книги из ГПНТБ / Можаев В.Н. Электрооборудование колесных и гусеничных машин учебное пособие

Т а б л и ц а 8

Характеристики прерывателей-распределителей

П р и м е ч а н и е : * Экранированное исполнение.

Контрольные вопросы

1. Объясните процессы, сопровождающие работу системы батарейного зажигания, и дайте им аналитическое обоснование.

2. Приведите скоростные характеристики рабочей системы батарейного зажигания и средства их улучшения.

3.Объясните конструкцию агрегатов системы батарейного зажигания. Какие требования предъявляются к конструкции?

4.Как работают контактно-транзисторные и бесконтактные системы батарейного зажигания? Дайте им сравнительную оценку

собычными системами.

5.Каковы особенности пусковых систем зажигания для по­

догревных устройств?

Помимо систем батарейного зажигания, на поршневых двига­ телях применяют аппарат зажигания — магнето, работающий без постороннего источника электроэнергии. В магнето объединены: генератор переменного тока, прерыватель, индукционная катушка, конденсатор и распределитель высокого напряжения, который применяют в магнето многоцилиндровых двигателей.

Обмотки индукционной катушки являются и обмотками гене­ ратора, в которых под действием магнита индуктируется э. д.с.

В магнето, выпускаемых нашей автотракторной промышлен­ ностью, применяют вращающий магнит и неподвижные обмотки. Этот тип магнето обладает простотой конструкции и высокой надежностью в .работе.

Принцип действия магнето следующий: при вращении магнита / (рис. 125) в сердечнике 2 индукционной катушки наводится маг­ нитный поток, изменяющийся по величине и направлению; в ре­ зультате в обмотках индуктируется переменная э. д. с. Эффек­ тивное значение э. д. с. в первичной обмотке достигает 15—25 в, а во вторичной 1000—1500 в в зависимости от скорости вра­ щения магнита и конструктивных параметров магнето.

Для получения импульсов высокого напряжения с амплитуд­ ными значениями 15 000—25 000 в и в строго определенный мо­ мент применяют механический прерыватель цепи первичного тока, амплитудные значения которого могут достигать 5 а.

201

В зависимости от угла поворота магнита

йФ с

(74)

da

а

со = 2Tzf — 2 "тЖ.рп

где ш— электрическая скорость;

В режиме холостого хода, когда обмотки находятся в разомк­ нутом состоянии, величина э. д. с. достигает наибольшего зна­ чения при положениях двухполюсного магнита 90 -f -f и 270 4- у, где угол ^ учитывает влияние гистерезиса.

'Рис. 125. Схема магнитной цепи и характеристики э. д. с. и магнит­

ного потока.

При работе магнето его первичная обмотка периодически за­ мыкается и размыкается прерывателем, и в первичной обмотке ток то появляется, то исчезает. На рис. 126 изображена магнит­ ная система магнето с замкнутой первичной обмоткой.

Магнитные потоки обозначены векторами: Фм—- магнитный поток магнита;

.202

Фя — магнитный поток якоря; Фр — результирующий магнитный поток.

При вращении магнита вправо и в указанном на рисунке по­ ложении полюсов магнита в обмотке индуктируется ток, направ­ ление которого определяется правилом Ленда (указано стрел­ ками на проводниках). Вследствие взаимодействия магнитных по­

При малом числе оборотов магнита индуктивное сопротивле­ ние wIj очень мало, им можно пренебречь, и тогда

203

соw xd<Pc

(76)

R xda

Таким образом, ток в первичной обмотке пропорционален ско­ рости изменения магнитного потока, наведенного магнитом в сер­ дечнике катушки, и обратно пропорционален активному сопро­ тивлению обмотки.

Чтобы получить большие значения вторичной э. д. с., не­ обходимо прерывать больший первичный ток. Поэтому полюс­ ным наконечникам придают такую форму, при которой происхо­ дят более резкие изменения величины магнитного потока в сер­ дечнике катушки при небольшой угловой скорости магнита. Кроме того, изготовляют первичную обмотку малого сопротив­ ления.

