/
Author: Баграмов С.Е. Стародубцев С.В.
Tags: механика авиация двигатели авиационное оборудование авиатехника
Year: 1948
Text
• ’ С. Е. ВАГРАМОВ
С. В. СТАРОДУБЦЕВ
439
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ
ЗАЖИГАНИЕ
В АВИАЦИОННЫХ
ДВИГАТЕЛЯХ
ЛКВВИА - 1 4 g
₽ С. Е. ВАГРАМОВ и С. В. СТАРОДУБЦЕВ
«/•»
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ЗАЖИГАНИЕ
В АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ
Киевский Институт ГВу
БИБЛИОТЕКА
____________
ЛЕНИНГРАДСКАЯ КРАСНОЗНАМЕННАЯ
ВОЕННО-ВОЗДУШНАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ
Ленинград'—1948
I Т'1мвдпмг
| Eaajinrs-Rc»ftv!HMi
Бф* ^но-Всздушняя
Академия
К ЖОЙ АРМИИ
к
Йнмгачявя. Бабмийм» f
Предлагаемая книга является учебным
пособием для слушателей и адъюнктов
Военно-Воздушных Инженерных Акаде-
мий и родственных учебных заведений.
Цель книги изложить современное состоя-
ние вопроса об электрическом зажигании
в авиационных двигателях. Необходимость
в подобном пособии ощущают слушатели
Академии на разных стадиях их учебной
подготовки: при прохождении курса „За-
жигание в авиационных двигателях”, при
курсовом и дипломном проектировании
и при прохождении лабораторной, про-
изводственной и войсковой практики.
Такое многоцелевое назначение кни-
ги лишило авторов возможности дать ма-
териал в строгом соответствии с сущест-
вующими учебными программами и чис-
лом часов.
Авторы считали нецелесообразным да-
вать полную библиографию по рассмат-
риваемым вопросам, тем более, что в дан-
ной области имеется много спорного,
устаревшего и непроверенного.
Ответственный редактор Б. И. РУБИН
Подписано к печати 22.9^7? Печ. листов 25^ Авт. листов 28.5
В 1печ. листе 46.400 зн. Бумага 63X90. Зак. № 144/1555 Г92Ш4
Типо-литография ЛКВВИА
I
РЕЦЕНЗИЯ
на книгу "Электрическое зажигание в авиа-
ционных двигателях" СаЕ Ваграмова и С., В Ста
родубцева, издание ЛКВВИА, 1948 год.,
Книга СгЕ,Ваграмова и С,В.Стародубцева
предназначена в качестве учебного пособия
для слушателей и адъюнктов, студентов и
аспирантов эл ектротэхниче с ^^'авиационных
втузово
Вследствие того,что при изучении систем
зажигания приходится сталкиваться с самыми
разнообразными вопросами,как то; электриче-
скими разрядами в газах,химией горения,тер-
модинамикой, двигателями внутреннего сгора-
ния и дра,в книге введены I и П-я глаш,
освецащие указанные вопросы в той мере,в
какой это требуетсЯо
Главы Ш и 1У рассматриваемой книги дают
достаточно полный материал по авиационным
зажигательные свечама
В главах У, Л,УП, У1, IX,X дана теория
магнето высокого напряжения,рассмотрены
электромагнитные процессы на различных эта^
пах рабочего режима магнето и при различных
условиях, кроме того,что особенно важно для
современных быстроходных и многоцилиндровых
2
авиационных двигател ей * приведен новый мате-
риал,, не встречающийся до издания этой книги
ни в одном аналогичном учебном пособии.мате-
риал по влиянию предыдущего разряда на после-
дующий,
Эти главы содержат материал,нужный для
слушателей и студентов главным образом элек-
тротехнических факультетов указанных втузов.,
Глава УП содержит материал, освещающий ра-
боту магнето в высотных условиях^ требования,
предъявляемые к ним,и современные конструк
тивные особенности име
хся образцов высот-
ных магнето
Глава ХШ освещает вопрос о защите от ра-
диопомех s излучаемых магнето.
Глава ХУ! освещает вопросы электрическо-
го зажигания в реактивных двигателях
В этих трех главах изложен материал по
указанным вопросам значительно полней по
сравнению с тем,что дано в предыдущих учеб-
ных пособиях,,
Главы XIУ и ХУ содержат материал,относя-
щийся к конструкции и эксплоатации магнето,
каковой может быть использован слушателями
и студентами всех тех факультетов,на коих
читается электрическое зажигание в авиацион-
ных двигателях..
Таким образом^ книга Ваграмова СЖ и
3
Стародубцева Со В. дает материал более глу-
бокий по своему содержанию и более полный,
с охватом современшх вопросов злектрическо
го зажигания в авиадвигателях (особенности
зажигания в быстроходных и многю цилиндре вых
Двигателях, особенности работы в высотных
условиях, зажигание в реактивных двигателях
и др.)-, чем то,что имеется в »дж из пе-
чати ранее учебных пособиях,
Число лекционных часов, отводимое в соот-
ветствующих курсах указанных вузов на равде
по электрическому зажиганию,невелико,но тем
не менее материал., излагаемый в книге,не яв-
ляется излишним »т. к ..она может быть использо
вана в качестве учебного пособия не только
при изложении лекционного материала,но и пр
курсовом и дипломном проектировании,при за-
водской и войсковой практике и при диссерта-
ционной работе адъюнктов и аспирантов,
Однако наряду с положительными сторонами
книги в ней имеется ряд отрицательных стороз
I, В книге отражен материал заграничных
Фирм по авиационным с вечам, магнето и зажигя
нию в реактивных двигателях значительно пол
ней,чем это требуется для учебного пособия.
Таким образом, §§ 15. 43, 44,46» 51, 61
надлежало бы изложить более кратко,отослав
читателя к нашим отечественным системам за-
4
жиганий s не уступающим по своему качеству
приведенным заграничным системам
2. Глазу УШ,являющуюся стержневой главой
данного учебного пособия# надлежало бы изло-
жить значительно полней9 как это требуется
для учебников и учебных пособий,отняв необ-
ходимое число страниц в первую очередь от
описания заграничных материалов и главы XF
3#, В книге имеется ряд неисправленных
опечаток в формулах^ в качестве примера мож-
но привести формулы за (8.9) стро 191।
(8о16), (8.15), (8.17) стр,196; (8,29) стр,
200; (8с43) стр>204; (12U2) стр.291, которые
нуадаютс^ в неправлении«
4. В книге,кроме академика Кулебскина ВеС,#
не отражена роль других наших совете ките уче-
ных и конструкторов „выполнивших большое ко-
личество научно-исследовательских работ ^по-
священных расчету,определению параметров и
и конструированию новых систем зажигания,
позволивших значительно улучшить их работу;
так* например не указаны фамилии и не упо-
, минуту работы следующих лиц: Богомолова Е.Т.,
Полтеяа НЛ), Тюрчибат П.Е,. Кантора А.С, >
Сенкевича А,Ма, Чуваева С,Н. и др.
Несмотря на отмеченные недостатки, книга
Ваграмова С,Е,и Стародубцева С,В„,как уже
отмечало.сь выше,может быть рекомендована в
5
качестве учебного пособия по электрическому
зажиганию в авиационных двигателях для слу-
шателей и адъюнктов,студентов и аспирантов
электротехнических факультетов авиационных
втузов а также может быть рекомендована в
качестве научно-технического пособия для ин-
женерно -техниче ских раб отнико в,конст рукт ор-
ских бюро и заводов, как материал, изложен
ный на уровне современных научно-технических
достижений.
>
Кандидат техн.наук,доцент
СЕРОВ
Зак 309 РИО ЛКВВИА Объем 0,4 п.л Г 200875^
ВВЕДЕНИЕ
Зажиганием любого двигателя внутреннего сгорания назы-
вается способ воспламенения горючей смеси в его цилиндрах.
Устройство, предназначенное для генерации энергии, необхо-
димой для воспламенения горючей смеси и для управления ею,
носит название системы зажигания.
В истории развития двигателей внутреннего сгорания можно
видеть системы, использующие разнообразные принципы зажи-
гания.
Для примера можно назвать системы, в которых воспламе-
нение горючей смеси осуществлялось:
1) посредством горящего газа, впускаемого в нужный момент
в цилиндр двигателя,— зажигание пламенем',
2) путем химической реакции горючей смеси на поверхности
специально подобранного твердого тела (губчатая платина, не-
которые окисли), каталитическое зажигание-,
3) с помощью нагретого тела, вводимого в цилиндр, или на-
греваемого в нужный момент в цилиндре,— калильное зажига-
ние-,
4) путем впрыскивания в цилиндр легко воспламеняющихся
химических веществ (РН8, РН4 и др.),—зажигание впрыскива-
нием-,
5) при помощи электрического разряда — электрическое за-
жигание;
6) посредством самовоспламенения смеси сжатого воздуха и
горючего, впрыснутого в конце такта сжатия,— зажигание рас-
каленным газом.
Последний тип зажигания широко распространен на двигате-
лях тяжелого топлива, работающих по циклу дизеля. В послед-
нее десятилетие он проник и на авиационные двигатели в связи
с введением авиационных моторов, работающих на тяжелом
топливе.
Однако на поршневых авиационных двигателях легкого топлива
в настоящее время применяется исключительно электрическое
зажигание, которое давно вытеснило все остальные типы пре-
восходством своих характеристик. в отношении надежности,
удобства и точности управления, малых габаритов, веса й т. д.
Термин „электрическое зажигание1' несколько широк. Дело
в том, что почти любая форма электрического разряда при до-
з
статочной мощности может произвести зажигание горючей смеси:
искра, дуба, коронный разряд, высокочастотный приэлектродный
и безэлектродный разряды могут служить инициаторами воспла-
менения.
Использование любого из этих способов требует специальной
аппаратуры и совершенно своеобразной системы зажигания.
Более того, если „остановиться на одном способе электричес-
кого зажигания, например, искрой, то все-таки еще нельзя опре-
делить систему зажигания, так как искру можно получить и от
непрерывно действующего источника высокого напряжения, и от
индуктивной катушки, питаемой батареей низкого напряжения,
и от динамомашины, скомбинированной с прерывательным меха-
низмом и повышающим трансформатором.
Исторически в развитии электрических систем зажигания
можно проследить две линии. Одна из них, начало которой от-
носится к 1860 годам заключалась в применении для зажигания
горючей смеси — искры, проскакивающей в зазоре специальной
свечи, вставленной в цилиндр.
Другая линия (1875 г.) использует для воспламенения топливо-
воздушной смеси не искру, получающуюся при пробое зазора вы-
соким напряжением, а дугу, возникающую при разрыве цепи
постоянного тока между подвижными электродами в цилиндрах
двигателя. При этом для получения тока употреблялась неболь-
шая динамомашина, дававшая ток низкого напряжения.
Зажигание второго типа длительное время употреблялось на
газовых двигателях. Оно получило название „электрическое за-
жигание" от магнето низкого напряжения. Магнето низкого
напряжения как и вся система этого зажигания не применяется
на авиационных двигателях. Напротив, зажигание при помощи
искры успешно развивалось и получило самое широкое распро-
странение. На современных двигателях применяются две разно-
видности этого зажигания: батарейное зажигание и зажигание
от магнето высокого напряжения. Батарейное зажигание, приме-
няемое на автомобильных двигателях, использует экстратоки
размыкания индукционной катушки, включенной последовательно
с аккумуляторной батареей.
Магнето высокого напряжения генерирует высоковольтные
импульсы за счет размыкания и трансформации тока низкого
напряжения, получаемого в первичной обмотке при изменении
магнитного потока вращающимся ротором.
Развитие электрических систем зажигания двигателей легкого
топлива долгое время происходило чисто эмпирическим путем.
Различные фирмы строили, модернизировали и усовершенство-
вали свои конструкции, руководствуясь узко практическими со-
ображениями, не вникая глубоко в существо сложных электро-
магнитных и газоразрядных процессов, сопровождающих работу
электрической системы зажигания.
Исторически первой серьезной работой, содержащей широ-
кие теоретические обобщения и экспериментальные исследова-
ния процессов в авиационных магнето явилась известная книга
В. С. Кулебакина „Авиационные магнето высокого напряжения*.
Эта книга была переведена на иностранные языки и много лет
служила единственным теоретическим пособием для специали-
стов, работающих в области приборов зажигания, не только
в СССР, но и за границей.
Широкий размах работы по исследованию и усовершенство-
ванию систем зажигания авиационных двигателей получили
в тридцатых годах, когда началось бурное развитие советского
авиастроения.
Начиная с этого времени, в СССР проводится целый ряд
теоретических и экспериментальных исследований всех вопро-
сов, связанных с зажиганием на авиационных двигателях. Боль-
шая работа проделана научно-исследовательскими институтами,
военными академиями, конструкторскими бюро заводов-изготови-
телей. Результаты этой работы получили свое отражение в много-
численных статьях, отчетах, монографиях и учебных пособиях.
ГЛАВА I
ЗАЖИГАНИЕ В АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ
§ 1. Требования, предъявляемые авиационными двигателями
к элементам системы зажигания
Одним из ответственнейших механизмов авиационного двига-
теля внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто с кар-
бюрированием топлива, является его система зажигания. Удовле-
творительное зажигание рабочей смеси необходимо для нормаль-
ной работы двигателя. Поэтому система зажигания должна обес-
печить воспламенение рабочей смеси в камере сгорания двига-
теля в нужный момент и через строго определенные интервалы.
От интенсивности воспламеняющей искры и степени разброса
момента ее проскакивания в значительной степени зависят эко-
номичность и устойчивость работы двигателя. Это особенно важно
при работе двигателя на бедных смесях, которые обладают мень-
шей скоростью сгорания, чем богатые смеси и вследствие этого
более чувствительны к интенсивности воспламеняющей искры.
Кроме того, надежность воспламенения рабочей смеси в ци-
линдрах двигателя должна быть обеспечена на случай работы
магнето в неблагоприятных условиях, как, например, при загряз-
нении сьечей, увеличении расстояния между электродами свечи,
при повышении давления и т. д.
Современные авиационные двигатели предъявляют к системе
зажигания следующие основные требования.
1. Система зажигания должна развивать напряжение, доста-
точное для пробоя искрового промежутка между электродами
свечи при наличии нагара на изоляторе.
2. Искра, образующаяся между электродами свечи, должна
обладать достаточной энергией для надежного воспламенения
рабочей смеси как при запуске, так и при нормальной работе
двигателя.
3. Сохранение надежности работы системы зажигания при
всех условиях эксплоатации двигателя, в частности, при полете
«а любых высотах вплоть до потолка самолета.
4. Возможность получения наивыгоднейшего опережения за-
жигания при всех рабочих режимах двигателя.
5. Отсутствие влияния системы зажигания на работу радио-
установки самолета.
§
6. Наибольшая простота в регулировании опережения зажи-
гания в полете.
7. Удобство разборки, сборки, регулировки и установки эле-
ментов системы зажигания.
8. Конструкция элементов системы зажигания должна обеспе-
чить достаточную герметичность, чтобы не допускать проникно-
вения внутрь грязи и особенно влаги.
9. Минимальный вес и минимальные габаритные размеры
элементов системы зажигания.
§ 2. Порядок работы цилиндров авиационных двигателей
Порядок работы цилиндров двигателя зависит от расположе-
ния цилиндров, числа цилиндров в одном ряду (в случае рядных
двигателей) и взаимного расположения кривошипов коленчатого
вала.
При выборе очередности зажигания по цилиндру (порядка
вспышек) необходимо учитывать следующие соображения:
1. Вспышки в цилиндрах должны происходить через одина-
ковые углы поворота коленчатого вала. В случае четырехтакт-
ного двигателя с числом цилиндров Z вспышки должны сле-
довать через угол поворота коленчатого вала . В случаедвух-
тактного двигателя—через угол . 1 акая последовательность
вспышек обеспечивает большую равномерность крутящего мо-
мента двигателя.
Равные промежутки между вспышками облегчают условия
работы системы зажигания, так как трудно построить магнето,
удовлетворительно работающее при разных интервалах между
вспышками.
2. Форма коленчатого вала, т. е. взаимное расположение его
кривошипов, должна быть такой, чтобы сила инерции враща-
тельно движущихся масс, поступательно движущихся масс и мо-
менты этих сил в двигателе уравновешивались без добавочных
масс противовесов.
3. В двигателе с многоколенчатым валом вспышки в цилиндрах
должны чередоваться так, чтобы два соседние по вспышкам
цилиндра находились каждый раз по разные стороны от среднего
коренного подшипника коленчатого вала. Это обеспечит равно-
мерное распределение нагрузок по длине вала и снизит максимум
напряжений в его элементах.
4- При заданной всасывающей системе двигателя порядок
работы цилиндров должен обеспечить равномерность наполнения
их рабочей смесью или воздухом (в случае двигателя с непосред-
ственным впрыском — НВ).
7
Четырехтактные двигатели с равномерными промежутками
между вспышками
Однорядные двигатели
Однорядный двухцилиндровый двигатель. Воз-
можные варианты коленчатых валов для данного двигателя по-
казаны на фиг. 1а и 16. Рассмотрим порядок работы цилиндров
двигателя с коленчатым валом (фиг. 1а).
Если в первом цилиндре начнется всасывание, то во втором
может быть выхлоп или сжатие, так как поршень, при враще-
нии вала, перемещается от нижней мертвой точки к верхней.
Фиг. 1. Формы коленчатого вала двухцилиндрового
двигателя
Пусть во втором цилиндре происходит выхлоп, тогда интервалы
между вспышками по углу поворота коленчатого вала от
вспышки в первом цилиндре до вспышки во втором—180°, от
вспышки во втором цилиндре до вспышки в первом—540° и т. д.
Если во втором цилиндре такт сжатия, тогда интервалы между
вспышками от вспышки в первом цилиндре до вспышки во вто-
ром — 540°, от вспышки во втором цилиндре до вспышки в пер-
вом — 180° и т. д.
Таким образом, условие равномерного чередования вспышек
при данной форме коленчатого вала не выполняется. Угол пово-
рота коленчатого вала между двумя последовательными вспыш-
ками должен быть равен
£
Этому требованию для двухцилиндрового двигателя удовлетво-
ряет коленчатый вал (фиг. 16), у которого угол между криво-
шипами равен требуемому углу между вспышками — 360°. Однако,
такой вал не удовлетворяет требованию уравновешенности от
снл инерции вращательно движущихся масс и поступательно
движущихся масс и поэтому для данной схемы двигателя (фиг. 16)
почти не применяется.
Однорядный четырехцилиндровый двигатель.
Для такого двигателя коленчатый вал, удовлетворяющий усло-
вию равномерного чередования вспышек, может быть выполнен
8
;по схеме, изображенной на фиг. 2. С таким валом возможны
два порядка зажигания (фиг. 2). Угол между вспышками для
720
всех цилиндров —а = --=180°. Оба приведенные порядка ра-
боты четырехцилиндрового двигателя являются стандартными и
применяются одинаково часто.
Однорядный шестицилиндровый двигатель. Для
шестицилиндрового однорядного двигателя, исходя из условий
Фиг. 2. Порядок
работы четырех-
цилиндрового од-
норядного двига-
теля: 1 — 3 — 4 —
—2—1 или 1—2—
—4—3—1
равномерного чередования вспышек и уравновешенности, колен-
чатый вал выполняется по схеме фиг. 3. Интервал между вспыш-
ками
Коленчатый вал фиг. 3 имеет шесть кривошипов, расположен-
ных попарно в трех плоскостях: первый и шестой кривошипы
Фиг. 3. Схема расположения цилиндров и форма ко-
ленчатого вала шестицилиндрового однорядного дви-
гателя
иод углом 0°; второй и пятый кривошипы под углом 120°, тре-
тий и четвертый кривошипы под углом 240°. При направле-
нии вращения коленчатого вала, показанном на фиг. 3, и при
обратном, возможны следующие варианты порядка работы ци-
линдров:
Правое вращение
1_5—3—6—2—4—1
1—2—4—6—5—3—1
1- 5—4 —6 —2 — 3 — 1
1—2—3—6—5—4-1
Левое вращение
1-4-2—6—3—5—1
1-3-5—6—4—2-1
1—3—2-6—4-5—I
1—4 —5 —6-3 —2—1
Получить один из указанных порядков работы можно соответст-
вующим расположением кулачков на распределительном валике..
С точки зрения условий наполнения цилиндров топливо-воз-
душной смесью, при расположении карбюраторов по одному на;
три смежных цилиндра, наилучшими порядками работы цилин-
дров будут: 1—5 — 3 — 6 — 2 — 4—1 (при правом вращении) и
1—4 — 2 — 6—3 — 5—1 (при левом вращении). При данных поряд-
ках работы всасывание производится через равномерные проме-
жутки в 240°, тогда как при остальных порядках работы кар-
бюратор питает все три цилиндра в течение лишь одного обо-
рота, бездействуя при втором обороте.
