Что такое магнето двигатель

Магнето — устройство и принцип действия

В 1887 году немецкий инженер и изобретатель Роберт Бош, владелец одноименной компании, разработал и запатентовал первую систему зажигания на основе магнето. Все началось с того, что один из клиентов компании заказал разработку системы зажигания для своего газового двигателя, и вскоре заказ был выполнен. Позже выявились некоторые недостатки, и устройство было доработано. В результате к 1890 году компания Robert Bosch GmbH уже выполняла крупные заказы на системы зажигания на принципе магнето, которые стали поступать отовсюду в огромном количестве.

Спустя семь лет, в 1897 году, устройство было в конце концов адаптировано и для транспортного средства, поскольку компании «Daimler» потребовалось разработать зажигание для трицикла De Dion Bouton. Так проблема зажигания для автомобильных двигателей внутреннего сгорания, работавших на высоких оборотах, была наконец решена. Еще через пять лет, в 1902 году, ученик Роберта Боша, Готтлоб Хонольд, усовершенствовал зажигание на магнето, добавив свечу зажигания, и таким образом сделал устройство универсальным.

Так что же такое магнето? Как оно устроено и работает? Все очень просто, как и все гениальное. Магнето представляет собой генератор переменного тока, в котором роль индуктора выполняет постоянный магнит, приводимый во вращение внешней силой. Магнитный ротор создает вращаясь переменный магнитный поток, который и наводит ЭДС в катушке статора.

Типичное магнето автомобильной системы зажигания содержит обмотки низкого и высокого напряжения. Обмотка низкого напряжения имеет в своей цепи прерыватель и конденсатор, а обмотка высокого напряжения соединена одним своим выводом с массой, и со свечей зажигания — другим своим выводом.

Общее П-образное ярмо, на которое намотаны катушки, представляет собой магнитопровод, в котором и возбуждается переменное магнитное поле посредством вращения постоянного магнита. Часто в качестве обмотки низкого напряжения используется часть витков обмотки высокого напряжения, подобно тому, как выполнены обмотки автотрансформаторов.

Когда магнит вращается, в обмотке низкого напряжения наводится ЭДС, но при этом обмотка накоротко замкнута механическим прерывателем, поэтому в ней возникает индукционный ток, вызванный изменяющимся магнитным потоком, пронизывающим сердечник, поскольку магнит пересекает его своими силовыми линиями. Изменение магнитного потока длится несколько миллисекунд, и в результате имеется замкнутая сама на себя катушка с током в несколько ампер.

В какой-то момент контакты прерывателя размыкаются, ток устремляется из обмотки в конденсатор, и начинаются гармонические колебания в образовавшемся колебательном контуре низкого напряжения, их частота составляет около 1 кГц. Поскольку контакты размыкаются быстро, менее чем за четверть периода колебаний контура первичной цепи, пробоя между контактами прерывателя не происходит, и только после размыкания контактов прерывателя, ЭДС в контуре низкого напряжения достигает амплитуды.

В этот момент на свече, подключенной к обмотке высокого напряжения, происходит искровой пробой, энергия конденсатора низковольтной цепи преобразуется в энергию переменного тока высоковольтной цепи, поскольку колебания в низковольтной цепи продолжаются, и горючая смесь в цилиндре успевает воспламениться.

Колебания длятся не более 1 миллисекунды, в силу значений индуктивности и емкости конструкции магнето, затем контакты прерывателя замыкаются вновь, и начинается очередной цикл нарастания тока в низковольтной цепи, шунтированной самой собой.

Читайте также:  Схема двигателя nissan almera n15

Таким образом мы видим, что магнето представляет собой магнитоэлектрическую машину, функция которой заключается в преобразовании механической энергии вращения магнитного ротора в электрическую энергию, в частности — в энергию высоковольтного разряда на свече зажигания. Сегодня еще можно встретить системы зажигания двигателей внутреннего сгорания на базе магнето.

Очевидно не каждый генератор можно отнести к магнето, поскольку к магнето относятся лишь те генераторы, которые возбуждаются от постоянных магнитов, и как правило соединенные с высоковольтным трансформатором системы зажигания двигателей внутреннего сгорания.

Бывает, что магнето обеспечивает не только зажигание, но и электроснабжение бортовой сети транспортного средства, однако чаще всего магнето питает только систему зажигания. Между тем, сегодня можно встретить на рынке генераторы на постоянных магнитах с несколькими генераторными катушками на статоре, такие генераторы подходят для мотоциклов, но в принципе они универсальны.

В некоторых случаях дополнительная обмотка, расположенная на сердечнике магнето, все же служит для генерации электричества для бортовой сети. Иногда магниты располагаются на маховике, который выполняет двойную функцию — возбуждение магнето и возбуждение генератора переменного тока. Такое гибридное устройство называется вообще-то «магдино» от сочетания слов «магнето» и «динамо».

На легких мотоциклах, гидроциклах, снегоходах, на лодочных подвесных моторах можно встретить именно магдино, работающие совместно с выпрямителями и регуляторами напряжения. Мощность магдино не велика, в пределах 100 ватт, но для бортового освещения и даже для зарядки аккумулятора этого вполне достаточно. Преимущество магдино — малые габариты и небольшой вес.