При большом числе оборотов магнита индуктивное сопротив­

нита первичный ток повторяет кривую магнитного потока в сер­ дечнике (при режиме холостого хода), но находится с ней в про­

согласован с положением магнита, при котором ток наибольший

э. д. с. Е2, от которой зависит напряжение на электродах свечи,

где ех и е> — э. д. с., генерируемые вращающимся магнитом со­ ответственно в первичной и вторичной обмотках;

es— э. д. с. самоиндукции размыкания;

е3 — э. д. с. взаимоиндукции, т. е. трансформированная.

204

Величина е2 выражается аналитически подобно еи т. е.

Из уравнения (80) следует, что вторичная э. д. с., генерируе­ мая вращающимся магнитом, увеличивается с увеличением числа оборотов магнита и величина высокого напряжения магнето увеличивается по мере увеличения числа оборотов, а не умень­ шается, как в батарейном зажигании.

В зависимости от режима работы двигателя необходимо из­ менять момент зажигания, поэтому прерыватель магнето иногда устанавливают подвижно, и его можно повертывать на некото­ рый угол (6 = 30 — 35°). Из графика зависимости тока (рис. 127) от утла поворота магнита видно, что если при полном опереже­

двигателя, устанавливают позднее зажигание, т. е. прерывание первичной цепи делают при большем абрисе. Однако это связа­ но с уменьшением э. д. с., что затрудняет пуск.

Для получения более пологой характеристики тока в первич­ ной обмотке увеличивают угол охвата полюсных наконечников магнита. Это несколько понижает величину тока при раннем за­ жигании, но практического значения не имеет, так как раннее за­ жигание дают при достаточно большом числе оборотов двигателя, i • При увеличении угла охвата магнит меньше подвержен раз­ магничиванию якорным магнитным потоком, так как поток маг­ нита может замкнуться через полюсные наконечники, а не через магнит.

Из уравнения (78) видна зависимость тока от магнитного по­ тока, восстановленного в сердечнике катушки к моменту пре­ рывания первичной цепи. Для полноты восстановления магнит­ ного потока необходимо производить замыкание первичной об­ мотки при э. д. с. в ней, близкой к нулю. В этом случае, не­ смотря на замыкание контактов, ток в обмотке не появится и не создастся реактивное поле, мешающее восстановлению маг­ нитного потока магнита. По этим же соображениям целесообраз­ но иметь большее сопротивление вторичной цепи, так как быст­ рее исчезает тлеющий разряд. Следовательно, и подавительные сопротивления положительно влияют на работу магнето.

Конструкция магнето

Магнит. Работоспособность магнето в значительной мере зависит от качеств магнита: величины индукции и коэрцитивной силы, т. е. запаса магнитной энергии.

205

При работе магнето магнит подвергается размагничивающе­ му действию, вызываемому током в обмотке, а также действию тепла и вибрации.

На рис. 128 изображена часть гистерезисной петли магнит­ ного сплава. До того как магнит снимут с намагничивающего

йприбора при токе, равном нулю, остаточная индукция В г распределена внутри материала.

Когда магнит снимают с прибора для намагничивания, сопротивление внешней магнитной цепи увеличи­

или произведением магнитной индукции на величину задержи­

Для изготовления магнитов используют сплавы, содержащие различные компоненты (табл. 9), в зависимости от которых из­ меняются магнитные свойства.

Т а б л и ц а 9'

Характеристики магнитных сплавов

206

На полюсах магнита / располагают полюсные наконечники 2 (рис. 126). Они изготовлены сборными из листовой электротех­ нической стали марки Э-2А, чтобы уменьшить вихревые токи, возникающие в результате перераспределения магнитного потока, вызываемого током в обмотке. Полюсные наконечники закреп­ ляются на магните при заливке цинковым сплавом. Так же за­ креплены цапфы, на которых установлены внутренние обоймы шарикоподшипников; кулачковая муфта; муфта привода; уско­ ритель или центробежный регулятор угла опережения зажига­ ния.

Индукционная катушка магнето. В магнето для индукцион­ ной катушки место крайне ограничено, и поэтому она должна быть особенно компактна.

Обмотки расположены вблизи „массы“, и необходимы особые меры для предупреждения возможности пробоя изоляции.