Многорядные двигатели
Двухрядный восьмицилиндровый V-об разный
двигатель. Этот двигатель можно рассматривать как два
спаренных четырехцилиндровых двигателя с одним коленчатым
валом. Таким образом, форма коленчатого вала будет такой же,
как и четырехцилиндрового однорядного двигателя. Следова-
Фиг. 4. Порядок работы
двухрядного восьмици-
линдрового V-образного
двигателя:
1—8—3—6—4-5—2-7-1
тельно, в рассматриваемом двигателе на каждой шейке криво-
шипа смонтированы два шатуна цилиндров, расположенных
в разных рядах.
В случае плоского вала (фиг. 4) с углом развала кривошипов,
равным 180°, каждый ряд цилиндров будет работать по стандарт-
ному порядку работы 1 — 2 — 4 — 3 или 1—3 — 4 — 2, причем
вспышки в цилиндрах одного ряда будут чередоваться со вспыш-*
10
ками в цилиндрах другого. Угол поворота коленчатого вала
между вспышками должен быть равен:
«=^=90°.
О
Легко заметить, что если мы хотим удовлетворить этому требо-
ванию, то угол между рядами цилиндров (угол развала цилин.-
дров) должен быть равен угловому промежутку между вспыш-
ками, т. е. 90°. В противном случае равномерность чередования
вспышек будет нарушена. Такой угол развала цилиндров назы-
вается нормальным.
Схема расположения цилиндров двигателя, форма коленчатого.-
вала и порядок работы цилиндров изображены на фиг. 4.
Двухрядный двенадцатицилиндровый V-образ-
ный двигатель. Этот двигатель представляет собой два шести--
Фиг. 5. Схема расположения цилиндров и форма коленча-
того вала двухрядного двенадцатицилиндрового V-образного
двигателя
цилиндровых однорядных двигателя, работающих на один колен-
чатый вал, форма которого и схема расположения цилиндров
показаны на фиг. 5.
11
Четырехрядный двадцатичетырехцилиндровый
X-образный одновальный двигатель. Для такого
двигателя интервал между вспышками должен быть равен:
« —
720
24
= 30°.
Таким образом, равномерное чередование вспышек возможно
при углах развала между рядами цилиндров 30°. Однако подоб-
Фиг. 8. Порядок рабо-
ты четырехрядного
шестнадцатицилин-
дрового Х-образного
одновального двига-
теля:
5—15—4—11—7—16—
—2—12—8—14—1 —
-10-6—13-3—9-5
шое расположение цилиндров конструктивно невыполнимо, по-
этому на выполненных двигателях этой схемы цилиндры устана-
вливаются под углом между рядами 60° и 120° (фиг. 9).
0
Фиг. 9. Порядок работы четырехрядного двадцатичетырехцилнндро-
вого одновального двигателя
В этом случае с шестиколенчатым валом обычной формы воз-
можно равномерное чередование вспышек с интервалом в 60',
т. е. при одновременной вспышке в двух рядах. Для устранения
14
этого недостатка в двигателе Паккард в ущерб его уравнове-
шенности первые три кривошипа вала смещены по отношению
к трем задним на 30° (фиг. 9). '
Двухрядные двигатели с противолежащими
цилиндрами. Двухцилиндровый двигатель с противоле-
Фиг. 10. Порядок работы четырехцилиндрового двигателя 'J J
с противолежащими цилиндрами: 1—2—3—4—1
Фиг. 11. Порядок работы двенадцатицилиидрового двига-
теля с противолежащими цилиндрами: 1г, ряда—3 п
ряда—5Г ряда—6П ряда—Зг/ ряда—2П ряда—6 п ряда—4Г;
ряда—2Г ряда—1П ряда—4, ряда—5П ряда—1Л ряда
жащими цилиндрами (фиг. 10а). При расположении кривошипов
вала под углом 180° обеспечивается равномерное чередование
между вспышками.
Четырехцилиндровый двигатель с противолежащими ци-
линдрами может быть выполнен по схеме фиг. 106. Каждый ряд
цилиндров сдвинут друг относительно друга таким образом, что
15
каждый цилиндр работает на отдельный кривошип коленчатого
вала. Это позволило использовать для такого двигателя обыч-
ный плоский четырехколенчатый вал. Порядок работы цилиндров
1—2—3—4 при интервале между вспышками
а__720_=180о_
4
Двенадцатицилиндровый двигатель с противолежащими ци-
линдрами. В таком двигателе равномерное чередование вспышек
возможно при обычном шестиколенчатом вале. Один из возмож-
Фиг. 12. Порядок работы двадцатиче-
тырехцилиндрового двигателя типа
DB-606-610:
1—Г—8—8'—5—5'—10—10'—3—3'—
—7—7'-6—6'—11 —П'-2—2’—9—
—9'—4—4'—12—12'—1
ных вариантов порядка зажига-
ния и схема двигателя приве-
дены на фиг. 11.
8. Двадцатичетырехцилинд-
ровый двигатель типа DB-606-610
представляет собой два двенад-
цатицилиндровых V-образных
двигателя, работающих на общий
вал редуктора. Наличие специаль-
ной муфты сцепления обеспечи-
вает равномерное чередование
вспышек в цилиндрах двигателя
через 30 независимо от мо-
мента подключения любого из
двенадцатицилиндровых двигате-
лей на редуктор.
Схема двигателя и порядок
зажигания представлены на фи-
гуре 12.
Звездообразные двигатели
Однорядные звездооб-
разные двигатели. Если
число цилиндров звездообразно-
го двигателя не превышает де-
вяти, то цилиндры располагаются
в одной плоскости, образуя пра-
вильную звезду. Угол развала
между осями соседних цилин-
360
дров —, где Z—число цилин-
дров в звезде. Все шатуны двигателя связаны с одноколенчатым
валом.
Для четырехтактного звездообразного двигателя угол между
720
вспышками -у- , т. е. в два раза больше угла развала цилин-
дров. Таким образом, для равномерного чередования вспышек
16
число цилин-
быть четным и нечетным.
Фиг. 13. Порядок работы однорядных пяти-, семи-
и девятицилиндровых звездообразных двигателей
а) 1-3-5—2—4—1; б) 1—3—5—7—2-4-6—1;
в) 1—3—5—1—9-2-4—6-8 1
необходимо, чтобы цилиндры двигателя работали через один,
что возможно только при Нечетном числе цилиндров в звезде.
Для двухтактных звездообразных двигателей, у которых угол
развала цилиндров равен углу между вспышками,
дров в звезде может быть четным и нечетным.
Нумерация ци-
линдров обычно про-
изводится, начиная
с верхнего и далее
по направлению вра-
щения вала, если
смотреть со сторо-
ны пилота.
На фиг. 13 при-
ведены схемы рас-
положения цилинд-
ров, форма коленча-
того вала и порядки
зажигания для пяти-,
семи- и девятици-
<3^ линдровых двигате-
лей.
Многорядные
вездообразные
1^ двигатели. Уве-
Q x личение числа ци-
линдров в звезде
свыше девяти при-
водит к значитель-
ному увеличению ее
диаметра, а следовательно, лобового сопротивления двигателя.
Поэтому в выполненных конструкциях число цилиндров в
одной звезде не превышает девяти. При числе цилиндров боль-
ше девяти последние располагаются в двух, трех и больше пло-
скостях, образуя многорядные звездообразные двигатели. Распо-
ложение цилиндров друг относительно друга может быть шах-
матным, по спирали или в ряд.
В двухрядной четырнадцатицилиндровой звезде с двухколен-
чатым валом, кривошипы которого расположены под углом 180°
Друг относительно друга, порядок работы цилиндров выбирается
таким образом, чтобы цилиндры передней и задней звезд рабо-
тали попеременно. Нумерация цилиндров производится, на-
чиная с вертикально стоящего цилиндра задней звезды и далее
в шахматном порядке по часовой стрелке, если смотреть от лет-
чика. Схема двигателя и порядок работы его цилиндров пред-
ставлены на фиг. 14.
В трехрядной семиконечной звезде с числом цилиндров Z =^21-
с коленчатым валом, кривошипы которой
библиотека
82S26
с коленчатым валом, кривошипы которой
2 Ваграмов и Стародубцев
Г Я v. J
ЮССИ . _.О«.С,ЛИНИЯ
A Ki. ЛЯ
М₽ "ГЛЙ АРМИИ
углом 120°, равномерное чередование вспышек может быть осу-
ществлено при расположении цилиндров в ряд или по спирали.
В обоих случаях порядок работы по рядам (звездам): I—III—II и
I—II—III.
Порядок работы цилиндров в трехрядной семиконечной звезде
представлен на фиг. 15а при расположении цилиндров в ряд и
на фиг. 156—при расположении цилиндров по спирали.
В четырехрядной семико-
нечной звезде с числом ци-
линдров Z=28 с коленчатым
валом обычной формы, как у
четырехцилиндрового одно-
рядного двигателя, при рядном
расположении цилиндров и че-
редовании вспышек по рядам-
звездам I—II—IV—III порядок
зажигания представлен на фи-
гуре 16а. При шахматном рас-
Фиг. 14. Порядок работы двухрядного
звездообразного четырнадцатицилинд-
рового двигателя:
1—10—5—14 -9-4-13—8—3— 12-7—
-2-11—6—1
положении цилиндров четы-
рехрядной семиконечной звез-
ды равномерное чередование
вспышек можно получить с
тем же коленчатым валом,
представленным на фиг. 166.
В четырехрядной (шести-
конечной} звезде с числом цилиндров Z = 24 и плоским четырех-
коленчатым валом равномерное чередование вспышек можно по-
лучить только при одновременной вспышке в двух рядах. Один
из возможных вариантов порядка зажигания для такого двига-
теля представлен на фиг. 17.
Фиг. 15. Порядок работы трехрядного звездообразного двадцатиодногоцилин-
дрового двигателя: а) цилиндры расположены в ряд; б) цилиндры располо-
жены по спирали (Шейфер Я. Р.)
18
В шестирядной семиконечной звезде с обычным шестиколен-
чатым валом с числом цилиндров Z — 42 равномерное чередова-
1ие вспышек получается при расположении цилиндров в ряд.
Порядок работы по
цилиндрам
2119-2 -1
IV .
ЩП#/-12-23-2д-3-^-25-5-9г7-П-7И
и иыо©24
5 Ф?5 ( 9/12(17
21©1Цф)?.8Ъ8
9 @2 (®{23
25 ©18 ® 4
13 ©6 ®20©27Qb,
Фиг. 16. Порядок работы четырехрядного звездообразного
двадцативосьмицилиндрового двигателя: а) цилиндры распо-
ложены в ряд; б) шахматное расположение цилиндров
(Шейфер Я. Р.)
В этом случае порядок вспышек по рядам-звездам может быть
любым, применительно к данному валу. Один из вариантов
порядка работы показан на фиг. 18 при порядке работы по ря-
дам I—IV—II—VI—III—V.
19
Фиг 17. Порядок работы четырехрядного звездообразного двадцатичетырех.-
цилиндрового двигателя: 1 и 15—8 и 18—9 и 23—16 и 2—17 и 1—24 и 10—
—4 и 14—5 и 19—12 и 22—13 и 3—20 и 6—21 и 11—1 и 15
Фиг. 18. Порядок работы шестирядного звездообразного соро-
кадвухцилнндрового двигателя (Шейфер Я. Р.)
§ 3. Опережение зажигания
В двигателях внутреннего сгорания легкого топлива процесс
сгорания начинается с момента проскакивания между электро-
дами зажигательной свечи искры, воспламеняющей смесь.
Достаточно развитый фронт пламени, обусловливающий за-
метное повышение давления в камере сгорания, возникает после
20
проскакивания искры между электродами свечи лишь через не-
который промежуток времени, называемый периодом скрытого
сгорания.
'^Вместе с дальнейшим распространением пламени возрастает
температура, а следовательно, и давление газов в цилиндре дви-
гателя.
Промежуток времени, в течение которого сгорание смеси
сопровождается возрастанием давления, называется периодом
.видимого сгорания.
г Промежуток времени от момента появления искры до мо-
мента достижения максимального давления условно называют
продолжительностью сгорания.
На фиг. 19а и 196 показано изменение давления по времени
и по углу поворота кривошипа соответственно при сгорании
Фиг. 19. а) нарастание давления во времени при сгорании смеси в бомбе;
•б) нарастание давления по углу поворота кривошипа при сгорании смеси
в цилиндре двигателя
смеси в опытной бомбе постоянного объема и в цилиндре дви-
гателя. Здесь точками А отмечены моменты проскакивания за-
жигательной искры, точками В — начало видимого сгорания, точ-
ками С — конец видимого сгорания.
На этих фигурах АВ — период скрытого сгорания— сек (или
градусов угла поворота кривошипа); ВС — период видимого сго-
рания — т2 сек-, АС — продолжительность сгорания, равная tj + т2=
= т сек.
Так как для сгорания смеси требуется некоторый промежу-
ток времени, то для того, чтобы обеспечить окончание сгора-
ния смеси вблизи в.м.т. (верхней мертвой точки) и, тем самым,
иметь наибольшую степень расширения рабочих газов после со-
общения им тепла, воспламенение смеси должно происходить
с опережением, т. е. в конце процесса сжатия до прихода
поршня в в.м.т.
Величина опережения зажигания обычно измеряется в граду-
сах угла поворота коленчатого вала от момента проскакивания
21
искры между электродами свечи до момента прихода поршня
в в. м-т.
При правильно установленном опережении зажигания види-
мое сгорание заканчивается спустя 12—15° угла поворота кри-
вошипа от в.м. т.; процесс сгорания протекает при наименьшем
объеме, и полезная работа цикла имеет наибольшую величину
Фнг. 20. Индикаторная диаграмма двигателя М-17 Ф при не-
достаточном опережении зажигания — сплошная кривая и
при нормальном опережении — пунктир (Кулагин И. И.).
(см. индикаторные диаграммы двигателя М-17Ф, изображенные
пунктиром на фиг. 20 и 21).
При недостаточном опережении зажигания, т. е. при слишком
позднем воспламенении смеси, процесс сгорания в своей боль-
шей части будет протекать на линии расширения, максимальная
температура и давление значительно уменьшатся, и использова-
ние выделившегося тепла ухудшится. Поэтому работа.._расшире-
ния значительно уменьшается при одновременном возрастании
температуры выхлопных газов. Индикаторная диаграмма при этом
принимает вид, изображенный на фиг. 20 сплошной кривой.
При слишком большом опережении зажигания, процесс сго-
рания закончится до прихода поршня в в. м. т., сопровождаясь
преждевременным чрезмерно быстрым повышением давления
22
Б конце процесса сжатия, что обусловливает увеличение работы,
затрачиваемой на сжатие, и весьма „жесткую11 работу двигателя,
работа же расширения при этом уменьшается в результате боль-
ших потерь тепла в стенки, происходящих по причине более
продолжительного пребывания в цилиндре газов, имеющих вы-
сокую температуру. Индикаторная диаграмма, при чрезмерно
Фиг. 21. Индикаторная диаграмма двигателя М-17Ф при
слишком большом опережении зажигания—сплошная кри-
вая и при нормальном опережении—пунктир (Кулагин И. И.)
большом опережении зажигания, представлена на фиг. 21 (сплош-
ная кривая).
На фиг. 22 приведены, полученные И. И. Кулагиным при
испытании авиационного двигателя воздушного охлаждения, тем-
пературы стенок цилиндра под свечой (кривая А) и выхлопных
горловин головки цилиндра (кривая В), в зависимости от угла
опережения зажигания при постоянных оборотах. Как видно,
с увеличением опережения зажигания температура стенок ци-
линдра возрастает, а температура выхлопа—уменьшается. Таким
образом с увеличением опережения зажигания возрастает отдача
тепла от рабочих газов в стенки цилиндра, и уменьшается по-
теря тепла с выхлопными газами.
Рабочая смесь, заполняющая цилиндры двигателя в момент
воспламенения, неоднородна. В зависимости от интенсивности и
23
направления вихревых движений смеси, числа и расположения
клапанов, формы и размеров камеры сгорания, может иметь
место, например, или увеличенное содержание остаточных газов
в смеси около выхлопных клапанов, или местное обогащение
смеси около них, или местное обогащение смеси около впуск-
ных клапанов.
Поэтому для своевременного сгорания всего заряда смеси,
в некоторых случаях, может оказаться целесообразным устанав-
п об/мин
Фиг. 22. Зависимость темпе-
ратуры стенок цилиндра А и
выхлопных горловин В авиа-
ционного двигателя воздуш-
ного охлаждения от опереже-
ния зажигания (Кулагин И. И.)
Фиг. 23. Нанвыгоднейший угол
опережения зажигания в зави-
симости от числа оборотов.
Кривые Ал и Ап для ариацион-
ного двигателя воздушного
охлаждения (Кулагин И. И.);
кривая В для автодвигателя
(НАТИ)
ливать большее опережение зажигания для свечи, расположен-
ной около выхлопного клапана, или для свечи, расположенной
вблизи впускного клапана. Чаще всего лучший эффект дает боль-
шее опережение зажигания для свечей, расположенных вблизи
выхлопных клапанов, тем более, что это способствует также
уменьшению склонностидвцдателя к детонации.
Наивыгоднейшая величина опережения зажигания будет иметь
место при наибольшем значении величины эффективной работы.
Обычно она устанавливается для каждого отдельного случая
опытным путем.
В таблице 1 приведены данные по опережению зажигания
для некоторых авиационных двигателей при их работе на рас-
четном числе оборотов при полном открытии дросселя или при
расчетном давлении наддува.
На регулировку опережения зажигания оказывают влияние
главным образом следующие факторы.
Число оборотов. При неизменном открытии дроссель-
ной заслонки и постоянном качестве смеси увеличение числа
24
оборотов способствует увеличению скорости распространения
пламени, вследствие более интенсивного вихревого движения
смеси. Одновременно увеличение числа оборотов сокращает про-
должительность периода скрытого сгорания. Опыт показывает,
что при увеличении до некоторого предела числа оборотов, не-
смотря на возрастание скорости распространения пламени, опе-
режение зажигания обычно приходится увеличивать.
Таблица 1
Авиационный двигатель Опережение зажигания в градусах по- ворота ко- ленчатого вала до в.м.т. Опережение
Авиационный двигатель i зажигания в градусах по- ворота ко- ленчатого вала до в.м.т.
М-11Г . . - 35 М-87А 25(26)
М-17Ф 22(24) М-88Б 25
АМ-34Р 34(36) АШ-82 20
АМ-34РНА 34(36) Райт «Циклон*:
АМ-35А 23(25) 1)1820-02 15(20)
АМ-38 ; 23(25) 2)GR-2600 20
ВК-103. 32(34) BMW-801А-2 38
ВК-105 ... 41(43) ДБ-60(Аа, Е, Ма) 40
Роллс-Ройс Мерлин XX ..... 50(45) ЮМО-211 35(40)
Аллисон:
1) модель-С 29(35) — —
2) модель-Е 28(34) — —
Примечание. Цифры в скобках относятся к свечам, расположенным
ближе к выхлопным клапанам.
На фиг. 23 приведены кривые изменения наивыгоднейшего
опережения зажигания в зависимости от числа оборотов при
полном открытии дроссельной заслонки. На фиг. 23 и на фиг. 24
кривая Ал относится к свече, установленной ближе к выхлопным
клапанам, а кривая Ап—к свечам, расположенным ближе к кла-
панам впуска.
Дросселирование двигателя. При постоянных обо-
ротах дросселирование сопровождается увеличением наивыгод-
нейшего угла опережения зажигания, что объясняется, главным
образом, замедлением процесса сгорания, вследствие возраста-
ния при этом примеси остаточных газов в смеси. Зависимость
наивыгоднейшего угла опережения зажигания от степени дрос-
селирования двигателя при n = const представлена на фиг. 24,
где приведены опытные данные по авиационному двигателю и
одноцилиндровому двигателю Л-3/2.
25
Необходимо отметить, что закономерность возрастания необ-
ходимого опережения зажигания по мере дросселирования дви-
гателя в сильной степени зависит от характера изменения при
дросселировании качества смеси и, следовательно, будет неодина-
угол опережения зажигания
в зависимости от степени
дросселирования двигателя
при п — const; Ал и Ап—
авиационный двигатель,
В—одноцилиндровый дви-
гатель (Кулагин И. И.).