В бензиновых двигателях внутреннего сгорания магнето традиционно применялись с давних времен, обеспечивая импульс тока для свечи зажигания, когда еще батареи не были внедрены массово для этой цели. Даже сегодня такие решения можно встретить. Двухтактные или четырехтактные двигатели мопедов, газонокосилок, бензопил. Во Второй мировой войне карбюраторные двигатели немецких танков имели систему зажигания на магнето.

Поршневые авиационные двигатели имеют на каждом цилиндре пару свечей, и каждая группа свечей подключена к своему магнето — левая и правая группа свечей зажигания питаются раздельно. Такое решение позволяет более эффективно сжигать топливную смесь, а в случае отказа одного из пары магнето, второе остается в работе, это добавляет системе надежности.

Источник

Магнето. Устройство и работа. Виды и применение

Еще в 19 веке немецкий изобретатель Бош, который владел своей компанией, разработал на основе магнето первую схему системы зажигания. Со временем в конструкции выявлялись недостатки и производились доработки устройства. В итоге компания Бош в 1890 году уже выполняла большие заказы по изготовлению систем зажигания, основанных на этом принципе. Заказы поступали в большом количестве. В 1902 году ученик Боша – Хоннольд модернизировал эту конструкцию и сделал ее универсальной.

Магнето является устройством, служащим для преобразования вращательной энергии ротора в электрический ток, а именно, в разряд высокого напряжения на свечах зажигания в бензиновом моторе внутреннего сгорания. В настоящее время это устройство практически не используется, однако его еще можно увидеть на старых конструкциях автомобильных двигателей, или на пусковых двигателях тракторов.

Если сравнивать это устройство с генератором, то отличие состоит в том, что возбуждение происходит от постоянных магнитов. В зависимости от устройства, магнето может обеспечивать электричеством бортовую сеть транспортного средства, а не только запуск двигателя. Но обычно устройства такого вида используются только для воспламенения топливной смеси, так как их энергии недостаточно для других нужд.

Читайте также:  Как проверить работу датчика температуры двигателя
Устройство и работа

Такая конструкция является генератором переменного тока. В нем в качестве индуктора выступает постоянный магнит, который приводится во вращение двигателем. Этот магнитный ротор при вращательном движении образует изменяемый магнитный поток, наводящий электродвижущую силу в катушке статора.

На автомобиле это устройство имеет две обмотки: высокого и низкого напряжения. Низковольтная обмотка соединена с конденсатором и контактным прерывателем, а высоковольтная обмотка соединяется одним концом на массу, а другим со свечей зажигания.

Катушки расположены на общем магнитопроводе П-образной формы, в котором происходит возбуждение переменного магнитного поля путем вращательного движения постоянного магнита. Обычно низковольтная обмотка является частью высоковольтной обмотки, по аналогии устройства автотрансформатора.

Работа магнето происходит следующим образом. При вращении постоянного магнита, в низковольтной обмотке образуется электродвижущая сила. Эта обмотка замкнута контактами прерывателя, вследствие чего в ней появляется индукционный ток, образованный переменным магнитным потоком в магнитопроводе, так как постоянный магнит пересекает его силовыми линиями. Магнитный поток изменяется в течение нескольких долей секунды, в результате в замкнутой катушке протекает большой ток.

В определенный момент прерыватель размыкает свои контакты, и ток обмотки устремляется в конденсатор, в результате чего образуются гармонические колебания низкого напряжения. Так как контакты размыкаются с большой скоростью, то между ними не происходит пробоя. Только после их размыкания электродвижущая сила в контуре достигает своей амплитуды.

В это мгновение на свече зажигания, которая подключена к высоковольтной обмотке, возникает пробой искры, энергия конденсатора переходит в переменный ток высокого напряжения, потому что в низковольтной цепи колебания продолжаются, и топливная смесь в двигателе успевает воспламениться.

Длительность колебаний составляет не больше одной миллисекунды, что обуславливается величиной емкости и индуктивности устройства. Далее прерыватель вновь замыкает свои контакты, и весь цикл повторяется.

В результате можно сказать, что магнето является магнитоэлектрической машиной, которая преобразует вращательное движение постоянного магнита в электрический ток. Некоторые исполнения этого устройства оснащены дополнительной обмоткой, находящейся на магнитопроводе. Эта обмотка служит для выработки электрического тока для бортовой сети мотоцикла или другого средства передвижения. Постоянные магниты, расположенные на маховике, могут исполнять две задачи – возбуждение высокого напряжения для искры на свече зажигания, и возбуждение генератора. Это комбинированное устройство называют «магдино».

Разновидности

Устройства делятся по нескольким факторам.