Условия охлаждения обмоток в магнето отличны от условий, охлаждения в системе батарейного зажигания В магнето пер­ вичная обмотка является обмоткой генератора, т. е. она не по­ лучает электрической энергии извне. Первичную обмотку рас­ полагают непосредственно на сердечнике, изготовленном из электротехнической стали марки Э-2А. Это позволяет получить обмотку с минимальным сопротивлением, так как уменьшается периметр витков и общая длина провода. При той же величине э. д. с., индуктированной в обмотке, к моменту разрыва цепи создается возможность получить большую величину тока.

водом марки ПЭЛ-1 диаметром 0,73 — 0,93 мм и числом витков

ненную проводом марки Г1ЭЛ-1 диаметром 0,07 мм с числом вит­ ков 12000— 13000. На торцы катушки накладывают изоляцию из кабельной бумаги, лакоткани и гетинакса. Поверхность об­ мотки покрывают изоляционной лентой из лакоткани и киперной ленты с последующей пропиткой катушки с сердечником _ в вакууме турбинным маслом. Затем ее покрывают лаком. При­ меняют поверхностную изоляцию из капрона и полиэтилена; она значительно повышает надежность работы магнето, исключая возможность пробоя изоляции.

маторной связи обмотки связаны не только магнитно, но и элект­ рически, например в магнето М12, М124 и М135. При трансфор­ маторной связи у вторичной обмотки электрического соедине­ ния с первичной обмоткой нет, т. е. вторичная обмотка имеет два самостоятельных вывода, например в магнето М27 и М145„.

207:

Близкое расположение вторичной обмотки к „массе11, несмот­ ря на хорошую изоляцию, делает необходимым исключить воз­ можность пробоя изоляции в случае работы магнето на откры­ тую цепь. При случайном отключении провода одной из искро­ вых свечей в работу вступает искровой предохранитель, пред­ ставляющий собою двухэлектродный разрядник, включенный меж­ ду концом вторичной обмотки и „массой11. Воздушный проме­ жуток между электродами разрядника величиною 9 — 17 мм про­ бивается в том случае, если э. д. с. вторичной обмотки превы­ сит нормальную величину в 1,5 раза.

Прерыватель магнето. Конструкция прерывателя в магнето аналогична конструкции прерывателя батарейного зажигания. Однако условия работы контактов прерывателя в магнето лучше, так как размыкаемый ток при числе выступов кулачковой муфты, равном числу полюсов, изменяет направление. В результате од­ ностороннего переноса металла не происходит, и контакты из­ нашиваются равномерно. Кроме того, при размыкании перемен­ ного тока дуговой разряд прерывается быстрее. Количество раз­ мыкающих выступов кулачковой муфты в магнето может и не быть равным числу полюсов магнита (например, в магнето для одноцилиндровых двигателей). В этом случае угол разомкнутого состояния контактов может достигать 250 — 230°.

Кулачковая муфта закрепляется на магните в определенном положении относительно его полюсов. То же относится и к пре­ рывателю. Объясняется это тем, что прерывание первичного тока должно происходить при повороте магнита на угол 8, считая от вертикали. Этот угол называют абрисмагнето. Его величина для различных моделей магнето различна в пределах 8—12° (рис. 129).

В зависимости от требуемого направления вращения магнето рычажок и неподвижный контакт прерывателя располагают раз­ лично (рис. 130), и свое название прерыватель получает от того магнето, для которого он предназначен.

Изменение, момента зажигания на двигателе, оборудованном магнето, осуществляют различно: или поворотом прерывателя от руки, или центробежным регулятором угла опережения за­ жигания. В первом случае прерыватель снабжают устройством, позволяющим повертывать прерыватель на угол до 30°,

При автоматическом регулировании центробежным;регулято­ ром, установленным между валом привода магнето и магнитом, осуществляется поворот магнита относительно вала привода. Регулятор имеет следующее устройство (рис. 131). Ведомый фла­

лом привода магнето. Грузики находятся на шпильках 7, 14, ко­ торые концами проходят через отверстия 8 в пластинах 3 и 9 в наклонные пазы.

208

Рис. 129. Положение маг­ нита при наибольшем токе в первичной об­ мотке.

Рис. 130. Прерыватели магнето:

а —правого вращения; б—левого вращения.

16

Рис. 131. Центробежный регулятор момента зажигания.