кова для двигателей, оборудованных
карбюраторами с различной регули-
ровкой.
Качество смеси. Наивыгод-
нейший угол опережения зажигания в
значительной степени зависит от каче-
ства смеси. Качество смеси характери-
зуется коэфициентом избытка воздуха,,
который выражает отношение действи-
тельного количества воздуха, расходуе-
мого для сгорания одного килограмма
горючего, к теоретически необходимому.
На фиг. 25 изображена кривая, по-
называющая зависимость между ско-
ростью сгорания смеси и коэфициентом
избытка воздуха. Из приведенной кри-
вой видно, что максимальная скорость
сгорания смеси соответствует коэфи-
циенту избытка воздуха а 0,85. Следо-
вательно, при этом коэфициенте из-
бытка воздуха угол опережения зажигания будет наименьший
и при изменении его в обе стороны, в сторону обогащения или
в сторону обеднения, наивыгоднейший угол опережения зажига-
ния должен увеличиваться. Это хорошо видно из фиг. 26, где
Фиг. 25. Зависимость скорости сгорания смеси от коэфициента
избытка воздуха а
26
представлена зависимость наивыгоднейшего опережения зажига-
ния от качества смеси по опытам Рикардо.
Степень сжатия. С увеличением степени сжатия наивы-
годнейший угол опережения зажигания уменьшается, что обуслов-
Фиг. 26. Зависимость навыгодней-
шего угла опережения зажигания от
коэфициента избытка воздуха а
Фиг. 27. Зависимость наивыгодней-
шего угла опережения зажигания, от
степени сжатия е
ливается повышением давления
и температуры рабочей смеси
в конце сжатия, увеличивающими скорость сгорания в цилиндре.
Это видно из фиг. 27, где приведены результаты опытов Рикардо.
Аналогичным обра-
зом влияет наддув.
Увеличение давления
всасывания уменьшает
необходимое опереже-
ние зажигания.
Очевидно, что, при
прочих равных усло-
виях, чем больше ско-
рость сгорания, тем
меньше должно быть
опережение зажигания,
и наоборот, — чем
меньше скорость сго-
рания, тем оно должно
быть больше. Следо-
Фиг. 28. Влияние опережения! зажигания на ско-
рость распространения пламени
вательно, все факторы,
повышающие скорость сгорания смеси в цилиндре двигателя,
обусловливают уменьшение угла опережения зажигания для по-
лучения максимальной мощности.
Следует заметить, что опережение зажигания, в свою очередь,.,
влияет на скорость распространения пламени. Это объясняется
тем, что в зависимости от момента зажигания, степень завих-
ренности смеси, ее начальная температура и давление будут
различны. Чем больше опережение зажигания, тем в меньшей
27
«степени успевает успокоиться вихревое движение смеси, тем
больше скорость распространения пламени. С другой стороны,
при раннем зажигании начальные температура и давление смеси
меньше, что понижает скорость распространения пламени. Пови-
димому все же вихревое движение смеси оказывает большее
влияние, и с увеличением опережения зажигания скорость рас-
пространения пламени заметно увеличивается. Это подтвержда-
ется опытами, результаты которых представлены на фиг. 28.
В некоторых случаях сгорание рабочей смеси, протекающее
•сначала с нормальной скоростью порядка 20 м/сек, переходит
затем в детонацию. Детонация в двигателе является следствием
чисто химической, предварительной подготовки смеси и носит
местный характер, т. е. возникает в. трф uafти смеси, которая
сгорает в последнюю очередь.
Скорость распространения пламени при детонации в двига-
теле по данным проф. Соколика и Войнова равна 1500—2000лг/сек.
Детонация сопровождается высоким местным повышением дав-
ления, и температуры.
Угол___опережения, зажигания в значительной степени влияет
на интенсивность детонации. Как уже отмечалось, с.увеличением
Опережения зажигания сго-
рание заканчивается в мень-
шем объеме и, кроме того,
сгорание последней части
смеси протекает при более
высоких температуре и дав-
лении, что способствует бо-
лее интенсивной активации
смеси и ускоряет возникно-
вение детонации.
При очень большом опе-
режении зажигания, сгора-
ние заканчивается до в.м.т.
при пониженных давлениях
и температурах. Кроме то-
го, при этом сокращается
продолжительность пребы-
вания в цилиндре горючей
Фиг. 29. Влияние опережения зажигания смеси. В результате Хими-
на интенсивность детонации ческая подготовка части
смеси, сгорающей в послед-
нюю очередь, оказывается менее интенсивной, и детонация
ослабляется. Позднее зажигание также способствует уменьше-
нию интенсивности детонации, так как в этом случае, хотя и воз-
растает продолжительность химической подготовки смеси, но
сгорание заканчивается значительно позднее в. м.т., вследствие
чего значительно снижается температура и давление в части
смеси, сгорающей в последнюю очередь.
-28
Таким образом, интенсивность детонации при увеличении опе-
режения зажигания сначала должна возрастать, а затем, дости-
гнув максимума,— уменьшаться. Опытные данные вполне подтвер-
ждают высказанные соображения, что хорошо видно из фиг. 29,.
где приведены результаты исследований зависимости интенсив-
ности детонации от опережения зажигания.
В авиационных двигателях часто устанавливают несколько
большее опережение зажигания для свечей, расположенных
ближе к выхлопным клапанам (таблица 1), что может заметно
снизить склонность двигателя к детонации. Это объясняется
невидимому тем, что при более раннем воспламенении смеси,,
находящейся вблизи раскаленных поверхностей выхлопного кла-
пана, уменьшается продолжительность и интенсивность активации
части смеси, сгорающей в последнюю очередь.
ГЛАВА II
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РАБОТУ
СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ
§ 4. Воспламенение смеси в цилиндре
Как уже указывалось, электрическое зажигание в авиацион-
ных двигателях осуществляется исключительно применением высо-
ковольтных магнето.
При .этом способе зажигания горение смеси в цилиндре на-
чинается с момента проскакивания искры между электродами
авиационной свечи. Вся система зажигания служит для обеспе-
чения бесперебойной подачи искр нужной интенсивности в мо-
менты времени, строго связанные (синхронизированные) с опре-
деленными положениями поршней в цилиндрах двигателя. По-
этому искровой разряд между электродами свечи определяет
технические требования ко всей остальной аппаратуре зажигания.
Расположение и количество авиационных свечей в камере
сгорания цилиндра двигателя определяется в основном двумя*
условиями.
1. Фронт пламени после воспламенения смеси должен рас-
пространяться вдоль оси цилиндра. При этом наилучшей поверх-
ностью фронта является поверхность, нормальная к оси. Если
это условие не выполнено, происходит неполное сгорание смеси,
и мощность двигателя понижается. Если бы зажигание в цилин-
дре производилось только от одной свечи, то при любом ее
расположении нельзя получить удовлетворительного фронта пла-
мени. Поэтому на каждый цилиндр двигателя нужно ставить
несколько зажигательных свечей, располагая их симметричным
29»
образом. Практически количество свечей на цилиндр ограничи-
вается двумя, так как введение большого числа их сильно усло-
жняет систему зажигания, не давая заметного выигрыша в мощ-
ности. Однако переход от одной свечи на цилиндр к двум уве-
личивает мощность на 5—10 %.
2. Вторая причина, определяющая число свечей, — надеж-
ность их работы. При работе двигателя недопустим выход из строя
цилиндра по причине отсутствия искр в свече. Поэтому и с этой
точки зрения опасно довериться лишь одной свече. При совре-
менном развитии техники приборов зажигания можно считать
вполне надежной работу 2-х свечей в цилиндре, если питание
•свечей происходит от отдельных высоковольтных цепей.
Для того, чтобы зажигательная свеча могла осуществлять
надежное зажигание смеси, энергия искры, а следовательно, и
напряжение на электродах искрового зазора должны удовлет-
ворять каким-то минимальным условиям.
От чего же зависит эффективность воспламенения газовой
смеси электрической искрой?^ К сожалению, этот вопрос и до
настоящего времени нельзя считать окончательно разрешенным.
Зажигание различных газов электрической искрой явилось
предметом многочисленных экспериментальных исследований,
начало которых следует отнести к 80-м годам прошлого века.
К настоящему времени накоплено большое число эксперименталь-
ных фактов.
Многие исследователи занимались изучением влияния различ-
ных факторов на воспламенение искрой окиси углерода в смеси
с кислородом. Было установлено, что воспламеняемость связана
с наличием влаги, и ее отсутствие приводит к невоспламеняемо-
сти окиси углерода. В дальнейшем на тех же объектах иссле-
дования было показано, что воспламеняемость смеси зависит от
содержания влаги и энергии искры. Чем больше содержание
влаги, тем меньшей энергией искры можно обеспечить зажигание.
Влияние формы электродов при различных смесях и действие
искр, полученных от различных источников (конденсатор, индук-
ционння катушка, магнето), изучались многими авторами. Однако,
до сих пор не имеется теории, достаточно полно охватывающей
весь комплекс вопросов, связанных с особенностями зажигания
смеси электрической искрой. Существующие точки зрения на
природу зажигания сводятся, в основном, к двум: тепловой
теории воспламенения и теории цепных реакций.
{ § 5. Тепловая теория воспламенения
Сущность этой теории сводится к следующему. Воспламене-
ние смеси требует, чтобы в некотором небольшом объеме темпе-
ратура была поднята выше температуры вспышки. Минимальный
объем, воспламенение которого определяет распространение
пламени на весь объем газа, зависит от температуры всего газа,
зо
его химического состава, давления и наличия примесей твердых
частиц. Во всяком случае этот объем для бензиновой смеси
составляет величину в несколько десятых долей кубического
миллиметра.
Для тепловой теории неважно, чем вызвано повышение темпе-
ратуры в минимальном объеме: электрической искрой, накален-
ной проволокой, химическими путями и т. п. Существенным
является лишь количество полной энергии, введенной в „мини-
мальный “ объем.
Если энергия достаточна для повышения температуры эле-
ментарного объема до воспламенения, происходит зажигание.
Если энергия недостаточна, она просто рассеивается по объему
за счет теплопроводности.
Когда энергия подводится небольшой искрой можно считать
приближенно, что тепло сначала подведено к точке, а затем
распространяется по законам- теплопроводности. Если количество
подведенной искрой энергии обозначить через Q, теплопровод-
ность газа через k и теплоемкость единицы объема через с, то
распространение тепла от точечного источника можно представить
выражением, полученным Фурье
г8
Qe 4kt
Ь = ~------з
8с (~kt) 2
Здесь 6 температура точки, отстоящей на расстоянии г от
(источника тепла (от искры), t—время, протекшее от момента про-
скакивания искры. Величины k и с считаются постоянными, что
является, строго говоря, не совсем верным, так как обе эти вели-
чины зависят от температуры.
Тепловая волна, распространяясь от источника на любом рас-
стоянии, достигает максимума и затем падает.
Для воспламенения необходимо, чтобы этот максимум на
границе минимального объема
(2Л)
Vmi„ = 4/3^r03 (2.2)
достиг температуры воспламенения.
Определим этот максимум из (2.1). Подставляя г = г0, получим
условие максимума:
dO Q
dt 8с (тс
.или
1 г 3 7 Q 5
= (2.4)
-Д2.
4kt
е —Q,
„2 3 Q 5
— r° t~ Т — —1~ 2
kyv 4kt* 2
(2.3)
31
откуда
г 8
t — -°-
~ 6ft
(2.5)
Подставляя это в (2.1), получим
(2-6)
где
= const.
Таким образом, максимальная температура на границе „мини-
мального" объема прямо пропорциональна энергии в искре и
обратно пропорциональна кубу линейных размеров объема.
Минимальное количество энергии в искре определится из
условия, что максимальная температура на границах критического
объема больше температуры воспламенения:
4 max и0>
где 60 температура воспламенения данной смеси.
Минимальное количество потребного тепла будет
R у з
Q=A—• (2.7)
Оно пропорционально температуре воспламенения и минималь-
ному объему газа,- способному передать воспламенение всей
массе смеси.
§ 6. Цепная теория
Трудами школы академика Н. Н. Семенова в СССР доказано,
что протекание многих химических реакций, в частности, реакций
воспламенения, представляет собою весьма сложный процесс,
связанный с передачей энергии от одной реагирующей группы
молекул к другой с преодолением некоторых потенциальных
барьеров.
По этой теории молекула может вступить в реакцию только
в том случае, если соударяющаяся с ней другая молекула пере-
дает ей энергию, превышающую некоторое количество Е, назы-
ваемое энергией активации. Величина Е составляет обычно 1—2
электрон-вольт на молекулу, т. е. значительно больше, чем
средняя энергия теплового движения, которая составляет вели-
чину порядка £0 = 0,1 электрон-вольта. Вейлу этого, при обыч-
32
ной температуре скорость реакции совершенно ничтожна, так
как согласно.закону Больцмана количество молекул в газе при
абсолютной температуре Т, обладающих энергиями большими Е,
будет
Е
~ кТ
п = пое
(2-8)
где
k= 1,37-10-16
эрг
градус
Отношение — для углеводородов при Т»450° К составляет
по
величину я=10-15. При этом реакция практически не идет.
Если в газе создается ежесекундно И частиц с энергией,
превышающей Е, то в равновесном случае такое же количество
их уничтожается, что приводит к некоторой статистически сред-
ней „продолжительности жизни" активной частицы t.
Пусть статистическое время, в течение которого частица рассе-
ивает энергию столкновениями, есть ДО, а соответствующая вели-
чина, характеризующая время от появления активной частицы
до вступления ее в реакцию, Дт.
Тогда средняя продолжительность жизни будет
* = у-Ц-. (2.9)
до+ дТ
Если концентрацйя активных частиц есть п, то полное число
исчезнувших за 1 секунду частиц будет
dti
dt~ П
(2.10)
Из этих частиц — погибает вследствие реакций, что дает
Дт
скорость реакций
п
<в = — .
Дт
(2.И)
В результате каждой элементарной реакции выделяется теп-
лота реакции Q, которая, суммируясь с первоначальной энергией
реагирующих частиц, приводит к созданию новых частиц с энер-
гией
^>E + Q. (2.12)
Эта энергия распределяется между ближайшими молекулами,
которые могут при этом получить энергию больше чем Е, и тем
самым приобретут возможность продолжить реакцию дальше.
3 Ваграмов и Стародубцев 33
Если в среднем на 1 реакцию создается е новых активных
молекул, то ежесекундно
реакции создадут
«е
<ое =---
Дт
новых активных частиц.
Общее ежесекундное увеличение числа активных частиц
в одном кубическом сантиметре, естественно, будет равно
dti ( 1 1 \ ,, п /, Д" \
at Д^ \ де Дт J Д-с ( де у 4 '
В частности, если реакция отсутствует
^//--^, (2.14)
dn „
если к тому же имеет место тепловое равновесие, то = 0; и
число частиц с энергией большей Е будет
ng = HM (2.15)
и по Больцману в первом приближении
Е
ng — Ne кТ ,
где N — число всех молекул в одном кубическом сантиметре.
Когда идет химическая реакция число активных центров
сильно возрастает и их распределение по энергиям может заметно
отступать от закона Максвелла —Больцмана.
В этом случае уравнение (2.13) может дать стационарное
решение только в том случае, когда
Дт
£<1 + ’Ж
или, полагая
а
е
~дГ ’
де
можем то же самое записать как а<1.
Применяя условие стационарности ---г — 0, получим из (2.13)
ил.
п =
Дт ~
-е+дё-
н де
де
— е----
Дт Дт
де
//де
т<|
»g
1+^(1-.,
Дт v '
(2.16)
34
Таким образом, только при е == 0 п = ng, т. е. имеет место
закон Больцмана, при 0<е<Ч число активных центров умень-
шено и при е —» 1 «—>/гй, что означало бы неограниченное вос-
становление максвелл-больцмановского распределения. При даль-
Дт
нейшем возрастании е в пределах 1 < е < 1 +-дц число актив-
реакции
ных
центров выше, чем в случае отсутствия
п
V
Дт
е 1 + —— величина знаменателя
ДО
приводит к быстрому возрастанию
При
что
и, следовательно, к неограниченному
Происходит воспламенение, либо взрыв.
Действительно, на основании (2.11) и (2.16)
(2.16)
числа
росту
стремится к нулю,
активных центров
скорости реакции.
-w —
Дт
ДО
И____
Дт
(2.17)
’-~Ч?
1 + де
Дт
откуда и следует утверждение, что при е~*1+'до‘; w—>оо.
„ 77
Величину --выражающую долю активных молекул,
1 + ДО-
расходуемых на реакции, Н. Н. Семенов называет числом первич-
ных центров и обозначает через п0.
В этих обозначениях скорость реакции дается выражением
п0 п0
W —-------2----= ~°—
. е 1 — а
1 , Д?~
1 * де-
1 —
(2.18)
Отсюда видно, что общее число реакций превышает число
первичных реакций л0 в v раз, где
1
V 1 —а’
таким образом, каждая элементарная реакция приводит к созда-
нию цепи реакций. Величина v носит название длины цепи.
Величина а показывает какое число новых реакций вызы-
вается каждой элементарной реакцией. Это есть некоторый
з*
35
коэфициент, характеризующий возможность продолжения цепи»
Не совсем удачно в теории цепных реакций его называют ве-
роятностью продолжения цепей.
Если а < 1, то при ио = О скорость реакции будет убывать до»
нуля.
Если а^>1,топри но = О реакция, однажды начавшись, будет
развиваться с повышением скорости, что приводит к воспламе-
нению.
Для того, чтобы иллюстрировать идею теории цепной реак-
ции, мы рассмотрели основные соотношения для простейшего
случая. В реальных реакциях процессы идут сложнее. Часто
дело не ограничивается одной цепью. Как показывают многие
исследования, возможны разветвления цепей. Разветвление цепи,
нужно мыслить себе таким образом, что одна элементарная
реакция, являющаяся одним из звеньев некоторой цепи, может
произвести сразу две активные частицы, каждая из которых даст
начало новой цепи. Наличие разветвления цепей увеличивает
выход активных частиц и ускоряет реакцию. Наряду с повыше-
нием скорости реакции разветвлением цепей возможен обрыв
цепей, уменьшающий выход активных частиц и уменьшающий
скорость реакций.
Такой обрыв может происходить, например, на стенках или
на твердых частицах, взвешенных в объеме реагирующей смеси.
Активные частицы, которые могли бы продолжать реакцию, по-
падая на стенку или поверхность взвешенной в газе твердой
пылинки, адсорбируются и теряют свою энергию. На этом осно-
вано применение антидетонаторов, как известно, сильно повышаю-
щих октановое число топлива. Бензин без антидетонатора не
позволяет применять высоких степеней сжатия в моторах, так
как при значительных давлениях в цилиндре горение идет
слишком быстро—происходит взрыв. В результате энергия сго-
рания идет на разрушающие усилия ударного типа и лишь малой
частью используется. Такое явление, называемое детонацией,
приносит двойной вред—снижает полезную мощность мотора и
резко повышает износ ходовых частей двигателя. Современные
авиационные топлива двигателей, работающих по циклу Отто,
как правило, „легируются" антидетонаторами. Последние пред-
ставляют собой органические соединения металлов (обычно свинца,
редко железа).
Преимущественное распространение получил тетраэтиловый
свинец РЬ (С2 Н6)4, раствор которого под названием продукта Р-Э'
обычно добавляют в отечественное авиационное топливо.
Аналогичные жидкости применяют и за границей.
При сгорании антидетонатора в объеме пламени образуется
мелкодисперсная пыль окислов свинца с чрезвычайно развитой
поверхностью. Частицы адсорбируют активные центры, получае-
мые в цепных реакциях, и тем самым рвут цепи. Реакция тормо-
зится и не может развиться во взрыв.
36
Как процессы обрыва цепей, так и явления разветвления их
приводят к изменению основных положений теории цепных
реакций.
формально, как показывают более строгие рассуждения, ма-
тематическое описание можно сохранить в том виде, как оно
приведено выше. Однако, коэфициенту а следует приписать
другое значение, так как обрыв цепей уменьшает его, а развет-
вления его увеличивают. Кроме того учет разветвлений приводит
к тому, что а перестает быть постоянной величиной и начинает
зависеть от концентрации начальных активных частиц, увеличи-
ваясь с повышением этого числа.
Интерпретация явления самовоспламенения и воспламенения
с точки зрения цепной теории сводится к следующему.
