы можем использовать внешний источник, такой как аккумулятор, чтобы избежать медленного запуска двигателя.

Читайте также:

  • Механическая и автоматическая трансмиссия
  • Что такое гидравлическая тормозная система и как она работает?
  • Типы муфт

Преимущества

  • Больше пользы на средних и высоких скоростях.
  • Это более полезно, потому что не используется батарея.
  • Требуется меньше обслуживания.

Основным преимуществом системы зажигания от магнето по сравнению с другими системами зажигания является то, что она не требует внешнего источника для выработки энергии. Это удалось при низком напряжении и высоком напряжении.