По направлению вращения:
По количеству искр за оборот ротора:
По габаритным размерам:
  • Малогабаритные. Применяются в мототехнике, мопедах, лодочных моторах, гидроциклах.
  • Нормальные. Используются в тракторных четырехцилиндровых моторах.
Где используется магнето

Чаще всего на лодочных моторах, мотоциклах, мопедах встречаются магдино, функционирующие вместе с регуляторами напряжения и выпрямительными мостами. Их мощность небольшая и может достигать всего 100 Вт, однако для работы габаритных фонарей или зарядки аккумуляторной батареи этого хватает. Достоинством магдино являются малый вес и небольшие габаритные размеры.

В бензиновых моторах магнето обычно использовались с давних времен, создавая искру в свече зажигания, в то время, когда аккумуляторы еще не были так распространены. В настоящее время такие конструкции до сих пор встречаются. Во время войны в немецких танках были установлены карбюраторные моторы, в которых использовали такую систему зажигания.

Самолетные поршневые моторы имеют две свечи на каждом цилиндре. Отдельная группа свечей работает от отдельного магнето – правая и левая группа подсоединены отдельно. Это дает возможность наиболее эффективно работать двигателю, а также повышает надежность работы системы зажигания.

Источник

Принцип работы магнето

Зажигание от магнето. Устройство и принцип работы

Магнето — это магнитоэлектрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую. В настоящее время иногда применяется в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания.

Читайте также:  Что залито с завода в двигатель лады гранты

Магнето объединяет в себе магнитоэлектрический генератор, прерыватель и катушку зажигания. Оно вырабатывает ток низкого напряжения и преобразует его в ток высокого напряжения. На тракторах применяют одноискровые и двухискровые магнето левого и правого вращения. У магнето правого вращения ротор, если смотреть со стороны привода, вращается по часовой стрелке.

Магнето. Бесконтактные системы зажигания

Система зажигания бензиновых двигателей для электрогенераторов, моделей ЕУ15-3, ЕУ20-3 и ЕУ28 (производства Subaru-Robin) основывается на необслуживаемом электронном бесконтактном магнето. В электронной схеме магнето прерывание тока производится силовым транзистором, подача максимального напряжения на контакты свечи зажигания — универсальной транзисторной схемой зажигания (УТСЗ).

Рис. 8.8. Зажигание от магнето

Рабочий процесс магнето заключается в следующем. При вращении ротора магнето между полюсными башмаками стоек сердечника через сердечник проходит магнитный поток, пересекающий витки обмоток. За один полный оборот ротора магнитный поток, непрерывно изменяясь, дважды достигает максимальной величины (0 и 180°) и дважды меняет направление.

При вращении ротора в первичной обмотке индуктируется ЭДС, величина которой непрерывно изменяется. Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

За один оборот ротора ЭДС, индуктируемая в первичной обмотке, дважды достигает максимального значения (90 и 270°). Это происходит в моменты наибольшей скорости изменения магнитного потока, проходящего через сердечник. При положениях ротора, соответствующих 0 (360) и 180, когда скорость изменения магнитного потока равна нулю, ЭДС в первичной обмотке также равна нулю.

В периоды, когда первичная цепь замкнута механическим прерывателем, ЭДС, индуктируемая в первичной обмотке, создает ток. Но первичный ток достигает максимальной величины не в моменты, при которых ЭДС имеет максимальные значения (90 и 270°), а несколько позже. Отставание первичного тока от ЭДС объясняется явлением самоиндукции первичной обмотки.

В моменты, когда ток в первичной обмотке достигает максимального значения, механический прерыватель дважды за один оборот ротора размыкает первичную цепь, а во вторичной обмотке индуктируется ЭДС высокого напряжения.

Ток высокого напряжения поступает к распределителю, а затем по проводам высокого напряжения к свече и, пробивая искровой промежуток между ее электродами, воспламеняет рабочую смесь. Так как преобразование тока низкого напряжения в ток высокого напряжения в магнето подобно тому же процессу при батарейном зажигании, то максимальная величина вторичного напряжения может быть определена по уравнению:

Величина первичного тока (переменного) магнето равна:

где R – активное сопротивление первичной обмотки;

2·π · f ·L1 – индуктивное сопротивление первичной обмотки;

f – частота индуктируемого тока;

L1 – индуктивность первичной обмотки;

п – число оборотов ротора магнето;

В – коэффициент пропорциональности.

В результате получим:

Из уравнения следует, что как и при батарейном зажигании, напряжение, создаваемое магнето, изменяется пропорционально величине первичного тока. Но если с увеличением числа оборотов при батарейном зажигании первичный ток и напряжение уменьшались, то при зажигании от магнето первичный ток, а следовательно, и напряжение увеличиваются. Напряжение, создаваемое магнето, зависит от величины первичного тока в момент размыкания контактов механического прерывателя. Максимальное значение вторичного напряжения достигается лишь в том случае, когда момент размыкания контактов выбран правильно и соответствует наибольшему значению тока, индуктируемого в первичной цепи.

Установлено, что наибольшего значения ток в первичной цепи достигает в тот момент, когда ротор поворачивается от своего центрального положения (90, 270°) на 8–10°. В этот момент и должно производиться размыкание контактов механического прерывателя.

Угол, на который поворачивается ротор магнето от центрального положения к моменту размыкания контактов механического прерывателя, называется абрисом магнето.

Источник