При повышении температуры повышается количество актив-
ных молекул, могущих вступить в реакцию. Скорость реакпии
возрастает. Вместе с тем растет количество тепла, выделяюще-
гося за ‘ счет реакции. Это тепло повышает температуру еще
больше, что, в свою очередь, ускоряет реакцию. Если теплоот-
вод за счет теплопроводности может компенсировать нагревание
в результате реакцииг то реакция стабилизируется—воспламене-
ния и взрыва не происходит. Если же приход тепла превосхо-
дит расход, число активных центров резко увеличивается и
реакция, самоускоряясь, переходит во взрыв. Отсюда ясно, что
повышение давления должно облегчать воспламенение, так как
теплопроводность газов почти не зависит от давления, а количе-
ство тепла, выделяющееся в единице объема и пропорциональное
числу реакций будет расти с увеличением давления.
Таким образом, с этой точки зрения цепная теория лишь
разъясняет сущность воспламенения.
Однако более строгие расчеты показывают, что возможны
случаи, когда медленная реакция может перейти во взрыв и без
повышения температуры. В этом случае причины автоускорения
реакции могут заключаться в разветвлении цепей и взаимодей-
ствии цепей друг с другом.
Явление.самовоспламенения широко используется в двигателях
тяжелого топлива, например, в дизелях, где топливо впрыски-
вается в камеру с воздухом, нагретым в процессе сжатия до
температуры, достаточной для воспламенения.
В двигателях легкого топлива смесь никогда не доводится
сжатием до температуры и давления самовоспламенения во из-
бежание детонации и других осложнений. Поэтому в этих дви-
гателях всегда применяется искусственное зажигание.
§ 7. Искусственное воспламенение электрической искрой
Горючая смесь, имеющая температуру ниже температуры
воспламенения, может быть воспламенена с помощью различных
способов, которыми можно создать в некоторой части объема
37
О /00 200 300 йОО 500 Т°С
Фиг. 30. Кривые воспламенения
смеси электрическими искрами
избыток активных центров. Такими способами в лабораторных^
условиях могут быть освещение смеси ультрафиолетовым све-'
том, тлеющий и коронный электрические разряды, впуск неболь^
птих порций активных газов вроде атомного кислорода или атокР
ного водорода и других.
Наиболее надежным способом, единственно пригодным в дви-
гателях, оказался метод воспламене-
ния с помощью электрической искры.
Известно, что воспламенение сме-
си искрой данной мощности возмож-
но лишь при давлениях, превосходя -
щих некоторый нижний предел.
Для иллюстрации этой мысли при-
ведем данные исследования Коваль-
ским зависимости нижнего предела
давления вспышки от температурь®
смеси и мощности искры. Оказалось,,
что, например, воспламенение грему-
чей смеси имеет тем более низкий
предел давления, чем больше мощность искры.
На фигуре 30 изображены экспериментальные кривые, даю-
р
щие зависимость минимальной плотности o = k смеси, как фун-
кции температуры. Кривые 1, 2, 3 соответствуют мощностям
CV2
искры , равным 6.10-2, 0,4, 2,0, Джоуля при напряжении
2000 в, k — определено из условия, что 8=1, когда r=273oK»
Р= 1 мм рт. ст.
Область самовоспламенения заштрихована.
Из приведенной фигуры видно, что вблизи области воспла-
менения все три кривые сливаются, что указывает на почти
полную независимость воспламенения от энергии искры и, следо-
вательно, возможность воспламенить смесь искрой совершенно
ничтожной мощности.
Напротив, если давление или температура смеси низки, то
даже мощный разряд в 2 джоуля оказывается недостаточным для
воспламенения.
Возгорание бензиновой смеси от искры чрезвычайно сильно
зависит от температуры и давления в цилиндре. При этом зави-
симости аналогичны приведенным на фиг. 30. При нормальной
работе двигателя смесь в камере сжатия доводится до давлений
и температуры, очень близких к самовоспламенению. В этом
случае достаточно самой ничтожной энергии, чтобы произведи
зажигание. Эта энергия видимо составляет от 0,001 до 0,01 дж
в зависимости от типа двигателей и свечей на нем. Однако, при
запуске двигателя дело обстоит иначе. Условия в цилиндре так
далеки от воспламенения, что необходима весьма значительная
38
энергия искры, которая для непрогретых предварительно моторов
составляет величину порядка одного джоуля. Это приводит
к тому, что при запуске двигателя ^трудно ориентироваться на
зажигание смеси от одной только искры рабочего магнето. При-
ходится прибегать к пусковым системам зажигания, обычно пу-
сковым катушкам, которые позволяют подать в цилиндр в мо-
мент, близкий к прохождению поршнем верхней мертвой точки
в такте сжатия целую серию искр (10—20), следующих друг за
другом с интервалом около 0,01 — 0,02 сек.
Активные центры и тепловая энергия этих искр накаплива-
ются до тех пор, пока реакция горения смеси не начинает идти
самопроизвольно.
Вне зависимости от природы воспламенения практическое
значение имеет вопрос о способах уменьшения энергии, потреб-
ной для зажигания смеси в цилиндре двигателя.
Энергия, выделяющаяся между электродами авиационной свечи
при проскакивании искры, состоит из двух частей, одна из ко-
торых связана с зарядом емкостей проводки и может быть опре-
делены как »
W, = - р, (2.19)
где Ся — вторичная емкость, (Z7s)0—напряжение пробоя, Р — по-
тери энергии на джоулево тепло в проводах при колебательном
высокочастотном искровом процессе и на излучение.
Другая часть энергии доставляется током вторичной цепи
магнето уже после того, как закончился искровой процесс, свя-
занный с освобождением энергии We.
Вторичный ток проходит через мостик ионизированного газа,
поддерживая дугу между электродами свечи. Количество осво-
бождаемой им энергии можно представить в виде:
Wz= fu^dt, (2.20)
б
где Tj— средняя продолжительность разряда между электродами
свечи. Как показывают опыты, проделанные автором1), для
магнето без специальных дугогасящих приспособлений во вто-
ричной цепи равно времени, в течение которого разомкнуты
контакты прерывателя первичной цепи:
_ -60^ 1
Tl r.Z п ’
где ₽ — угол по ротору магнето, соответствующий замкнутому
состоянию прерывателя, Z — число цилиндров двигателя, К — чис-
*) С т а р о д у б ц е в С. В., Электрические явления в приборах зажигания
авиационных двигателей, докторская диссертация, 1946.
(2.21)
39
ло полюсов ротора магнето, п — число оборотов в минуту по ко-
ленчатому валу двигателя.
Величина Ue—напряжение между электродами свечи при ду-
говом разряде—является функцией силы тока и времени, про-
текшего с момента искрового пробоя
, U, = Ue(pt). " (2.22)
Общая энергия разряда между электродами свечи
W=We+Wm = -^^--P + (2.23)
о
Эта величина у современных систем во много раз превышает
энергию, необходимую для рабочего зажигания смеси.
Составляющая Wm путем снижения тока может быть резко
сокращена. Что же касается величины We, то методы ее умень-
шения весьма ограничены. Некоторое снижение We с целью
уменьшения эрозии электродов (распыление электродов искрой)
достигается в настоящее время, например, применением дополни-
тельных сопротивлений, разобщающих собственную емкость свечи
от емкости проводки. Обсуждение результатов применения этого
метода приводится, например, в статье и диссертационной ра-
боте Иткина.
Однако, следует заметить, что такой способ имеет паллиатив-
ный характер, поскольку он понижает к.п.д. магнето в смысле
использования энергии и ухудшает работу системы зажигания
на свечах с нагаром.
Заманчивым представляется решить задачу путем понижения
пробивного потенциала (£72)0, так как при этом не только сокра-
тилась бы величина We, но и резко улучшились бы высотные
свойства аппаратов зажигания, понизились бы требования к изо-
ляции, улучшилось бы использование вторичной энергии, вслед-
ствие уменьшения токов утечек и потерь на корону.
§ 8. Факторы, определяющие потенциал зажигания
Процессы при газовом разряде
Искра, проскакивающая между электродами свечи и зажигаю-
щая смесь в цилиндре, представляет собой одну из переходных
форм электрического разряда в газах.
Для того, чтобы выяснить процессы в свече при подаче на ее
электроды импульса напряжения, рассмотрим вкратце основные
физические процессы, обусловливающие прохождение электри-
ческого тока в* газах, т. е. газовый разряд.
При малых напряжениях между электродами в газе может
течь лишь ничтожный ток, вызванный ионами, появление кото-
рых не связано с самим током. Такой разряд называют несамо-
40
стоятельным. Он представляет простейшую форму разряда и
хорошо исследован. Его теория дана Таунсендом и поэтому
разряд носит название таунсендовского. При увеличении напря-
жения до некоторого так называемого потенциала зажигания,
сила тока в газе резко возрастает и таунсендовский несамосто-
ятельный разряд при высоких давлениях внезапно переходит
в искру, существующую лишь малое время порядка микросе-
кунды, которая в свою очередь переходит в большинстве слу-
чаев в дугу.
Рассмотрим основные свойства несамостоятельного разряда
и условия пробоя.
Электрический ток через газ при напряжении, недостаточном
для пробоя, возможен только в том случае, если на одном из
электродов или в объеме газа непрерывно образуются электри-
ческие заряды (ионы) под действием посторонних, не связанных*1
с разрядом, причин. Такими причинами могут быть: ионизация
ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами, ионизация дейст-
вием радиоактивных препаратов, термоионная эмиссия и т. п.
Представим себе плоский конденсатор, между пластинами ко-
торого находится газ. Пусть на катоде ежесекундно образуется
действием постороннего ионизатора /г0 электронов. Таким обра-
зом, если бы газа не было, от катода к аноду шел бы ток
1=п^, ч (2.24)
где е заряд электрона.
Однако, если электроны двигаются в газе, то при некоторых
условиях сила тока может значительно возрасти.
Пусть Vt — потенциал ионизации атомов газа. Тогда всякий
электрон, кинетическая энергия которого
•= ъЕ1, (2.25)
где Е — напряженность поля, а I — средняя длина свободного
пробега, е — заряд электрона, имеет вероятность расщепить атом
на положительный ион и электрон при условии, что кинетиче-
ская энергия больше энергии ионизации атома, т. е.
(2.26)
Образующиеся после удара электроны могут производить при
встрече с нейтральными атомами новые ионизации, и общая сила
тока будет лавинообразно нарастать.
Предположим, что ионизация на единице длины пробега в на-
правлении поля есть а.
Если через некоторое поперечное сечение проходит п элект-
ронов, то в слое dx они производят
dn = andx (2.27)
41
электронов. Коэфициент а зависит от давления газа и силы поля.
Если напряженность поля на всем расстоянии х от одного до
другого электрода постоянна, то a = a0r=const и
п = пвеаХ. (2.28)
Тогда сила тока будет равна
1 = 10еаХ. (2.29)
Это выражение получено в предположении, что положительные
ионы не создают добавочных ионизаций. Однако, положительные
ионы, двигаясь к катоду и ударяясь о него со значительной
кинетической энергией, могут выбить из него некоторое коли-
чество электронов, которые добавляясь к,общему числу элект-
ронов, создаваемых внешним ионизатором, дадут новое увеличе-
ние тока. Рассмотрим картину явления в этом случае. Пусть
вероятность выбивания электрона ионом из катода равна 7 на
один удар. Это значит, что в единицу времени у катода образу-
ется добавочно 7/г электронов. Общее же число электронов,
пришедших на анод за секунду, будет:
п = (п0 + еаХ - (2.30)
Число ( + ) ионов, образовавшихся в объеме за то же время
п — nt — п0
и, следовательно, число вторичных электронов пг, определится
как
«1 = 7 (« — «1 — w0). (2.31)
Решая совместно (2.30) и (2.31), будем иметь
Таким образом, сила тока разряда будет определяться выраже-
нием: 1=.пе., т. е.
ах
(2.33)
Это выражение показывает, что вторичная электронная эмис-
сия под действием удара ионами может значительно повысить
общий ток через газ, если коэфициент 7 сколько-нибудь отли-
чен от нуля.
Уменьшение давления в газе и увеличение напряженности
поля приводит к возрастанию коэфициентов 7 и а. Поэтому при
42
некоторых значениях напряженности знаменатель может обра-
титься в нуль и, следовательно, ток—в бесконечность, что со-
ответствует пробою и возникновению искры, если давление до-
статочно велико.
Это происходит, когда
1_7(еаЛ_1) = 0
или
l(ea%-l)=l. (2.34)
Физически 1—* во при у(<?“* —1)—* 1, следует интерпретировать
таким образом, что если напряженность поля достигнет неко-
торого критического значения, то совершенно достаточно ни-
чтожного количества электричества, например, одного электро-
на, чтобы вызвать неограниченный рост тока. Формулы дают те
условия, при которых несамостоятельный разряд переходит в са-
мостоятельный. При выполнении условия (2.34) разряд, однажды
возникнув, не требует для своего поддержания действия по-
стороннего ионизатора.
Сила тока разряда не может достигнуть бесконечности. Ток
ограничивается условиями внешней цепи, которые переводят не-
самостоятельный разряд в одну из форм самостоятельного раз-
ряда.
Пробой искровых промежутков определяется формулой (2.34),
т. е. коэфициентами ц и а. Ввиду того, что коэфициент а входит
в показатель, то его роль является основной.
Практическое значение для нас имеет зависимость потенциала
зажигания от различных факторов.
Величина „потенциала зажигания"
Величина „потенциала зажигания” £70 зависит от величины
искрового зазора, формы и материала электродов, плотности и
природы газа.
Эта зависимость на основании классической теории разряда
может быть представлена для плоского поля в виде:
и0=В---- pd
In
APd
1п( 1 + —
(2.35>
где А и В коэфициенты, зависящие от температуры и природы
газа, и в случае воздуха имеют значения 6 = 14,6 и Д = 365,
Р давление газа, d—расстояние между электродами.
Соотношение (2.35) в области Pd = 200 см мм рт.ст. приводит
к совпадению с экспериментально установленным законом Пашена.
43.
Содержание этого закона состоит в том, что при данной форме
электродов пробивное напряжение или потенциал зажигания при
данной температуре зависит только от произведения давления
на расстояние между электродами, а не от каждой из этих ве-
личин в отдельности.
Физический смысл этого утверждения легко понять, если
вспомнить, что для пробоя необходимо, чтобы электрон, дви-
гаясь в электрическом поле, приобретал на длине своего сво-
бодного пробега от одного соударения до другого некоторую
-определенную энергию, превышающую работу ионизации атомов
газа.
Увеличение давления при неизменной температуре уменьшает
длину свободного пробега и, следовательно, в такое же число
раз уменьшает накопление электроном энергии от одного удара
до другого.
Однако, если увеличивать одновременно напряженность элек-
трического поля, то можно скомпенсировать уменьшение
•свободного пробега увеличением силы, действующей на элек-
трон в каждой, точке его пути. Для этого напряженность поля
нужно увеличить во столько раз, во сколько уменьшена длина
пробега. Этого можно добиться, не меняя приложенного напря-
жения уменьшением межэлектродного зазора d в обратном отно-
шении к увеличению давления.
Сравнение теорий пробоя
Одним из слабых мест классической теории пробоя оказался
жоэфициент 7, показывающий выход электронов из катода на
каждый акт ионизации в искровом промежутке.
В таунсендовской теории коэфициент 7, входя в выражение
для потенциала зажигания, является основной величиной, опре-
деляющей пробой.
Однако опыты показывают, что 7 имеет обычно лишь очень
малое значение.
Кроме того, пробивные напряжения длинных промежутков
почти не зависят от материала катода, тогда как 7 зависит от
природы катода в сильнейшей степени.
Некоторое обобщение таунсендовской теории можно усмот-
реть в работе Лея и Леба, показавших, что понятие коэфициента
7 можно расширить на такие процессы в объеме газа, как, на-
пример, фотоионизация, ионизация возбужденными и метастабиль-
ными атомами. Тем не менее, классическая теория оказалась не-
способной объяснить стримерный характер искрового разряда
и высокие скорости роста разрядных каналов, доходящие иногда
до Ю10 см!сек.
Все это заставило искать другой механизм явления пробоя
газа. Попытки построить теорию развития пробоя с учетом
собственного поля лавины, были сделаны, например, Роговским.
-44
Однако удовлетворительного объяснения физической картины
не получилось, так как в обоих случаях не были учтены факторы,,
играющие кардинальную роль в развитии пробоя.
Из исследований многих авторов выяснилось особое зна-
чение свободных электронов, образуемых фотоионизацией
в объеме, вызванной рекомбинационным и резонансным излуче-
нием самого разряда. Свободные электроны дают начало новым
лавинам, цепочки которых и образуют при дальнейшем развитии
канал разряда. Скорость подобного цепного процесса ограни-
чена лишь скоростью света. Учет этих особенностей позволил
в дальнейшем сформулировать и проверить новую количествен-
ную теорию разряда, не связанную с процессами на катоде и
коэфициентом у.
Вместо таунсендовского соотношения, определяющего пере-
ход из несамостоятельного разряда в самостоятельный
1-T(ead —1) = 0. (2.36>
Мик вводит критерий, при котором лавина электронов дает на-
чало так называемым стримерам — образованиям со степенью
ионизации значительно большей, чем в лавинах. Таким крите-
рием является равенство собственного поля лавины Ео внешнему
полю Е-
Ef—E. (2.37>
Вычисляя поле лавины, как поле' заряда с шаровой симметрией,
он приходит к соотношению
Ер = 400е ]/" 1,06 • > (2-38)
где е—заряд электрона,
X—длина свободного пробега,
/—коэфициент потери энергии при столкновении с газовой
молекулой.
Пробивное напряжение оценивается для промежутка с плоским
полем, как
Uo = Ead == Ер d,
где Ер —критическая напряженность.
Сравнение классической теории и теории Мика с эксперимен-
тальным материалом проведены недавно В. В. Геем и Н. С. Мар-
шаком.
Оценки, приведенные Геем, показывают, что в области
см мм рт.ст. теория Таунсенда дает хорошее согласие
с опытом, тогда как теория Мика завышает значения разрядных
напряжений. В области -100 <Pd< 104 см мм рт.ст. теория Мика хо-
рошо (с точностью до 2%) согласуется с результатами экспери-
мента.
45
Классическая же теория в этом интервале, как известно, на-
чинает расходиться с экспериментом.
Обе теории приводят к близким выражениям для потенциала
пробоя. Потенциал пробоя зависит от произведения давления на
величину искрового промежутка в первом приближении по за-
кону
U0=A-Pd. (2.39)
Разница в том, что для классической теории коэфициент А
определяется в значительной степени величиной 7. В теории Мика
он зависит только от природы газа и температуры. ,
Таким образом, понижения можно было бы добиться
уменьшением искрового зазора d, либо уменьшением коэфи-
циента А.
Уменьшать Р невозможно, так как давление в цилиндре опре-
деляется параметрами мотора.
Выбор зазора свечи
Возникает вопрос, как далеко можно пойти по пути умень-
шения искрового зазора свечи d. В настоящее время для всех
авиационных свечей приняты зазоры от 0,3 до 0,4 мм.
Уменьшение d привело бы к понижению пробивного потен-
циала, и вся система зажигания работала бы при меньшем напря-
жении.
Энергия экранированной системы достаточна для рабочего
зажигания даже при зазоре в 0,1 мм. Это подтверждается тем
фактом, что в условиях эксплоатации в авиационных частях до-
вольно часто, при проверке моторов, можно обнаруживать свечи,
работавшие с зазором 0,15—0,20 мм.
Поставленные нами контрольные опыты на двигателе Л-3/2 и на
авиационном моторе ВК-105ПФ показали, что свеча типа ВГ-2
может (при топливе Б-70 с антидетонатором — продукт Р-9) не-
которое время исправно работать с зазором в 0,1 мм.
Причиной выхода из строя свечи с малым зазором, обычно
является замыкание электродов кристалликами углерода (копоти),
прорастающими через весь промежуток. Образованию таких про-
водящих мостиков между электродами в значительной степени
способствует электрическое поле, которое ориентирует частицы
копоти в газовой фазе вдоль силовых линий и гонит их в область
сильного поля, т. е. на уже имеющиеся проводящие выступы.
В этом случае картина та же, что в электрических фильтрах.
Другая причина, делающая свечу ненадежной при малом за-
зоре,— замасливание.
Удаление масла из малого искрового промежутка без снятия
свечи с мотора практически невозможно. Таким образом, мини-
мальный зазор свечи определяется соображениями эксплоата-
ционного порядка и не может быть выбран меньшим, чем 0,3 мм.
46
Рассмотренные соображения как будто бы приводят к выводу
о невозможности снижения напряжения Uo. Действительно, умень-
шать зазор нельзя, давление в цилиндре в момент зажигания
фиксировано. Состав смеси не зависит от системы зажигания.
