4.3 Порядок виконання лабораторної роботи

При виконанні роботи необхідно виконати наступне:

- підготувати стенд до роботи;

- установити перетворювач-розподільник у патрон тримача і за допомогою відповідної проміжної втулки з'єднати кінець вала із синхроноскопом;

- кінці обмотки перетворювача (безконтактного датчика) з'єднати з вольтметром перемінного струму (електронним із межею вимірів 0-100 В) за схемою рис. 4.3;

- включити стенд і плавно збільшити швидкість двигуна, установити частоту обертання 200, 400…1000 об/хв. та виміряти напругу U_х. Результати вимірів записати в таблицю (табл. 4.2);

- зупинити двигун приводу, підключити до обмотці перетворювача опір біля 1 КОм (рис. 4.3);

- включити стенд і плавно збільшити швидкість двигуна, установити частоту обертання 200, 400…1000 об/хв. та виміряти напругу U_х. Результати записати в таблицю (табл. 4.2 (U_н));

- побудувати графік залежності напруги перетворювача від частоти обертання для режиму холостого ходу U_х і при навантаженні U_н;

- зібрати цілком безконтактну електронну систему запалювання;

- включити стенд і, не включаючи електродвигун, виміряти вольтметром падіння напруга ΔU_ТР між масою і кінцем первинної обмотки котушки запалювання, а також падіння напруги на додатковому резисторі ΔU_д. Потім визначити напругу, прикладену до первинній обмотці котушки запалювання ;

- зашунтувати один іскровий проміжок розрядника опору 1 МОм (імітація нагару на свічі двигуна). Вставити високовольтні проводи в гнізда кришки розподільника. Середній провід з'єднати з центральним гніздом кришки. Ручкою керування швидкістю електродвигуна установити швидкість 250 об/хв., ручкою іскроутворення установити іскровий зазор, при якому ще забезпечується безперебійне іскроутворення (аналогічну операцію проробити з розрядником, зашунтованим опором 1 МОм.)

Результати вимірів занести в таблицю для зазначених частот обертання електродвигуна (табл. 4.3). Виключити стенд.

4.4 Зміст звіту

У звіті за результатами роботи повинні бути приведене наступні дані:

- найменування лабораторної роботи, ціль і задачі;

- тип випробуваної електронної системи запалювання;

• принципова електрична схема системи запалювання і короткий опис її роботи;

• результати дослідження характеристик перетворювача;

• результати виміру падіння напруги в елементах системи запалювання;

• робоча характеристика системи запалювання;

• висновки.

Література: [1], с. 196-199, 202-209; [6], с. 15-20.

R – додатковий опір, G – перетворювач, PV – електронний вольтметр

Рисунок 4.3 – Схема для зняття характеристики

перетворювача-розподільника

5 Лабораторна робота № 5

Випробування системи запалювання

з магнето

Мета роботи - ознайомлення з пристроєм і принципом дії магнето, зняття робочих характеристик системи запалювання з магнето.

5.1 Загальні відомості

Магнето являє собою комбінацію магнітоелектричної машини перемінного струму з збудженням від постійних магнітів і індукційної котушки. Магнето застосовується в системах іскрового запалювання робочої суміші двигуна внутрішнього згорання, де відсутня акумуляторна батарея або коли система батарейного запалювання не забезпечує роботу високообертальних двигунів. Застосовують систему запалювання й у якості дублюючої на спеціальних автомобілях.

Електрична схема запалювання з магнето подана на рис. 5.1.

Рисунок 5.1 – Електрична схема стенда для дослідження системи

запалювання з магнето

Магнето перебуває з наступних основних частин:

- магнітного ланцюга з постійним магнітом 1, сердечника 2 і повних башмаків 3. Постійний магніт відливається з магнітних сплавів типу Альнісі або Альніко. Сердечник і полюсні башмаки набираються з аркушевої електротехнічної сталі;

- індукційна котушка магніту перебуває з первинної обмотки з невеликим числом витків ω₁ (160÷180) і вторинної - ω₂, число витків якої значно більше (12000÷13000);

- первинна обмотка розташовується безпосередньо на сердечнику, що поліпшує тепловідвід від обмотки на корпус магнето. Поверх первинної обмотки розташовувати вторинну. Зв'язок обмоток автотрансформаторна, тобто обмотки зв'язані між собою не тільки магнітно, але і електрично;

- конструкція переривника магнето аналогічна конструкції переривника системи батарейного запалювання. Відзнака міститься лише в тому, що в магнето через вольфрамові контакти переривника проходить перемінний струм і тому переносу металу в контактах не відбувається. Переривник перебуває з важільця переривника 4, кулачка 5 і контактів 6. Кулачок поміщений на валику ротора. Число граней кулачка дорівнює числу іскор, що магнето дає за один оборот ротора;

- конденсатор С₁, що включається паралельно контактам переривника, служить для підвищення вторинної напруги магнето і зменшення іскріння на контактах переривника;

- розподільник перебуває з кришки з нерухомими електродами 7 і ротора 8. До електрода ротора підводиться напруга вторинної обмотки трансформатора;

- високовольтні проводи 9 підводять високу напругу до свіч;

- свіча (на схемі замінені трьохелектродними розрядниками);

- вимикач запалювання ВЗ, включений паралельно контактам переривника, служить для скорочення первинного ланцюга магнето.

