Розв’язок

Визначаємо індукцію в повітряному проміжку (F_ем = F_р = 10 Н):

B_δ = 0.56 Тл,

B_с = B_δ = 0,56 Тл.

Знаходимо індукцію на інших ділянках магнітопроводу:

B_ЯК = Тл,

B_ЯР= Тл.

Напруженість поля на ділянках L_с, L_яр, L_як знаходимо з кривих намагнічення (рисунок 3.8):

Н_С = 82,5 А/м, Н_яр = 65 А/м, Н_як = 325 А/м.

Напруженість поля в повітряному проміжку

Н_δ = 1/μ₀· β_δ= 0,08·10⁶ ·0,56 = 0,45 А/м.

Спад магнітної напруги вздовж всього магнітного кола

ΣН_К·l_К = Н_с ·І_с +Н_яр·І_яр+Н_як·І_як +H_δ∙l_δ =1,65+2,775+4,875+675=684 М.

Струм в обмотці електромагніту регулятора напруги

І_Р

Напруга генератора

U_г = I_p∙R_w = 0,786∙8,8 = 6,9 В.

Рисунок 3.8 – Криві намагнічення

Приклад 3.4.2 Для регулятора напруги, параметри якого приведені в попередньому прикладі, визначити силу натягу пружини для регулювання генератора з максимальним значенням напруги 10 В.

Розв’язок

Визначаємо струм в обмотці електромагніту регулятора

І_р = U_p/ R_w = 10 / 8,8 = 1,14 А.

Магніторушійна сила цієї обмотки

I_p∙w= 1,14∙870 = 992 А.

Задаємо значення В_δ в проміжку, рівному 0,7 Тл і 0,9 Тл, і для кожного з них підраховуємо подібно до того, як в попередньому завданні визначалося при В_δ=0,56 Тл. Результати заносимо в таблицю 3.3.

Таблиця 3.3 - Результати розрахунків параметрів регулятора напруги

В , Тл	Вс, Тл	Вяк, Тл	Вяр, Тл	H , А/м	Нс, А/м	Няк, А/м	Няр, А/м	, А
0,7	0,6	1,4	0,56	0,56∙106	155	1500	85	836
0,9	0,9	1,8	0,72	0,72∙106	180	15000	125	1313

За даними таблиці 3.3 будуємо залежність В_δ ( ), враховуючи точки В_δ =0,56 Тл, = 684 А з попереднього прикладу і з неї для I_pw= 992 А знаходимо В_δ = 0,77 Тл (рисунок 3.9).

Необхідна сила натягу пружини складає:

F_p = F_зм = = = 18,8 Н.

Рисунок 3.9 – Залежність індукції від спаду магнітної напруги вздовж магнітного кола

3.5 Контактно-батарейна система запалювання

Розглянемо систему батарейного запалювання (Рисунок 3.10), робота якої відбувається наступним чином.

Рисунок 3.10 - Система батарейного запалювання

При ввімкненні котушки запалювання 1 через додатковий опір 2 з акумуляторною батареєю 3 переривником 4 через первинну обмотку починає протікати струм і₁, наростаючи в часі (рисунок 3.10 а). При розмиканні переривника 4 струм і₁ різко зменшується, заряджаючи конденсатор 5 і індукуючи напругу в первинній обмотці w₁, що набагато перевищує напругу акумуляторної батареї Е. З врахуванням коефіцієнта трансформації котушки запалювання k₂₁= створюється висока напруга U₂ у вторинній обмотці w₂. Ця напруга прикладена до свічки 6, в якій відбувається іскровий розряд і протікає струм і₂ (рисунок 3.10 б) при збільшенні напруги до пробійної. Енергія розряду, якщо виключити втрати, визначається кількістю енергії магнітного поля, накопиченої в первинній обмотці котушки запалювання при досягненні струмом і₁ значення I_р, відповідної моменту розриву контакту переривника. При цьому енергія магнітного поля при зменшенні струму і зростанні напруги спочатку переходить в ємності (конденсатор С₁ і ємність проводів вторинної обмотки котушки запалювання С₂), а потім протягом часу, на порядок менше часу накопичення, в іскру досягши пробивної напруги U_пр (рисунок 3.10 б).

Невелика кількість енергії, що залишилася від магнітного поля, витрачається на догорання іскри ("хвіст" іскри). Характер зміни струму і напруги показаний на рисунку 3.11. Значення можливої максимальної напруги у вторинній обмотці котушки запалювання U_2max можна визначити з умови:

= ;

де = + - джоулеві втрати в обмотці котушки запалювання і додатковому опорі R_Д ( ), а також в осерді і кільцевому магнітопроводі котушки запалювання ( ).

Рисунок 3.11 - Характер зміни струму і напруги в котушці запалювання

Нехтуючи в першому наближенні значенням втрат і враховуючи

= ,

отримуємо: .

Значення струму при розриві контакту переривника визначають в результаті розгляду перехідного процесу в первинній обмотці в період від ввімкнення контакту до його розриву. Починаючи з моменту ввімкнення контакту, струм наростає згідно із законом

,

де R=R_д+R₁ ; - значення струму після перехідного процесу.

Оскільки переривник замкнутий протягом малого проміжку часу t₃, струм і₁, як правило, не встигає досягти максимального значення і до моменту розриву контакту

.

Приклад 3.5 Визначити залежність вторинної напруги котушки запалювання від обертів n колінчастого валу чотиритактного двигуна і діапазон нормальної роботи системи запалювання. Напруга акумуляторної батареї Е=12 В, кількість циліндрів двигуна і=4, R­₁=0.75 Ом, R­_д=8 Ом, С₁=0.2 мкФ, С₂=0.1∙10³ мкФ, L=0.1 Гн, кількість витків котушки запалювання w₁=300, w₂=21000. Пробивна напруга свічок запалювання U_пр=10000 В. Побудувати залежність U_2max=f(n). Втрати не враховувати.