От свойств электродов потенциал зажигания, как это следует
из теории, не зависит.
Однако, как нам кажется, теория пробоя газа еще не до-
статочно завершена, чтобы на основании ее можно было бы де-
лать окончательные выводы.
Во всяком случае совпадение выводов теории с экспериментом,
даже для той области Pd, для которой эта теория строилась,
совершенно недостаточное. Например, хорошо известно, что для
малых промежутков, при атмосферном давлении потенциал им-
пульсного пробоя в сильнейшей степени зависит от состояния
электродов.
С другой стороны, следует иметь в виду, что все теории про-
боя, обычно ограничиваются атмосферным давлением и темпера-
турой, близкой к комнатной. Поэтому применение выводов тео-
рии к случаю пробоя газа между электродами свечи в цилиндре
двигателя, где температура центрального электрода 500—800° Ц,
а давление, в момент зажигания, от 7 до 12 атм, будет далекой
и незаконной экстраполяцией.
Влияние ионизации
В существующих теориях разрядов мало освещена роль поло-
жительных и отрицательных ионов, имеющихся в искровом за-
зоре еще до наложения напряжения. Пробой промежутков
с сильно ионизованным газом должен отличаться от пробоя газа,
лишенного ионов. Сошлемся на опыты Л. И. Иванова, получив-
шего, правда, при не очень чистых условиях опыта, снижение ста-
тического пробивного напряжения с 4,43 до 3,60 кв при увели-
чении концентрации ионов до 5-106 пар ионов/си3. При работе
авиационной свечи не исключена возможность образования ионов
в промежутке за счет процессов, происходящих на раскаленном
центральном электроде. Специальными мерами ионизацию меж-
электродного зазора можно резко увеличить.
Убеждение, что такое усиление ионизации благотворно ска-
зывается на работе зажигательных свечей, широко распростра-
нено в инженерной среде. Эмпирические попытки ионизовать
промежуток делались некоторыми иностранными фирмами.
В частности, в 1937 г. американская фирма BG выпустила и
широко, хотя и без особых оснований, рекламировала свечу, со-
державшую в материале электрода барий.
Многочисленные исследования были направлены главным
образом на разработку никель-бариевых сплавов для электродов
свечей. Примером такого рода попыток, также не приведших
к созданию свечей прочно вошедших в практику эксплоатации
47
сплав Nt-Мп
9.8
6.4
з.г
бария (94—96% никеля, 2—4%
12.8
I л 1
Содержание бария в %
Фиг. 31 Зависимость между содер-
жанием бария и термоионной эмис-
сией
0,06 0,08 012
на авиационных двигателях легкого топлива, является свеча
с электродами из так называемого изоволь тного сплава, который
представляет собой никелево-марганцевый сплав с примесью
хрома, 2—4% марганца и 0,05-—
— 0,30% бария).
Электроды из сплавов „изо-
вольт" обладают высокой термо-
ионной эмиссией (фиг. 31). Содер-
жание бария вызывает достаточ-
ное испускание электронов уже
при температуре, до которой
обычно нагреваются электроды
во время эксплоатации свечей на
двигателе. Благодаря этому, как
утверждает фирма, искровой за-
зор ионизируется, значительно
сокращая запаздывание пробоя и
снижая пробивное напряжение.
Кроме того, достигается постоян-
ство напряжения
(фиг. 32).
Заметный процесс
наступает лишь при
рах выше 1000° Ц, но для элек-
тродов обычной] конструкции такая высокая температура недопу-
стима ввиду самовоспламенения рабочей смеси.
на свече
ионизации
температу-
Фиг. 32. Изменение напряжения в свече зажигания в зависи-
мости от длины щти, пройденного автомобильным мотором
Температура электродов свечи (главным образом централь-
ного) имеет большое практическое значение, так как при повы-
шении резко растет ионизация, а плотность газа падает. С уве-
48
личением температуры электродов пробивное напряжение свечи
снижается и становится более стабильным. Для использования
этой особенности в 1936 году фирма KLG выпустила свечу
с электродами, изготовленными из платиновой проволоки диа-
метром в 0,5 мм (фиг. 33). При работе свечи тонкие платино-
вые электроды нагреваются до температуры 110U — 1200° Ц без
опасности самовоспламенения рабочей смеси, так как само-
Фиг. 33. Свеча с плати-
новыми электродамг
1 — экран;
2 — корпус;
3 —шайба (стальная);
4 — шайба (никелевая);
5 — боковые электроды;
О—центральный элек-
трод;
7 — стержень (серебря-
ный);
8—шайба (медная);
9 — стеклянное уплот-
нение (пломба);
10 — стальная подушка;
11 — пружина;
12—медный диск;
13—угольное сопротив-
ление;
14 — керамический изо-
лятор;
15 — слюдяной изолятор.
Фиг. 34. Свеча фирмы „Лодж" с платиновыми
электродами
вспышка смеси зависит не только от температуры, но и от раз-
меров нагретого тела. Свечи с платиновыми электродами вы-
пускаются фирмами „Лодж“ и АС „Сфинкс” (фиг. 34).
Успешные опыты в этом направлении проводились в СССР,
некоторые результаты их приведены в книге С.- П. Фролова
„Электрическое зажигание в авиационных двигателях”.
Все же следует признать, что вопрос о потенциале зажигания
авиационных свечей находится лишь в стадии начального изуче-
ния. Нет еще не только расчетных формул, но неясна и сама
природа происходящих явлений.
Накаленные электроды могут служить источником заряжен-
ных частиц трех типов: положительных ионов, отрицательных
ионов и электронов. Положительные и отрицательные ионы пред-
ставляют собою атомы и молекулы с избытком электронов
4 Ваграмов и Стародубцев
49
(—ионы) или с недостатком электронов ( + ионы). Как положитель-
ные, так и отрицательные ионы при несамостоятельном разряде
в большинстве однозарядны. Ионы мало подвижны. Обладая мас-
сой и объемом, близкими к массам и объемам встречных моле-
кул, они мало эффективны в смысле ионизации нейтральных
атомов. Поэтому даже значительная концентрация их в объеме
до 1010 на 1 см3 не вызывает понижения пробивных потен-
циалов.
Более эффективное воздействие на пробивные потенциалы
должна оказать эмиссия электродами электронов.
Эмиссия электронов широко изучена для самых различных
катодов. Попытки использования ее для улучшения качества
запальных свечей освещены Тумановым.
Однако при изучении электронной эмиссии центральным элект-
родом авиационных свечей, следует быть очень осторожными
в толковании результатов экспериментов. Детальное исследо-
вание электронной эмиссии в зависимости от различных факто-
ров (материал электрода, содержание в нем электроположитель-
ных элементов типа бария, калия и т. п., форма, температура)
возможно только в высоком вакууме, в то время как эксплоа-
тация электрода идет только при высоком давлении в цилиндре
двигателя4 где поверхностные условия совершенно иные. По-
этому применение активирующих присадок (например, бария)
может дать многократное увеличение электронной эмиссии в вы-
соком вакууме, но уже небольшое количество кислорода почти
полностью уничтожит весь эффект активировки. Явление это
общеизвестно, но, однако, сошлемся на опыты Коллерова, показав-
шего, что кислород даже при давлении 0,005 мм рт. столба
изменяет работу выхода оксидного катода с 1,04 до 3,1 электрон-
вольт, понижая электронный ток в тысячу раз.
Все-таки, основной отрицательной эмиссией накаленных элек-
тродов, которую следует принять во внимание при рассмотрении
ионного состояния искрового промежутка свечи, является эмис-
сия электронов.
Каковы возможности ее усиления?
Электронная эмиссия электродов
Материалом центральных электродов свечей является чаще
всего никель. Электронная эмиссия чистого никеля при рабочих
температурах свечи 500—700° П ничтожно мала.
Действительно, для хорошо очищенного Nt постоянные
электронной эмиссии формулы Ричардсона J — AT'e кГ ’
ф = 5,03 (+0,05) и А=1380 —“
50
м следовательно, формула эмиссии будет
5,83.10‘ п
/вЛ=1380Л-е- т-—
в см-
где т—абсолютная температура электрода. Это дает для 7=873° К
.(/ = 600° Ц) '
Лл,^1,1-10~19- 2,
сек2
т. е. менее одного электрона в секунду.
При 7'= 773 (£ = 500°Ц) эмиссия выражается совершенно ни-
чтожным числом
— 25 п
J,, = 42-10 -4 I
* СМ2 I
При наличии на поверхности даже самого малого количества
электроположительных загрязнений эмитер может быть активи-
рован тепловой обработкой.
Активированные барием и другими элементами щелочнозе-
мельной группы нашли широкое применение в технике оксидных
катодов..
Подробный обзор исследования таких эмитеров приводится
в соответствующих монографиях (см., например, книгу Рейман
„Термоионная эмиссия11). Автор активировал центральные элект-
роды авиационных свечей хлористым барием, который он нано-
сил на центральный электрод из молекулярного пучка в усло-
виях высокого вакуума1).
Нанося на рабочую поверхность 10—15 монослоев, он повы-
шал затем ее температуру до 1700е К. Через 20 секунд темпера-
тура понижалась до 1200° К и выдерживалась около 15 минут.
Условия активации при таком режиме были оптимальными.
Работа выхода этого катода получается около 2 электрон-
вольт и ток эмиссии электронов при 700° Ц достигает 0,1 ма.
Таким образом, в высоком вакууме возможна весьма сильная
эмиссия электронов активированными никелевыми эмитерами при
температурах, близких к температуре авиационной свечи.
Экспериментально можно показать, что центральные электроды
авиационных свечей, побывавших в эксплоатации, могут быть
активированы температурной обработкой и без специальных при-
садок.
Активировка центральных электродов свечей ВГ-2 с нагаром
•обнаруживается при '/’=1200° К. Через 15—25 минут прокалива-
ния в высоком вакууме электронный ток с поверхности элект-
рода достигает 3-10~(’а. При понижении температуры ток па-
’) Loc. cit., стр. 39.
-4*
51
дает по экспоненциальному закону, снижаясь при Г =800° К до
2-10 “10а. Нанесением на центральный электрод соединений
бария эмиссию электрода в вакууме можно усилить в тысячи
раз.
В этом случае процессы активировки ничем не отличаются
от обычных способов обработки оксидных катодов.
Все изложенные результаты исследования эмиссии относятся
к очищенным поверхностям и высокому вакууму в приборе.
Однако для дальнейшего важнее выяснить каким образом
эмиссия электрода может быть использована при работе свечи
в цилиндре двигателя. Поэтому существенно установить как
электронная эмиссия электродов меняется при контакте с воз-
духом.
Автором были предприняты следующие опыты. На централь-
ные электроды наносились соединения бария или калия, за-
тем эмитеры активировались в вакууме. После этого в прибор
вводился воздух при давлении в 0,1 мм ртути и наблюдалось
изменение эмиссии. Анодное напряжение подбиралось с таким
расчетом, чтобы не было заметного газоусиления тока.
В таблице 2 приведены результаты опытов. При этом все дан-
ные отнесены к абсолютной температуре катода в 1200° К. .
Таблица 2
Активирован Эмиссия электронов в амперах при Г=1200*К
PpSlO-6 мм рт. ст. Р2=о,1 мм рт. ст.
ВаО ... 3,2. Ю-2 4,3-10“10 2,5-108
ВаСЦ .... 8.1 -10—3 2,0-10“10 4-107
КС1 4,6-10“5 1,2-10-10 4-105
Естественное загрязвение электрода 3,7-10“6 1,6-1О“10 2,3-105
Данные этой таблицы показывают, что как только активи-
рованный катод приходит в соприкосновение с воздухом, актив-
ность его исчезает и электронные токи лишь очень мало отли-
чаются от эмиссии неактивированных катодов. Для температуры
1200° К отрицательные токи имеют порядок 10—8 afcM*.
Уменьшение температуры до рабочих температур электрода
500 — 600° Ц снижает плотность электронной эмиссии еще на
2—3 порядка.
В результате для любых материалов и покрытий электродов
авиационных свечей мы будем получать электронную эмиссию
порядка 10—12а[см2.
52 1‘
Влияние формы и длительности импульса
Для потенциала пробоя запальных авиационных свечей су-
щественными являются форма и длительность импульса, так как
крутой фронт волны вторичного напряжения может повести
к большим перенапряжениям. Форма вторичного напряжения
магнето определяется колебательными процессами в обмотках
и, как будет подробнее выяснено дальше, может быть предста-
влена соотношением:
U2 = ia —(wj sin —<u2 sin <01f) + , (2.40)
--*°2
где <»] и <i>2 — частоты собственных колебаний системы,
Z7<o — э. д.с. вращения,
М — коэфициент взаимной индукции,
1а—ток разрыва первичной цепи.
В том случае, когда вторичная цепь шунтирована некоторым
-сопротивлением, выражение для U2 может перейти в апериоди-
ческий режим, тогда
+ U<u. (2.41)
Величины <»,, ®2, а также А; и Ак определяются параметрами
цепей.
Для современных магнето время достижения максимума
в обоих выражениях около 10~4 сек. Крутизна фронта волны не
превышает 0,2—0,4 кв/мксек.
При такой крутизне для .открытых" промежутков пробивное
напряжение лишь очень мало отличается от статического. Так,
при крутизне импульса от 2 до 8 кв[мксек получаются пере-
напряжение от 1 до 10%. Это дает право думать, что для авиа-
ционных свечей получатся еще более низкие коэфициенты,
если использовать электронную и ионную-эмиссии.
Что касается „закрытых" промежутков, т. е. промежутков,
в которых не происходят процессы ионизации, то для них, даже
при малых скоростях роста напряжения, могут появляться боль-
шие коэфициенты импульса.
Для исследования явления пробоя при наличии и отсутствии
эмиссии электродов можно с удобством воспользоваться импульс-
ной схемой типа, изображенной на фиг. 35.
Для получения характеристик вторичного напряжения, близ-
ких к тем, которые имеют место на работающем магнето, осо-
бенно удобно использовать конструкцию реального магнето. Ро-
тор его нужно привести в положение, соответствующее размы-
канию прерывателя и наглухо закрепить.
Выводы первичной обмотки трансформатора через реостат и
амперметр А соединить с батареей Е 24 в. Размыкая ток бы-
стро действующим выключателем К, можно получать во вто-
53
ричной обмотке высоковольтный импульс, форма которого опре-
деляется постоянными цепей, а амплитуда будет зависеть от
величины разрываемого тока.
В данном случае: £Ло=0 и соотношения (2.40) и (2.41) при-
водят к
U2—ia-F (О,
Фиг. 35. Импульсная схема для
исследования пробивных на-
пряжений
где F(f) дает форму импульса.
Вторичное напряжение для ненасыщенной системы в любой
момент времени пропорционально ia. Это позволяет проградуи-
ровать амплитуду вторичного напря-
жения по первичному току.
Для исследования статического
пробоя можно применять схему с ке-
нотронным выпрямителем, емкостным
фильтром и статическим вольтметром.
Для иллюстрации зависимости им-
пульсного и статического напряже-
ния пробоя от температуры и активи-
ровки электродов ниже приводятся
некоторые данные исследований, про-
веденных авторами этой книги.
Результаты измерения пробивного
напряжения для зазора в воздухе, со-
ставленного из двух центральных
электродов авиационных свечей ВГ-2,
при атмосферном давлении, приведены
в таблице 3.
Температура обоих электродов бы-
ла одинаковой и изменялась до 800° Ц.
Электроды обладали нагаром, образо-
вавшимся в результате нормальнй эксплоатации свечей на двига-
теле ВК-105ПФ.
Шунтирующее сопротивление импульсной схемы 300 000 ом.
В правой графе таблицы приведены амплитуды импульса,,
прикладываемого к промежутку, защищенному от действия внеш-
них излучателей, и число появлений искры на каждые 100 им-
пульсов, характеризующее надежность пробоя промежутка.
Анализ таблицы показывает, что при низких температурах
электродов имеется вероятность амплитуд, превышающих стати-
ческое пробивное напряжение. Эта вероятность резко умень-
шается при увеличении температуры свыше 500° Ц при Т > 500° Ц;
пробой на импульсе практически происходит при амплитуде,
равной статическому потенциалу зажигания.
Статическое напряжение при повышении температуры до
800° Ц уменьшается почти в четыре раза. Для выяснения роли
эмиссии в понижении статического напряжения и коэфициента
импульса, опыты были повторены с активированными электро-
54
Таблица 3
Зазор 0,3 мм. Давление 750 мм рт.ст. Электроды имеют равную температуру
Температура электрод'ов Напряжение статического пробоя кв Амплитуды импульса в киловольтах (верхний ряд чисел) и число пробоев иа 100 импульсов (нижний ряд)
20 1,20 1,00 00 1,10 02 1,20 55 1,50 100
100 .0,94 0,95 00 0,95 43 1,00. 65 I 1,20 97
200 0,74 0,70 00 0,75 21 0,80 ’ 77 1,00 100
300 — 0,50 00 0,60 05 0,65 82 0,70 100
400 0,52 0,40 00 0,55 87 0,60 92 0,70 98
500 0,45 0,40 00 0,45 58 0,50 89 0,60 99
600 0,40 0,30 00 0,35 06 0,40 97 0,50 100
700 0,36 0,30 00 0,36 99 0,40 100 0,45 100
800 '0,32 0,30 01 0,32 84 0,35 100 —
3 а з о Р 0,5 мм 1,85 43
20 1,81 1,70 00 2,00 67 2,30 99
200 1,11 100 00 1,11 20 1,30 83 1,50 100
400 0,78 0,70 СО 0,80 36 1,00 85 1.2 100
600 0,60 0,50 00 0,60 89 0,65 100 0,70 100
800 0,480 0,45 00 0,48 63 0,49 100
- 3 а з о Р 1,0 мм
20 3,20 « 3,10 00 3,20 36 3,30 84 3,60 99
200 1,98 1,90 00 2,00 55 2,20 89 2,30 100
400 1,40 1,30 00 1,40 69 1,45 91 1,50 98
600 1,08 1,00 00 1,10 78 1,’5 97 1,20 100
800 0,86 0,80 00 0,90 100 0,95 100
55
дами. Оба электрода были покрыты хлористым калием в коли-
честве 2 мг\см\ что должно было обеспечить при высоких тем-
пературах эмиссию 4-ионов до 10~4а/слг2 и соответствующее по-
вышение электронной эмиссии.
Таблица 4 содержит результаты, полученные с активирован-
ными электродами, в условиях, вполне эквивалентных таблице 3.
Сравнение данных обеих таблиц показывает, что до темпера-
туры 400’ расхождение в пробивных потенциалах незначи-
тельно и может быть объяснено некоторым изменением конфи-
гурации полей.
Однако при Г = 400°Ц расхождения усиливаются и прини-
мают систематический характер. При Т = 800° Ц активированные
электроды по сравнению с неактивированными дают снижение
потенциала статического пробоя до 20%. Такое расхождение,
как нам кажется, следует полностью отнести за счет (4-) ионной
эмиссии.
Покрытие электродов окислом бария дает несколько меньшее
снижение потенциала пробоя (до 15%).
Фиг. 36. Зависимость потенциала ста-
тического пробоя от температуры
Влияние градиента температуры в искровом зазоре
При работе авиационной свечи физические условия заметно
отличаются от тех, при которых получены результаты таблиц
3 и 4. Свеча на двигателе имеет весьма различную темпера-
туру электродов (боковой 150—
200°, центральный 550 — 600°),
следствием чего появляется гра-
диент плотности газа в искровом
зазоре. Кроме того, в цилиндре
к моменту подачи напряжения на
свечу существует повышенное
давление. Поэтому для выясне-
ния действия активировки элек-
трода проведено исследование
пробивных потенциалов при на-
личии градиента температуры
между электродами промежутка
при повышенном давлении воз-
духа. Результаты измерений при
атмосферном давлении представ-
лены на фиг. 36. Кривая I изо-
бражает изменение потенциала
статического пробоя для зазора
1 мм при повышении температуры одного электрода, тогда как
другой имеет 7 = 50° Ц.
Кривая Ц приведена для сравнения и показывает изменение
и0, при одновременном изменении температуры.электродов.