Щоб уникнути пробою ізоляції при відключенні високовольтних проводів від свіч магнето має іскровий розрядник ІР.

При обертанні ротора магнето магнітний потік Ф, створюваний струмом первинної обмотки, буде змінюватися як по величині, так і по напрямку.

При зміні магнітного потоку в первинній і вторинній обмотках індукційної котушки наводиться ЕРС, що одержала назву ЕРС обертання

. (5.1)

ЕРС обертання буде досягати максимуму в момент найбільшої швидкості зміни магнітного потоку (два рази за один оборот двополюсного магніту). ЕРС обертання в первинній обмотці індукційної котушки при високих швидкостях досягає величини 100 В, а у вторинній обмотці декількох кіловольт. Цієї напруги недостатньо для пробою іскрового проміжку свічі. Для збільшення вторинної напруги, і особливо для можливості точного забезпечення моменту запалювання в первинний ланцюг включений переривник струму.

При деякому положенні робота, після максимуму магнітного потоку або при максимумі потоку відбувається замикання контактів. При цьому первинна обмотка замикається накоротко і через неї починає протікати електричний струм, амплітудне значення якого може досягати 5 А. У момент, коли первинний струм досягає свого максимального значення, переривник розмикає контакти, ланцюг первинної обмотки розривається, і первинний струм різко падає до нуля.

Кут між нейтральним положенням ротора, коли магнітний потік у сердечнику дорівнює нулю, і положенням ротора в момент розмикання контактів називається кутом розмикання або кутом абрису.

Практично величина кута абрису магнето складає порядку 8÷12^оС.

У результаті стрибкоподібної зміни первинного струму, а отже, і магнітного потоку в сердечнику у вторинній обмотці індукційної котушки індукується імпульс високої напруги з амплітудним значенням порядку 15000÷20000 В, що потім розподіляється по свічах запалювання.

Для одержання від магнето максимальної напруги необхідно первинний ланцюг магнето розривати саме в той момент, коли струм у ній досягає найбільшого значення.

У випадку якщо розмикання контактів буде відбуватися за точкою відповідною максимальній величині струму, тобто при занадто великому куті абрису (пізнє запалювання), або до неї - при малому куті абрису (раннє запалювання), то величина вторинної напруги, що розвивається магнето зменшується.

При неправильній установці кута абрису магнето може навіть зовсім не дати іскри, незважаючи на справність усіх його обмоток.

Регулювання моменту запалювання в магнето може бути здійснена двома способами: перший - із зміною кута абрису (поворотом корпусу переривника разом із установленими на ньому контактами щодо кулачка або поворотом кулачка щодо переривника за допомогою відцентрового автомата); другий - без зміни кута абрису, шляхом зсуви ротора магнето щодо приводного валика.

При повороті переривника по напрямку обертання кулачка, кут випередження запалювання зменшується, тому що відповідна грань кулачка пізніше зустрічає подушечку важільця.

При постійній величині магнітного потоку Ф величина ЕРС у первинній обмотці зростає пропорційно числу оборотів

, (5.2)

де: с - постійна величина;

n - число оборотів ротора магнето.

Струм у первинному ланцюзі буде зростати так само, як і ЕРС, пропорційно числу оборотів. Залежність струму і напруги вторинного ланцюга аналогічна.

Робочими характеристиками магнето називається залежність максимальної вторинної напруги від числа оборотів ротора (рис. 5.2).

Рисунок 5.2 – Робочі характеристики системи запалювання з магнето

Суцільною лінією на рисунку позначені величини напруги і струму при ранньому запалюванні, а штриховий - при пізньому запалюванні.

Недоліками системи запалювання з магнето є невелика напруга на малих оборотах і сильне падіння U₂ при забруднених свічах.

Деяке зниження вторинної напруги на високих швидкостях пояснюється зменшенням струму розриву унаслідок впливу на процес наростання первинного струму незакінчившихся до моменту чергового замикання контактів розрядних процесів. Крім того, зменшення U₂ на високих швидкостях може бути викликано вібрацією контактів.