56
Таблица 4
Потенциалы пробоя зазоров при атмосферном давлении для электродов,
активированных хлористым калием
Зазор 0,3 мм
Темпера- тура Напряжение статического пробоя Амплитуды импульса в кв и число пробоев на 100 импульсов (нижний ряд чисел)
20 1,21 1,00 00 1,10 00 1,20 0,5 1,50 100
100 0,96 0,90 00 1,00 63 1,10 85 1,30 100
200 0,75 0,70 00 1 0,75 25 0,80 73 1,20 99
300 0,63 0,50 • 00 0,60 80 0,65 60 0,80 98
400 0,52 0,50 26 0,55 95 0,60 100 0,70 100
500 0,43 0.40 5 0,45 98 0,50 100 0,60 100
600 0,37 0,30 00 0,35 21 0,40 98 0,45 100
700 0,31 0,31 32 0,30 100 0,35 100 0,40 100
800 0,27 0,25 15 0,27 100 — 1
Кривая /// дает ту же зависимость, что и /, но при зазоре
0,3 мм. Пунктирами показан ход кривых для электродов, на ко-
торые нанесен Ва.
На фиг. 37 изображено изменение потенциала статического
пробоя при зазоре 0,4 мм и давлении 9 атм. Температура бо-
кового электрода 20° Ц, центральный электрод мог нагреваться
до 300° Ц. Пунктиром показано уменьшение потенциала пробоя
при активировании нагретого электрода. Фиг. 38 характеризует
надежность пробоя импульсами. По оси абсцисс нанесено отно-
шение амплитуды импульса к статическому пробивному напря-
жению. По оси ординат отложено число пробоев на 100 им-
пульсов.
Кривые I и V дают эти зависимости для электродов, акти-
вированных хлористым калием.
Из рассмотрения таблиц и кривых видно, что понижение по-
тенциала пробоя при повышении температуры электродов свя-
зано в основном с понижением плотности газа из-за теплового
расширения.
57
Эффект покрытия электродов соединениями легко ионизирую-
щихся металлов сказывается при температурах Т >400° Ц в ве-
Фиг. 37. Зависимость потенциала
статического пробоя от температу-
ры при наличии градиента темпе-
ратуры
Фиг. 38. Надежность пробоя импуль-
сным напряжением искровых проме-
жутков
котором понижении
большом повышении
В общем эффект
потенциала статического пробоя и в не-
вероятности пробоя при импульсах.
активировки весьма невелик.
Оценка влияния различных факторов на пробивное напряжение
Выводы, которые можно сделать на основании существующих
экспериментальных материалов и теоретических исследований
по вопросу снижения потенциала пробоя искровых зазоров све-
чей можно формулировать следующим образом;
1. Электроды авиационных свечей при температурах Т >400° Ц
дают термическую эмиссию электронов и положительных ионов.
2. Электронная эмиссия электродов в вакууме может быть
многократно усилена нанесением соединений электроположи-
тельных элементов (бария, калия и др.) и последующей активи-
ровкой. Однако, активировка исчезает при контакте с кислоро-
дом воздуха и активированные электроды имеют такую же эмис-
сионную способность, как и неактивированныел
3. Эмиссия положительных ионов центральным электродом
свечи превышает эмиссию электронов. Ионная эмиссия может
быть увеличена нанесением на поверхность электрода соедине-
ний электроположительных металлов в несколько тысяч раз.
Эмиссия (4-) ионов при контакте с воздухом не ослабляется,
а несколько усиливается, вследствие повышения работы выхода
электрода.
58
Ионная и электронная эмиссии слабо влияют на потенциал
статического зажигания разряда в свече.
5. Уменьшение потенциала с увеличением температуры свя-
зано почти исключительно с понижением плотности газа между
раскаленными электродами вследствие теплового расширения.
Эффект понижения напряжения пробоя между активированными
электродами во всех случаях не превышает 20%.
6. При пробое искрового промежутка импульсами, напряже-
ния от магнето, коэфициенты импульса до 1,4 наблюдаются
только при низких температурах. При увеличении температуры
свыше 400° И вероятность появления коэфициентов импульса.
1,1 —1,2 не более 5%. Активирование электродов при таких тем-
пературах снижает коэфициент импульса до 1.
7. Специальное активирование электродов свечей нерацио-
нально, так как естественная эмиссия достаточна для предохра-
нения от перенапряжений при импульсах на рабочем зажигании,
а снижение статического напряжения пробоя слишком мало.
8. Возможно понижение потенциала рабочего зажигания пу-
тем увеличения температуры центрального и бокового электро-
дов (уменьшение плотности газ| в искровом зазоре).
Верхний предел температуры обоих электродов должен опреде-
ляться лишь безопасностью в смысле начала калильного зажи-
гания. Температура бокового электрода у большинства сущест-
вующих Свечей слишком низка.
ГЛАВА III
АВИАЦИОННЫЕ ЗАЖИГАТЕЛЬНЫЕ СВЕЧИ
Авиационная зажигательная свеча является приемником элек-
трической энергии высокого напряжения, получаемой от магнето
или катушки высокого напряжения. Между центральным и бо-
ковыми электродами свечи образуется достаточно мощная искра,
воспламеняющая сжатую в камере сгорания рабочую смесь.
На фиг. 39 цредставлена конструкция авиационной свечи
типа МГ. Свеча состоит из металлического корпуса 9 с внешней
резьбой для ввертывания в головку цилиндра. В корпус ввин-
чен ниппель 5, несущий стержень 2 с центральным электродом 11.
На стержень 2 намотана изоляционная трубка 3. Стержень 2
крепится ниппелем 5, зажатым двумя изолирующими конусами
4, 8 и контактной головкой 1, сидящими на стержне 2. Нижний
конус 8 опирается через металлическую конусную втулку 6 на
ниппель 5. Этим достигается центровка стержня с центральным
электродом относительно корпуса и необходимая герметичность
свечи. В требуемый момент времени, ток высокого напряжения
подводится от магнето к стержню 2 с центральным электродом 11
59
яри помощи провода с наконечником, который надевается на кон-
тактную головку " "
рован от корпуса
листовой слюды;
1. Стержень с центральным электродом изоли-
конусами 4, 8 и изоляционной трубкой 3 из
поэтому ток высокого напряжения проходит
по стержню и центральному электроду и
создает в искровом зазоре между централь-
ным и боковыми электродами 10 искру,
воспламеняющую рабочую смесь.
Уплотнение внутренней части свечи до-
стигается затяжкой изоляционных кону-
сов 4 и 8. Уплотнение ниппеля 5 относи-
тельно корпуса свечи обеспечивается по-
становкой шайбы 7 из красной меди. Для
того, чтобы избежать прорыва газов меж-
ду корпусом свечи и головкой цилиндра,
под корпус прокладывается медноасбесто-
вая шайба или шайба из красной меди 13.
Свободное кольцевое пространство 12 меж-
ду корпусом 9 и нижним конусом 8 назы-
вается камерой свечи.
13
8
Э
'Io
-11
Фиг. 39. Свеча типа МГ;
1—контактная головка;
2—стержень;
3—изоляционная трубка;
4—конус верхний;
5—ниппель;
•6- -конусная втулка;
7—шайба;
8—конус нижний;
9—корпус;
10—боковой электрод:
11—центральный элек-
трод;
12— камера свечи;
13—шайба
§ 9. Требования, предъявляемые
к зажигательным свечам
Авиационная зажигательная свеча при
работе на двигателе находится в весьма
тяжелых условиях и подвергается воздей-
ствию термических, электрических и меха-
нических нагрузок. При этих условиях све-
ча должна обеспечивать нормальное искро-
образование.
Нижняя часть свечи, находящаяся в ци-
линдре двигателя, подвергается воздей-
ствию горячих газов, температура которых
в течение цикла изменяется от 80° Ц до
2200° Ц. В современных двигателях с вы-
сокой энергонапряженностью (высокий над-
дув, воздушное охлаждение, высокая степень сжатия) эта тем-
пература значительно выше.
Температура свечи зависит не только от температуры газов,
но и от • величины поверхности изолятора, соприкасающейся
с пламенем. Кроме того, большую роль играют величина поверх-
ности изолятора, омываемая внешним воздухом и теплопровод-
ность материала изолятора.
Средняя температура нижнего конца изолятора свечи и цент-
рального электрода при нормальной работе двигателя состав-
ляет 400—600° Ц. На фиг. 40 приведена схема пути отвода тепла
от изолятора свечи МГ.
‘60
Основная масса тепла от нижнего конца изолятора отводится,,
главным образом, через нижнюю медную шайбу и корпус свечи.
Тепло, полученное корпусом, отдается воздуху и блоку двига-
теля. Некоторая часть тепла отводится через ниппель. От цент-
рального электрода отвод тепла происходит, главным образом,
по стержню и через контактную головку, омываемую воздухом.
Свеча чрезвычайно
напряжена в электри-
ческом отношении. Она
во время работы нахо-
дится под импульсным
электрическим напря-
жением, величина ко-
торого, при нормаль-
ной работе двигателя,
достигает 6000 в, а при
запуске двигателя на-
пряжение возрастает
до 12000 в. Относи-
тельно высокое элек-
трическое напряжение,
подводимое к свече,
требует надежной изо-
ляции стержня с цен-
тральным электродом
от массы. При этом
Фиг. 40. Схема тепловых потоков в изоляторе
свечи МГ
изолятор свечи дол-
жен обладать достаточной электрической прочностью, т. е.
должен выдерживать высокие пробивные напряжения на свече.
Форма и размеры изолятора, а также размеры экрана должны
быть таковы, чтобы при этом напряжении не могли про-
исходить ни поверхностные разряды, ни перекрытие (проска-
кивание искры от контактной головки на массу по поверхности
изолятора свечи или по изоляции экрана). Способность изолятора
сохранять свои изолирующие свойства при высокой температуре
представляет весьма существенное требование, особенно, если
принять во внимание, что изоляционные материалы, применяемые
при изготовлении свечей, в значительной степени теряют свои
свойства от нагрева. Поэтому изолятор должен выдерживать
напряжение 6000—12000 в не только при низкой температуре,
но и при рабочей температуре 400—600° Ц. В конструкции свечей
необходимо, кроме того, учитывать изменения плотности воздуха,
с подъемом на высоту, так как падение плотности также спо-
собствует возникновению поверхностного разряда у свечи.
Давления вспышки (механическая нагрузка) рабочей смеси,
в современных двигателях, достигающие значения 60—70 кг1см2,.
действуют на свечу, как ударная нагрузка с периодичностью,
пропорциональной числу оборотов двигателя. Высокое давление.
61.
действующее на свечу, требует достаточной ее механической
прочности.
Свеча должна быть герметична. Герметичность свечи имеет
большое значение для исправной и продолжительной работы ее
на двигателе. Во время вспышки смеси в цилиндре, когда дав-
ление достигает максимальной величины, горячие газы, проры-
вающиеся через свечу, перегревают ее и загрязняют все неплот-
ности изолятора несгоревшими частицами топлива и масла. Вы-
сокая температура прорывающегося газа и постепенное загрязне-
ние очень быстро выводят изолятор свечи из строя. Утечка газа
в свече, во время сжатия смеси, редко бывает настолько велика,
чтобы уменьшить давление сжатия и тем самым влиять на мощ-
ность двигателя.
Очень большую нагрузку испытывают электроды свечей, ко-
торые подвергаются действию высоких температур и ударному
воздействию газов. Поэтому электроды свечи должны быть стойки
против коррозии, так как пленка окиси на электродах резко
ухудшает условия пробоя.
§ 10. Тепловая характеристика свечи
Способность свечи при всех режимах работы сохранять
чистоту изолятора и не вызывать преждевременных вспышек
является важнейшим эксплоатациоппым свойством, определяющим
пригодность свечи к работе на том или ином двигателе.
Величина напряжения на электродах свечи зависит не только
от величины э.д.с., индуктированной во вторичной обмотке маг-
нето, но и от состояния самой свечи. Так как изолятор свечи
соприкасается с горящими газами в цилиндре двигателя, то его
поверхность покрывается нагаром, который замыкает собой цен-
тральный электрод с корпусом. Величина шунтирующего сопро-
тивления нагара при работе двигателя постепенно уменьшается
и в конце концов достигает значений, при которых вторичное
напряжение магнето понижается настолько, что оказывается не-
способным вызвать искру между электродами свечи. Свеча
выходит из строя. Динамика появления нагара в основных чертах
сводится к следующему. При сгорании рабочей смеси (вместе
с частицами масла) в цилиндре двигателя происходит осаждение
твердых продуктов неполного сгорания на изоляторе централь-
ного электрода свечи. Появляется нагар, который в начале
такта всасывания еще не успевает остыть и частично сгорает.
Затем, некоторое время, вследствие низкой температуры и малой
скорости химических реакций, количество нагара остается неиз-
менным с тем, чтобы снова увеличиться при новом сгорании
смеси за счет выпадающих твердых частиц. С целью предупре-
дить образование нагара — углерода (копоти) необходимо иметь
температуру нижней час.ти изолятора не ниже 500—600° Ц, при
которой скорость сгорания масла и копоти равна или больше
62
скорости его осаждения. При этом, очевидно, что свеча не будет
заГрязняться и выходить из строя по причине нагарообразования.
Такая средняя температура свечи называется „температурой само-
очищения свечи". В тоже время, температура изолятора и цен-
трального электрода свечи не должна быть слишком высока —
не выше 700—800° Ц. Слишком высокая температура свечи может
вызвать разрушение ее центральной части. Однако и при доста-
точной прочности свечи чрезмерное повышение ее температуры
недопустимо,— в 'этом случае рабочая смесь воспламеняется не
от электрической искры, а от соприкосновения с раскаленным
изолятором и электродами. Подобное зажигание может происхо-
дить преждевременно, т. е. в середине или начале хода сжатия,
а при еще более сильном перегреве свечи — даже в течение
хода всасывания.
Работа двигателя с преждевременным зажиганием или, как
говорят, с самовспышкой, уменьшает мощность и экономичность
двигателя, а также вызывает вибрацию всей конструкции.
При воспламенении рабочей смеси в течение хода всасывания
пламя распространяется по всасывающему трубопроводу и дает
вспышку в карбюратор.
На всех режимах работы двигателя температура правильно
сконструированной свечи должна лежать в пределах от 500—800° Ц.
При более низких температурах свечи загрязняются и происхо-
дят поверхностные разряды, дающие пропуски и отказ зажи-
гания. При более высоких температурах двигатель работает
с самовоспламенением.
Интенсивность передачи тепла к свече обусловливается кон-
струкцией и режимом работы Двигателя. Для получения постоян-
ства температуры нижней части изолятора свечи, при которой
происходит самоочищение, необходимо сбалансировать количество
подведенного и отведенного тепла.
Чем больше литровая мощность, число оборотов, наддув и
степень сжатия двигателя, тем больше интенсивность передачи
тепла к свече, а следовательно, тем больше должна быть тепло-
отдача свечи, чтобы она не перегревалась. Авиационные моторы
выпускаются с различными термодинамическими характеристи-
ками (степень сжатия, число оборотов, качество смеси и степень
наддува), и с различной удельной энергонапряженностью стенок
цилиндров. Отсюда следует, что не существует универсальной
хорошей свечи, обеспечивающей надежную работу на всех дви-
гателях.
Кривая распределения температуры по высоте изолятора
(фиг. 40) показывает, что наиболее высокую температуру имеет
нижний конец изолятора (юбочка свечи). Очевидно, что охла-
ждение нижней части свечи происходит тем интенсивнее, чем
меньше длина юбочки изолятора и внутренний диаметр нижней
части корпуса и чем толще, центральный электрод. Боковые элек-
троды также имеют высоку|о рабочую температуру, причем для
63
ее понижения толщина электродов должна увеличиваться, а высота
уменьшается. Тепловая характеристика свечи может регулиро-
ваться также применением изолирующих материалов с различной
теплопроводностью (табл. 5).
Таблица 5
Материал Темпера- тура размягчения °Ц Времен, со- противление сжатию кг/см2 Теплопро- водность кг кал Коэфициент линейного расширения Удельное сопротивле- ние при £==600сЦ ом см
м час "Ц
Фарфор . . . 1250 -3000 0,89 4,3-10'6 —
Стеатит . . . 1200 4500—6000 1,2 8,2-10~6 1,3-104
Силлиманит . 1350 5000—6000 1,6 3,5-10—6 3,1-106
Зинтеркорунд. 1600 5000—8000 16,8 7,5-Ю-6 1,9-1010
Слюда .... 1380 — 0,3 L— —
Кварц .... — — 0,72 0,5-10-6 6-107
Таким образом, рабочая температура свечи в сильной степени
зависит от ее конструкции. В настоящее время заводы выпускают
серии свечей с различными тепловыми характеристиками. На
фиг. 41 изображены свечи советского производства с посте-
Фиг. 41. Схема свечей с различной тепловой характеристикой
пенно уменьшающимся теплоотводом, который достигает мини-
мальной величины у свечи 4, обладающей, следовательно, на-
ибольшей рабочей температурой при одинаковых условиях
нагрева. По мере уменьшения тепловой напряженности двигателя
размер юбочки увеличивается. Свеча 1 будет хорошо работать •
на форсированном двигателе, но при установке на слабо нагру-
64
ленный в тепловом отношении мотор, окажется переохлажден-
ной; она быстро загрязнится копотью и маслом, и искрообразо-
вание прекратится, вследствие появления поверхностных разрядов.
Наоборот, свеча 4 будет хорошо работать на малофорсирован-
ном двигателе, но при установке на быстроходный двигатель
с наддувом быстро перегреется, вызовет появление самовспышек,
а в дальнейшем концы электродов сгорят или выплавятся. Необ-
ходимо отметить, что свечи с высокой тепловой характеристикой,
предназначенные для работы при сильном нагреве (на номиналь-
ных и форсированных режимах), плохо работают при запуске
двигателя и на малой мощности. Поэтому с этими свечами на
режимах малой мощности рекомендуется работать минимальное
время для того, чтобы избежать сильного загрязнения свечей.
Для каждого типа мотора свечи с наиболее подходящей
тепловой характеристикой подбираются экспериментально, путем
испытания их работы на различных режимах двигателя.
Общепринятого способа обозначения тепловой характери-
стики свечей нет. Некоторые фирмы характеризуют тепловые
свойства своих свечей калильным числом. Под калильным числом
свечи понимают то время в минутах, которое необходимо различ-
ным типам свечей, чтобы они, работая на специальном моторе
при определенном режиме, нагрелись до температуры само-
воспламенения рабочей смеси. Фирма Бош выпускала серию
свечей с калильными числами от 20 до 500 (табл. 6). Чем больше
это калильное число, тем температура свечи ниже, чем меньше—
тем выше.
Таблица 6
Примерное калильное число по обозначению фирмы Еош Тип свечи
10-20 45 95 145-175 225-500 Очень горячий Горячий Средний Холодный Очень холодный
Для моторов с низкой энергонапряженностью, т. е. с незна-
чительной степенью сжатия без наддува, водяного охлаждения,
требуется свеча с^малым калильным числом, т. е. легко нагре-
вающаяся и, наоборот, для моторов с высокой энергонапряжен-
ностыо, высоким наддувом, воздушного охлаждения, требуется
свеча с большим калильным числом.
1сл?пИР°ВКа свечей например, такова: ДМ 225/9 или
М 180/S для свечей с метрической резьбой и DZ 225/6 и Z 225/6
5 Ваграмов и Стародубцев 65
для дюймовой резьбы. DM и DZ означают разборные свечи, М
и Z — неразборные.
Цифра, стоящая до черты, означает степень калильности
(калильное число), а цифра после черты — тип свечи.
Фирма BG (Франция) и некоторые другие, характеризуют
тепловые свойства своих свечей для того или другого двигателя
по среднему эффективному давлению в двигателе:
о _ 900^
е~ nVh
где: Ре — среднее эффективное давление в кг)см2,
Ne—эффективная мощность в л.с,
п — число оборотов в минуту,
V/,—объем цилиндров в литрах.
Чем больше среднее эффективное давление двигателя, тем
больше теплоотдача свечи, чем меньше — тем меньше тепло-
отдача.
В Советском Союзе и в большинстве американских и англий-
ских фирм свечи с большей теплортдачей называют „холод-
ными", а свечи с малой теплоотдачей .горячими". Холодные
свечи соответствуют свечам с большим средним эффективным
давлением и с большим калильным числом и предназначены для
работы на форсированных двигателях, и наоборот, горячие свечи
предназначены для работы на малофорсированном двигателе и
соответствуют свечам с малым средним эффективным давлением.
Загрязнение свинцом
Развитие современных авиационных двигателей по пути по-
вышения степени сжатия, вследствие применения в качестве
антидетонатора тетраэтилового свинца РЬ(С2Н5)4, принесло новый
тип дефекта свечи: „загрязнение свинцом". В результате сгора-
ния топлива с антидетонатором, в нагаре, кроме углерода (ко-
поти), появляется значительное количество окислов металлов,
входящих в состав антидетонатора. Чрезвычайно важным в прак-
тическом отношении является вопрос о возможности очистки све-
чей от нагара подбором теплового режима двигателя.
Для того, чтобы установить возможность такой очистки,
нужно найти температуру (.температуру самоочищения"), при
которой нагар удаляется или разрушается. С этой целью был
проведен автором ряд опытов с длительным нагреванием авиа-
ционных свечей ВГ-2 с нагаром до температуры 400—800° Ц1).
При нагревании авиационных свечей свыше 400° Ц проводи-
мость увеличивается, однако, если температуру поднять до
какого-либо значения Т и при этом поддерживать ее постоянной
в течение длительного времени, то проводимость падает вначале
1) Loc. cit., стр. 39.
66
быстро, потом медленно, приближаясь к своему минимальному
значению. Через некоторое время достигается равновесие. После
этого можно свечу нагревать до высоких температур или осту-
жать, проводимость не будет меняться во времени. Таким обра-
зом, длительное нагревание до температуры 600—800° Ц приво-
дит к потере части проводимости, но в то же время и стаби-
лизирует сопротивление свечи. На фиг. 42 показана зависи-
мость проводимости нагара авиационной свечи от времени при
разных температурах. По оси ординат откладывались отношения
начальной проводимости при данной температуре к проводимости
Фиг. 42. Зависимость проводимости нагара от времени при
разных температурах
в момент времени t, а по оси абсцисс отложено время t в минутах.
Каждой кривой соответствует своя абсолютная температура
свечи Т.
Изменение проводимости во времени при высоких темпера-
турах достигает для некоторых из исследованных свечей 40%.
Уменьшение проводимости происходит на величину, обусловлен-
ную присутствием в нагаре свободного углерода. С этой точки
зрения понятно, почему при более высоких температурах изме-
нение сопротивления происходит быстрее (фиг. 42).
Скорость химических реакций, как Известно, зависит от темпе-
ратуры по показательному закону, возрастая с повышением по-
следней.
Необходимо указать на то обстоятельство, что даже при
полном выгорании углерода для ср^чей при высоких темпера-
турах имеет место чрезвычайно большая проводимость для
многих свечей, превышающая IO^oju-1. Эта проводимость обу-
словлена оксидами Металлов, входящих в антидетонатор.
Изучение спектральных данных и результатов химического
анализа приводит к следующим числам процентного (по весу)
^деР®а”ия элементов в нагаре: РЬ—85%„ 0—12%, Ее—2,3—3%,
W~0,01%, прочие-0,01%.
При анализах углерод был удален длительным прогреванием.
Содержание этого элемента в нагаре колеблется от 5 до 20°/о
по отношению к весу всего нагара. Из приведенных данных
видно, что основным соединением свинца является РЬО. Однако
имеется некоторый избыток кислорода и, следовательно, воз-
можны окислы РЬО2 и другие богатые кислородом соединения
свинца. РЬО в условиях высоких температур в парах была изу-
чена многими исследователями, которыми показана весьма высо-
кая температурная устойчивость молекул этого соединения.
Теплота диссоциации, установленная из молекулярных спектров,
имеет величину порядка 4,3 электрон-вольт. Такая большая
энергия связи вполне обеспечивает устойчивость молекулы по
отношению к любому возможному нагреванию нагара в двига-
теле. На основании опытов с прокаливанием свечей с нагаром
в воздухе, можно решать основной вопрос практики: возможна
ли температура самоочищения при работе двигателя на топливе
с антидетонатором. Ответ получается отрицательным. Ни при
каких температурах, достижимых на изоляторе свечи в цилиндре
работающего двигателя, невозможно добиться „выгорания" нагара.
Выгорает только углерод и органические соединения. Оксиды
же тяжелых металлов, получающиеся после сгорания топлива
с антидетонатором, химически настолько устойчивы, что про-
гревание их в течение нескольких часов в воздухе не приводит
к сколько-нибудь заметному изменению проводимости.
Вейлу этого авиационная свеча в любом температурном ре-
жиме вынуждена работать с нагаром, а прибор зажигания должен,
обеспечивать бесперебойную искру при наличии последнего.
Свойства нагара
Нагар представляет собою полупроводник и поэтому его
сопротивление должно изменяться, понижаясь с увеличением
температуры.
Зависимость установившегося значения проводимости от
температуры в интервале от 16° до 120° Ц приведена на фиг. 43.
Для всех свечей имеет место при нагревании сначала некото-
рое уменьшение проводимости, затем, начиная со 140° Ц, про-
водимость начинает возрастать, и скорость этого возрастания
увеличивается с повышением температуры.
Температурный ход, изображенный на фиг. 43, наблюдается
только в том случае, если при каждой температуре свечу выдер-
живать до достижения равновесного значения влажности нагара.
Если же производить непрерывное нагревание свечей, то ход
кривых фиг. 43 становится неустойчивым, а минимумы кривых
исчезают. На фиг. 44 представлено изменение проводимости
с температурой для ряда свечей. При этом общее изменение
температуры производилось за 20 минут, т. е. за такое корот-
68
кое время, при котором влажность нагара менялась мало. Как
видно из хода кривых, минимумы проводимости исчезают и про-
водимость почти неизменна в широком температурном интер-
вале. Закономерности, приведенные на фигурах 42, 43, 44 качест-
венно вполне объяснимы в рамках, допущенных выше предпо-
ложений.
Действительно, с увеличением температуры равновесное со-
держание влаги в нагаре стремится к нулю. Вейлу этого полная
-Фиг. 43. Зависимость установивших-
ся значений проводимости нагара от
температуры
Фиг. 44. Изменение проводимости
с температурой для ряда свечей
проводимость нагара становится равной собственной проводи-
мости.
Эта проводимость при низких температурах мала, но затем
очень быстро, возрастая с температурой, становится доминирую-
щей.
Таким образом, минимум кривых (фиг. 43) объясняется тем,
что при низких температурах преобладает падающая с ростом
температуры проводимость, вызванная влагой, тогда как при
высоких температурах преобладает возрастающая часть проводи-
мости самого нагара.
Отсутствие минимумов на кривых (фиг. 44), с этой точки
зрения связано с тем, что при быстром нагревании избыток влаги
не успевает испариться с нагара, и изменение проводимости про-
исходит лишь за счет температурного коэфициента растворов
в нагаре, который имеет лишь малое отрицательное значение.
На фиг. 45 приведена полная температурная зависимость
проводимости для нескольких свечей. Графики по оси абсцисс
•имеют один масштаб для температур. По оси ординат отложены
69
значения проводимости в двух масштабах: 1 см— 10~9ол/-1 для
левых кривых и 1 см=5- 10~8ол/-1 для правых. Из рассмотрения
графиков видно, что нагревание вызывает изменение начальной
проводимости в тысячи раз.
Сильное расхождение кривых вызывается различными значе-
ниями начальных проводимостей. Картина резко меняется, если
ввести безразмерные функции
температуры и по оси ординат
откладывать величину а, — - ,
равную отношению проводимо-
сти при температуре t к началь-
ной проводимости. Фиг. 46 пока-
зывает расположение точек, изо-
- °!
бражающих at — —в темпера-
°о
турном интервале от 400 до
600° Ц.
Точки, относящиеся к одной
свече, изображены одним услов-
ным значком.
При высоких температ; рах
имеем значительное расхождение
величин а, для разных свечей,
достигающее 40%. Однако нужно
иметь в виду, что сопротивления
свечей различались много боль-
ше, почти в 1000 раз для неко-
торых свечей.
Закономерная группировка
точек (фиг. 46) указывает, что
нагар на различных свечах, да-
же при значительном различии
в его количестве, является сре-
дой с достаточно одинаковыми
физическими свойствами. В таб-
лице 7 приводятся результаты измерений проводимости свечей
при нормальных температурах и температурах 550° Ц; только
для отдельных свечей отношение проводимостей имеет значение,,
близкое к 103, для ьсех остальных оно имеет порядок 104.
При испытании авиационных свечей, проработавших длитель-
ное время на авиационном моторе, можно было бы ожидать
значительной собственной проводимости изолятора центрального
электрода и тогда весь температурный ход кривых проводимостей
нагара следовало бы исправить на величину собственной прово-
димости изолятора.
Специально поставленные опыты показали, что новые свечи
70
и свечи, очищенные от нагара, имеют при всех температурах
проводимость во много раз (от 10 до 100) меньшую проводимости
Таблица 7
№№ свечей 11роводимость при 20е Ц ом~х Проводимость при 5с0° Ц ом~1 Отношение проводимости
13 1,2-10~и 3,8-10“7 3,1-10*
10 8,3 -10-” 6,0-10-7 7,5-104
3 1Д-10-9 1,2- IO-5 1,1-104
12 1,1 -10~9 4,3-10-5 4.0- IO*
26 3,6-Ю-11 7,3-10“ 7 2-Ю4
34 2,3-10~8 1,7-10~4 7,4-103
27 7,7-10'8 3,5-10"4 4,5-103
32 6,8-10~10 l,210~° 1,8-10*
35 3,7-10-9 1,5-10—4 4,0-10*
33 2,9-10~10 6,2 10“ ° 2,2-10*
600°С
500
. 46.
Зависимость удельной проводимости
о
-^34
-N13
-NZ7
-N 32
-N35
нагара свечей, проработавших на двигателе 50 часов. Поэтому
собственная проводимость не принималась во внимание. .
Близкие значения . ,п
h lu
отношений ~~ указы- 017
вают на одинаковую
физическую природу з
проводимости нагара
различных свечей. К ка-
кому классу полупро-
водников относится на-
гар авиационных све-
чей? В случае чисто
ионной проводимости,
мы вправе ожидать вы-
полнения формулы, ко- /
торая для проводимо-
сти с устанавливает
зависимость от темпе-
ратуры
—А
(3.1) ф
где Т— абсолютная температура, А—постоянный коэфициент.
71
Этой формуле, в дальнейшем, трудами Френкеля и других,
был придан определенный физический смысл и установлены гра-
ницы применимости. Было показано, что (3.1) можно представить
в виде
_ К
а = аое к' , (3.2)
где Л—постоянная Больцмана.
Величину W можно трактовать, как энергию вырывания иона
из узла решетки кристалла.
Температурная зависимость вида (3.2) обычным путем может
быть проверена на опыте.
Действительно, логарифмируя (3.2), имеем:
W 1
1пс=В___ (3.3)
уравнение прямой в координатах In а и .
Для нагара авиационных свечей уравнение (3.2) выполняется
с достаточной точностью в температурном диапазоне от 200°Ц
до 550—600° Ц. На фи-
гуре 47 приведена лога-
рифмическая анаморфоза
кривых, аналогичных кри-
вым фиг. 46 или фиг. 45.
По оси координат отло-
жены логарифмы прово-
димостей свечей, по оси
абсцисс нанесены соот-
ветствующие значения
обратных величин абсо-
лютной температуры. Из
фиг. 47 более отчетливо
видно различие в пове-
дении нагара при низких
. и высоких температурах.
Точки, соответствующие
температурам, превышаю-
Фиг. 47. Логарифмические, анаморфозы кри- Щим 200° Ц, укладывают-
вых проводимости нагара авиационных свечей ся на прямые, угловой
коэфициент которых дает
значение W от 0,5 до 0,8 электрон-вольт.
Участки кривых фиг. 47, описывающие поведение нагара до
200°Ц, явно выпадают из формулы (3.3) и показывают лишь не-
значительное изменение сопротивления с температурой. Это
область электрической проводимости. Эту проводимость, выз-
ванную, как показано выше, влагой можно длительной
72 I
прокалкой свечей свести к минимуму и в этом случае можно
добиться значительного продолжения прямолинейного уча-
стка кривых фиг. 47 в область низких температур. Среднее
значение величины' W, обусловливающее угол наклона прямых,
из многих измерений получается близким к 0,71 электрон-
вольт. Совпадение экспериментальных данных с формулой (3.3)
не может являться доказательством ионной природы проводимости
при высоких температурах. В самом деле, многими исследова-
телями показано, что проводимость электронных полупровод-
ников должна меняться по закону:
air
с — с0 е~ 2 ЛТ ’ (3.4)
где 1U7—разность энергий наивысшего заполненного и наинизшего
незаполненного электронного уровня в полупроводнике. Для
чистых полупроводников величина Д W должна достигать несколь-
ких электрон-вольт, и проводимость должна иметь ничтожно малое
значение при обычных температурах. Следовательно, этот закон
не может объяснить тока проводимости в нашем случае.
Однако, когда налицо загрязнения полупроводника посторон-
ними атомами, следует исправить значение AIF. Оно в этом
случае должно представлять разность между уровнями электро-
нов атомов „загрязнений" и незаполненным уровнем. Для таких
„загрязненных" полупроводников ДИ7 может понизиться до долей
электрон-вольта. Формула (3.2) также видоизменяется и при-
нимает вид
AUZ
az=0oT-3/4e-2^. (3.5)
Экспоненциальный член последней формулы преобладает, ме-
няясь в сотни раз быстрее, чем с(| Т"--3/4; поэтому эксперимен-
тально невозможно установить различие между формулами (3.1),
(3.2), (3.5), и, следовательно, нельзя выяснить на основании тем-
пературных характеристик какой тип проводимости имеет место
- для нагара авиационных свечей.
Более веским доводом в пользу электронной проводимости
является отсутствие значительных эффектов электролитической
поляризации в температурном интервале 200—600° Ц. Пропуска-
ние тока в течение нескольких часов не меняет его величины
при неизменном напряжении. Точно так же изменение полярности
электродов никак не отражается на величине тока. Эти резуль-
таты установлены опытом для очень многих свечей типа ВГ-2,
работавших на авиационных моторах с топливом В-70 и анти-
детонаторе „продукт Р-9".
Следует заметить, что нагар на авиационных свечах и его
температурные характеристики определяются только топливом,
но не типом свечи. Исследованные нами свечи типа „Чемпион"
73
имеют также температурные характеристики и те же явления:
поляризации при низких температурах, как и свечи ВГ-2. Наобо-
рот, свечи ВГ-2, работавшие на другом топливе, показывают
совершенно иные результаты, чем приведенные выше. Так, на-
пример, испытанные нами свечи ВГ-2, длительное время работав-
шие на газогенераторном двигателе „Сталинец", показали от-
сутствие поляризационных эффектов при невысоких темпера-
турах 200 — 350° Ц и появление ионной проводимости с отчет-
ливыми явлениями поляризации при более высоких темпера-
турах.
Это вполне понятно, если иметь в виду, что проводимость
слоя нагара зависит только от его структуры и химического
состава.
В случае авиационного бензина с продуктом Р-9, нагар пред-
ставляет собою отложение соединений свинца, а для газогене-
ратора имеет место выпадение зольных остатков и других за-
грязнений.
Аналитический вид температурной зависимости сопротивления нагара
Для практических целей важно установление аналитического
вида температурной зависимости проводимости нагара для свечей,
работающих на авиационных моторах при употреблении обычного
топлива и антидетонатора.
Обозначая проводимость нагара при абсолютной темпера-
туре Т\ и при температуре Г2; на основании (3.1), (3.2). (3.5)
будем иметь:
ZAW ТД—ТД
2k Т2-Тг у ’
= ехр
(3.6)
Среднее значение -g-, найденное из ряда опытов, имеет вели-
чину 0,71 электрон-вольт. Подставляя его значение в (3.6) и раз-
деляя на k— 1,37-10-16эрг. градус-1, моль-3 получим эмпириче-
скую формулу для изменения проводимости нагара с температу-
рой
-|3- = exp f 8,6 • Ю3 ) - (3.7)
Для измерения сопротивления имеем обратное соотношение
— = 5®. = ехр (8,6 • 103 . (3.8)
G ci \ Л • Л J
Формулы (3.7) и (3.8) применимы к свечам разных типов,
работающих на моторах с антидетонатором, содержащим в своем
составе свинец. /
74
§11. Конструкции и характеристики свечей
Фиг. 48. Свеча типа ЭС-Х:
1—контактная головка;
2—шайба;
3—изолятор (слюда);
4—трубка (слюда);
5—ниппель;
в—прокладка (латунь);,
7—прокладка (медь);
<9—стержень (сталь);
9— центральный элек-
трод (никель);
10—боковой электрод;
11—корпус (сталь)
По своей конструкции авиационные зажигательные свечи
делятся на: 1) разборные и 2) неразборные.
К свечам первой группы относятся такие, которые можно-
разобрать, в случае нужды, на основные части. Эти свечи более
удобны в эксплоатацин, так как они поз-
воляют осуществлять тщательную очистку
от нагара и осмотр всех деталей свечи.
Разборные свечи в свою очередь де-
лятся на два типа: а) со свободным нип-
пелем (фиг. 48) и б) со связанным нип-
пелем (фиг. 39).
Особенностью конструкции свечи со
связанным ниппелем является более эко-
номичное использование изоляционного ма-
териала (слюды), путем заделки ниппеля
в среднюю часть изолятора; кроме того
изолятор при такой конструкции не стра-
дает от разборки и сборки.
В неразборных свечах вместо резьбово-
го соединения сделана развальцовка; эти
свечи менее удобны, так как затрудняют
осмотр и чистку свечи.
Кроме того, свечи делятся по роду изо-
ляционного материала на: а) слюдяные,
б) керамиковые и в) смешанные.
Рассмотрим отдельные основные детали
свечи.
Изоляторы свечей
Наиболее важной и самой трудной для
изготовления частью свечи является изо-
лятор. К нему предъявляют следующие
требования:
1. Изолятор должен иметь высокую ме-
ханическую, термическую и электрическую
прочность.
2. Изолятор должен иметь высокое по-
верхностное и объемное сопротивление, которое должно сохра-
няться при высоких рабочих температурах.
3. Материал изолятора должен быть плотным, без пор,
чтобы не впитывать влагу, понижающую сопротивление. Он
должен иметь гладкую поверхность, легко очищаемую от на-
гара.
4. Изолятор должен иметь достаточный коэфициепт тепло-
вого расширения и хорошую теплопроводность.
75
Слюдяные изоляторы. Слюдами называются минералы
листового сложения с совершенной спайностью и различного
состава. Слюда является хорошим диэлектриком, сохраняющим
высокую электрическую прочность при рабочей температуре
800—900° Ц.
Слюдяные изоляторы изготовляются из мусковита
(2Н8О-К2О-ЗА12О3 • 6SiO2)
и флогопита
(ЗНгО • К2О - 7MgO-А1^О3-751О2 + фтор),
которые являются разновидностями слюды.
Изолятор изготовляется следующим образом (фиг. 39). Стер-
жень вместе с центральным электродом изолирован при помощи
слюдяной трубки 3, намотанной из листовой слюды и слюдяных
шайб 4 и 8, надетых поверх трубочки. Дальнейший процесс обра-
ботки изолятора сводится к пропитке чистым глифталевым лаком,
подпрессовке, механической обработке и сушке-его. Во время
подпрессовки конец стержня развальцовывается в контактной
головке 1 свечи. Пропитывание лаком имеет цель не только
склеить шайбы слюды, но и увеличение изоляционных свойств
слюдяных шайб.
Преимуществом свечей со слюдяным изолятором является
также то, что они не дают трещин при высокой рабочей темпе-
ратуре. Благодаря этим достоинствам свечи со слюдяным изолято-
ром употреблялись, главным образом, в авиации.
Однако, продолжительность службы слюдяного изолятора
становится довольно ограниченной, так как при температурах
400—600° Ц наступает изменение ее кристаллической структуры
и снижение механических качеств/ При температуре порядка
900—100(Г Ц слюда теряет химически связанную воду и пре-
вращается в белый порошок.
Свойства материала, из которого изготовлен изолятор свечи,
в сильной степени сказывается на отложении продуктов сгора-
ния. Слюда крайне восприимчива к отложениям, легко покры-
вается осадком, который проникает с поверхности ее внутрь
изолятора и действует как шунтирующее сопротивление, при-
водя свечу в негодное состояние. Поэтому свечи со слюдяным
изолятором на двигателях, работающих на топливе с антидето-
натором, работают крайне непродолжительное время.
Существенным недостатком слюдяного изолятора является
также его низкая теплопроводность (0,3), вследствие чего слю-
дяные свечи плохо приспосабливаются к различным режимам
работы двигателя—либо слишком горячи для работы на полном
дросселе, либо слишком холодны для работы на малом газе.
Кроме того, слюда имеет коэфициент теплового расширения
вдвое меньший нежели у стали. Вследствие этого изолятор
имеет склонность к деформации и расслоению. Таким образом,
76
существующие свечи со слюдяными изоляторами достигли пре-
дела в конструктивном отношении и ограничивают дальнейшее
развитие авиационных свечей, удовлетворяющих требованиям
современных мощных моторов с высокой термической на-
грузкой.
Поэтому переход на керамические свечи, вызываемый указан-
ными выше изменениями основных параметров двигателя (уве-
личение давлений сжатия и давлений наддува), должен разрешить
вопрос создания высококачественной свечи для современных фор-
сированных двигателей.
Керамические изоляторы^ изготовляются из смеси,
содержащей большой процент окиси алюминия и другие состав-
ные части, путем прессовки по заданной конфигурации с после-
дующим обжигом при высокой температуре.
Керамический изолятор обладает прекрасной изолирующей
способностью при высоких температурах, доходящих до 800—850°Ц
и легко переносит резкие колебания температуры. Керамика
в отличие от слюды, является не только хорошим изоляционным
материалом, но она также обладает высокой термической проч-
ностью, хорошей теплопроводностью (16,8) и большой механи-
ческой устойчивостью. Кроме того, керамический изолятор менее
подвержен нагарообразованию и отложению окиси свинца, чем
слюдяной изолятор. Большая теплопроводность керамического
изолятора обеспечивает лучший теплоотвод от поверхности
изолятора. Вследствие этого устраняется возможность возникно-
вения температур, приводящих к редкому увеличению проводи-
мости отложений свинцовистых соединений. Примерный хими-
ческий состав керамического изолятора свечей фирмы Бош
следующий:
А12О3—85%, SiO2—10,3%, ВаО—1,2%, Mg-1,4%, Щелочи—1,0%.
Керамика — зинтеркорунд состоит из 99,8% А12О3 и 0,2%SiO,t
Fe2O«. В настоящее время, у нас и за границей выпускают раз-
личные типы авиационных свечей с керамическим изолятором.
Электроды свечи
Материал электродов должен обладать достаточной
механической прочностью при высоких температурах. Электри-
ческая искра, периодически проскакивающая между электродами
свечи, вызывает эрозию и перенос материала с положительного
полюса на отрицательный. Это распыляет электроды и вызы-
вает изменение искрового зазора. Это явление резко возрастает
по мере увеличения температуры электродов. Поэтому материал
электрода должен хорошо сопротивляться износу искрой. Горю-
чие газы двигателя вызывают усиленную газовую коррозию
электродов свечи при температуре порядка 800° Ц. Поэтому
материал электрода должен обладать достаточной устойчивостью
против газовой коррозии при температурах до 800° Ц в атмосфере
77
I
тазов двигателя. Вместе с тем, как известно, повышенная темпе-
ратура электродов облегчает ионизацию, вследствие чего вели-
чина пробивного напряжения уменьшается.
При длительной работе свечи на двигателе минимальное
пробивное напряжение изменяется в зависимости от продолжи-
тельности эксплоатации ввиду изменений, происходящих в ма-
териалах электродов. Это явление становится менее чувстви-
тельным, если материал электрода обладает повышенной тер-
моионной эмиссией.
Кроме того, требование герметичного укрепления свечи в
цилиндре двигателя вызывает необходимость герметичного укреп-
ления стержня с центральным электродом в изоляторе. Не-
обходимым условием для этого является определенный коэфи-
циент теплового расширения стержня с центральным электро-
дом, близкий по абсолютной величине коэфициенту расширения
изолятора.
Из вышеприведенных требований, которые должны предъяв-
ляться к материалам для электродов свечей, основными являются
стойкость против эрозии (распыления) искрой и достаточное сопро-
тивление газовой коррозии в среде газов, находящихся в цилиндре
во время работы двигателя.
До последнего времени основным материалом для электродов
свечей, обеспечившим длительную работу, считался сплав никеля и
марганца (97% никеля и 2,5—3% марганца). Однако, вследствие
роста тепловых нагрузок на свечу, увеличившегося влияния эрозии
и малой жаростойкости сплав никеля стал заменяться другими мате-
риалами. К таким материалам относятся хромоникелевые сплавы
высокой жаростойкости и титанистые стали. Некоторые фирмы ис-
пользуют для этой цели даже платиноиридиевые сплавы.
Форма и количество боковых электродов. Как
было указано в § 8, форма электродов значительно влияет на вели-
чину необходимого напряжения для получения искрового разряда.
При прочих равных условиях, электроды с острыми концами обеспе-
чивают нормальное искрообразование при меньшем вторичном напря-
жении магнето. Однако процесс обгорания электродов почти устра-
няет возможность использования остроконечных электродов. Дать
точные указания для выбора определенной формы электродов до-
вольно трудно, так кай она зависит не только от электрических ус-
ловий, но и от их работы в двигателе.
Количество боковых электродов бывает два, три и четыре. Боль-
шее количество электродов удлиняет срок службы их, так как чем
больше электродов, тем меньше работает каждый из них, следова-
тельно, обгорание электродов уменьшается, и искровой зазор свечи
приходится реже регулировать. Однако с тбчки зрения засорения
искрового зазора свечи большое количество электродов нерацио-
нально. Поэтому число боковых электродов не превышает четырех.
Величина искрового промежутка зависит от сте-
пени сжатия, применяемого топлива и системы зажигания. В авиа-
7?
ционных поршневых двигателях, в целях снижения рабочего
напряжения, расстояние между электродами обычно принимают
0,3—0,4 мм. Применять свечи с зазорами меньше 0,3 мм неце-
лесообразно, так как укорочение искры уменьшает начальный
фронт пламени горения смеси и затягивает процесс воспламе-
нения, что приводит к снижению мощности мотора. Кроме того,
малый зазор увеличивает вероятность засорения искрового про-
межутка частицами нагара. Чрезмерно большой зазор ухудшает
пуск и работу двигателя на малых оборотах, так как напряже-
ние, развиваемое магнето на малых оборотах, будет мало. При
батарейном зажигании, наоборот, будет ухудшаться работа дви-
гателя на больших оборотах и улучшаться—на малых.
Корпус свечи и ниппель. Корпус и ниппель свечи
изготовляются из малоуглеродистой стали марки А-12. В неко-
торых свечах ниппель изготовляется из латуни (свеча СВ-20).
Высотные полеты, как и работа двигателя на топливах с вы-
сокими октановыми числами, требуют особой конструкции све-
чей, специально охлаждаемых во избежание возможности само-
воспламенения и загрязнения свечи отложениями. Создание све-
чей ребристой конструкции, предназначенных главным образом
для двигателей воздушного охлаждения, разрешает, частично,
эту проблему. Следует отметить, что задача охлаждения свечи
чрезвычайно трудна: требуется какая-то определенная темпера-
тура, с одной стороны, не допускающая самовоспламенения, а с дру-
гой—дающая возможность возникнуть искре между электродами.
Корпус разборной свечи имеет наружную нарезку для ввин-
чивания в головку цилиндра и внутреннюю—для ниппеля. По-
следний, в свою очередь, имеет наружную резьбу, соответст-
вующую внутренней резьбе в корпусе.
В неразборных свечах корпус имеет только наружную резьбу,
крепление изолятора достигается завальцовкой верхнего края
корпуса.
Шестигранная часть корпуса изготовляется под ключ от 20
до 26 мм (табл. 8). Шестигранная часть ниппеля имеет размер
под ключ от 14 до 22 леи (табл. 8.) Для сохранения герметич-
ности свечи необходимо, чтобы тепловой коэфициент расшире-
ния корпуса и изолятора был одинаков. Для предохранения от
коррозии корпус и ниппель свечи кадмируются, оксидируются,
хромируются или подвергаются паркеризации (чернению).
Резьба к о рп у с а для завинчивания в головку цилиндра
имеет нормализованный диаметр и шаг нарезки. В СССР и
в европейских странах стандартизованы свечи с метрической
резьбой М 18X1,5 диаметр 18 мм и шаг 1,5. На американских
моторах нормально применяется для свечей дюймовая резьба.
В последнее время для уменьшения веса и габарита свечей,
а также для их лучшего охлаждения, стали применять свечи диа-
метром^резьбы корпуса 14 м.м и шагом — 1,25 мм (мотор „Мер-
79
к
эД
3
СЧ Э— сч см
« 3
сч S (Т>
vcw
еник'ТГ
□оссоососооооосо
<и »
а
a s
Технические данные свечей
ч
ч
'1ЭА.ПОГ
иизиедо
со *4
° со со
89
Эти свечи, как показали испытания, имея маленькую массу, быстрее
достигают нормальной температуры (теплового баланса) и перено-
сят изменение температуры в цилиндре в более широких пределах,
чем 18 мм. Поэтому эти свечи являются более универсальными и
могут применяться как на форсированных, так и на маломощных
двигателях. Такие свечи, благодаря их небольшим размерам, осо-
бенно пригодны для двигателей с воздушным охлаждением.
Расположение свечей в камере сгорания дви-
гателя. Весьма существенное влияние на работу мотора ока-
зывает положение свечи в цилиндре, так как от него зависят во
многом калильные свойства последней. Не касаясь вопроса распо-
ложения свечи в цилиндре вообще, так как место свечи б головке
цилиндра представляется конструкцией двигателя, заметим, что
если часть корпуса свечи выступает внутрь цилиндра (фиг. 49 а), то
она раскаляется и может привести к появлению преждевременных
Фиг. 49. Расположение свечей в камере сгорания двигателя
вспышек. Если ввернутая часть корпуса свечи сидит слишком глу-
боко в свечном отверстии (фиг. 49 б), зажигание становится нена-
дежным, так как часть свечного отверстия заполняется остаточными
газами, которые, особенно при быстроходном двигателе, не успевают
оттуда выйти. В этом случае свеча не будет омываться свежей
смесью, вследствие чего возникает перебой в зажигании. Недовер-
нутая свеча вследствие своей низкой температуры опасна также тем,
что она неспособна к самоочищению, поэтому быстро загрязняется
и покрывается нагаром (копотью).
Правильное положение свечи в гнезде будет такое, когда ввер-
нутая свеча имеет нижний срез на одном уровне с внутренней по-
верхностью камеры сгорания (фиг. 49 в).
Не рекомендуется регулировать положение свечи в свечном
отверстии, применяя прокладки, так как назначение этих прокладок,
обыкновенно одной, служит исключительно для уплотнения.
Резьбу свечи перед постановкой на двигатель во избежание
пригорания необходимо покрывать графитовой смазкой.
Длина ввернутой части корпуса свечи различна и обычно состав-
ляет 12; 12,5; 14 и 20 мм.
6 Баграмов и Стародубцев
81
§ 12. Конструкция свечей со слюдяными изоляторами
Свеча типа ЭС-Х (фиг. 48) по своей конструкции относится к све-
чам со свободным ниппелем. Она состоит из стального стержня 8,
’ в нижний конец которого запрессован центральный электрод 9 из
хромированного никеля. Стержень окружен слюдяной трубочкой 4
из первосортной листовой слюды «флогопита». Поверх этой трубочки
надеты слюдяные шайбы 3 из «мусковита» — слюда более низкого
качества. В средней части слюдяные шайбы имеют больший размер,
образуя заплечик. Набранный изолятор пропитывается глифталевым
лаком и прессуется контактной головкой 1, которая, упираясь
в железную шайбу 2, плотно прижимает слюдяные шайбы к нижней
головке стержня. После этого свеча подвергается механической об-
работке и сушке под вакуумом. Собранный изолятор вставляется
в корпус 11 и крепится ниппелем 5. При установке изолятора в кор-
пус под заплечик его устанавливается медная прокладка 7, обеспе-
чивающая хорошее уплотнение и отвод тепла от изолятора. Сверху
на заплечик изолятора надеваются две латунные шайбы 6, предо-
храняющие слюду от разрушения при завинчивании ниппеля.
Свеча ЭС-Х имеет два боковых электрода 10 из никелево-мар-
ганцевой проволоки. Недостатком подобной конструкции является
то, что уширенная часть изолятора при частой разборке и сборке
свечи постепенно разрушается. Приведенная на фиг. 50 свеча типа
ЭС-ЭХ отличается от описанной конструкции тем, что она экрани-
рована.
Авиационная свеча типа АС-180 (фиг. 51) предназначена для ма -
ломощного двигателя и сконструирована взамен свечи типа ЭС-Х.
Она относится к разборным, неэкранированным свечам со связанным
ниппелем. Свеча типа АС-180, состоит из двух основных частей:
корпуса и сердечника с ниппелем. Сердечник свечи состоит из
стержня, изолированного от ниппеля слюдяной трубкой и слюдяных
шайб нижнего и верхнего конуса.
Все детали прочно закреплены развальцовкой стержня на кон-
тактной головке. Герметичность сердечника обеспечивается латун-
ной втулкой, обжимающей слюдяную трубку, и пропиткой специаль-
ным лаком. Свеча имеет два боковых электрода из никелевой про-
волоки, которые запрессованы в корпус и припаяны медью. Свеча
типа АС-170 (фиг. 52) отличается от описанной конструкции лишь
тем, что она экранирована.
Характеристики свечей ЭС-Х, ЭС-ЭХ, АС-180 и АС-170, уста-
навливаемых на моторе М-11, даны в табл. 8.
На фиг. 53 показана свеча типа ЭМГ, двигателя М-85. Конст-
руктивное отличие ее от свечи типа МГ (фиг. 39) состоит в том, что
она экранирована. Корпус свечи снабжен четырьмя боковыми элек-
тродами, выштампованными заодно из никеля, и припаянными к
нему медью. К стальному стержню (в отличие от вышерассмотрен-
ных конструкций) приварен Центральный электрод из нержавеющей
стали. Результаты испытании показали, что замена никеля нержа-
веющей сталью снижает выгорание электрода.
82
Условия нагрева свечи меняются в зависимости от режима ра-
боты двигателя. Поэтому свеча, подобранная для режима макси-
мальной мощности и максимальных оборотов, будет недостаточно
нагрета при работе двигателя на малых оборотах. Задача поддер-
жания постоянной температуры в свечах разрешается обычно путем
создания специальной конструкции, так как в обычных конструк-
циях это трудно достижимо. Конструктивные особенности этих све-
•Фиг. 50. Экранированная свеча
типа ЭС-ЭХ:
7—проводник высокого напря-
жения; 2—гайка крепления;
-5—гибкий алюминиевый шланг;
1—внешний экран; 5—контакт
проводника с головкой свечц
чей заключаются в том, что стержень в них делается из двух частей
На фиг. 54 приведена свеча типа СВ-19 отечественного производ-
ства. Она относится к типу разборных, экранированных свечей со
слюдяной изоляцией и предназначена для работы на высокофорси-
рованных двигателях.
Стержень свечи состоит из трех деталей: центрального элек-
трода 13, изготовленного из нержавеющей стали, стержня 6 из
обычной конструкционной стали и медной трубки 12. Место сварки
стержня с центральным электродом вынесено из камеры сгорания,
чтобы обеспечить механическую прочность его. Свеча СВ-19 имеет
большой диапазон работы на двигателе. Это обеспечивается харак-
теристикой нержавеющей аустенитовой стали, у которой с увеличе-
нием температуры возрастает теплопроводность. Поэтому темпера-
тура свечи на всех режимах остается, сравнительно, постоянной.
Свечи подобного типа называются изотермическими.
6*
83
Свеча СВ-20 по своей конструкции идентична свече СВ-19. Осо-
бенностью конструкции является применение латуни в качестве ма-
териала для втулки 7, вместо стали. Кроме того, укорочен комплект
Фиг. 53. Свеча типа ЭМГ:
1—ни и пел ь; 2— стержень с цен-
тральным электродом; 3— тру-
бка изоляционная; 4—конус
нижний; 5— втулка латунная;
6—конус верхний; 7—головка
контактная; 8—экран; S— слю-
дяная трубка экрана; 10— коль-
цо экрана; 11— шайба медная;
12— корпус; 13—боковой элек-
трод
Гфиг. 54. Свеча типа СВ-19:
7—кольцо экрана; 2— экран;
3—слюдяная трубка экрана;.
4—головка контактная;<5— ком-
плект слюдяных шайб верхней
части изолятора; 6— стержень;
7—ниппель (стальной); 8— коль-
цо уплотнительное; 9—корпус;
10— комплект слюдяных шайб
нижней части изолятора; 11—
трубка изоляционная;/#-труб-
ка медная; 13—головка цен-
трального электрода; 14—элек-
трод боковой
слюдяных шайб нижнего конуса на 2 мм. Указанные изменения де-
лают свечу' СВ-20, по своей тепловой характеристике, более холод-
ной по сравнению с СВ-19.
Изотермическая свеча фирмы «Фимаг» представлена на фиг. 55.
Теплоотдача этой свечи меняется при изменении температуры.
Внутри пустотелого стержня помещены два других стержня из ма-
териала высокой теплопроводности и большим коэфициентом тепло-
вого расширения. Один из стержней приварен к центральному элек-
троду, а другой — к головке. Между стержнями имеется небольшой.
84
БПОлне определенный зазор. При работе двигателя на малых
оборотах, когда температура свечи мала, тепло от нижней части
свечи отводится по пустотелому стержню. На больших оборотах,
гспедствие общего повышения температуры свечи, внутренние
стержни от линейного расширения соприкасаются, и благодаря этому
теплоотвод значительно увеличивается. Изготовление таких свечей
затрудняется необходимостью точного
установления зазора между составными
частями стержня.
На фиг. 56 приведена свеча отечествен-
ного производства типа ВГ-2, мотора ВК-
105. Свеча состоит из трех основных ча-
стей: сердечника с ниппелем, корпуса и
экрана. Сердечник с ниппелем собирается
следующим образом: на стальной стер-
жень 13 с приваренным к нему централь-
ным электродом 15 из нержавеющей
стали плотно наматывают слюдяную
трубочку 12. Затем на трубочку наде-
вают пабор слюдяных шайб нижнего
конуса (нижняя часть изолятора) 11 и
ниппель 7. В собранный стержень с набо
ром слюдяных шайб и ниппелем надевают
латунную уплотнительную втулку 8 и
стальную обжимающую втулку 6. Под
эти втулки кладут небольшое количество
изоляционной мастики; стальную втулку
запрессовывают. Таким образом обеспе-
чивается механическая прочность, жест-
кость конструкции и герметичность свечи. После запрессовки
нижнего конуса на выступающий из ниппеля конец стержня наде-
вают набор слюдяного верхнего конуса 5 и контактную головку 4.
Верхнюю часть стержня развальцовывают при одновременном силь-
ном сжатии шайб верхней и нижней частей изолятора. Перед раз-
вальцовкой под комплект верхнего конуса и контактную головку
также кладут некоторое количество мастики.
После перечисленных операций собранный сердечник с ниппелем
подвергают механической обработке, пропитке глифталевым лаком
я сушке.
Корпус свечи 10 снабжен двумя боковыми электродами из нике-
левой стали, припаянными к нему медью и резьбой для ввертывания
в него ниппеля с сердечником и экрана 2.
Окончательную сборку свечи производят в следующем порядке
(фиг. 56). В корпус вкладывают уплотнительное медное кольцо 9, а
затем ввертывают сердечник свечи. После этого производят регули-
ровку зазоров между центральным и боковыми электродами. Затем
в верхнюю часть экрана вставляют латунное защитное кольцо 1 и
завальцовывается в экран.
85
Внутренняя поверхность экрана изолируется листовой слюдой
после чего экран навертывают на верхнюю часть ниппеля и заваль-
Фиг. 57.
Свеча типа ВГ-12:
Фиг. 58.
Свеча типа ВГ-27:
Фиг. 56.
Свеча типа ВГ-2:
J—кольцо экрана; 2— эк-
ран; 3—изоляция экрана,
слюдяная; 4—головка
контактная; 5—комплект
слюдяных шайб верхней
части изолятора; 6—
стальная обжимающая
втулка; 7—ниппель; 8—
латунная уплотнительная
втулка; 9— медная шайба;
10— корпус; 11—комплект
слюдяных шайб нижней
части изолятора; 12—
трубка изоляционная;
13—стержень; /4—боко-
вой электрод; 15—цен-
тральный электрод
1—изоляция экрана, слю-
дяная; 2— головка кон-
тактная;,?—верхняя часть
изолятора (слюдяная);
4—трубка изоляционная;
5—экран; б—стальная
обжимающая втулка; 7—
уплотнительное кольцо
(в партиях последнего
выпуска не ставится);
8—ниппель; 9— латунная
уплотнительная втулка;
10—прокладочная шайба;
//—корпус; 12— централь-
ный стержень; 13— ниж-
ний изоляционный конус;
14 — боковой электрод;
15—центральный элек-
трод
1—кольцо экрана; 2— эк-
ран; 3— изоляция экрана,
слюдяная; 4—головка
контактная; 5—верхняя
часть изолятора (слюдя-
ная); 6—втулка конус-
ная стальная; 7—нип-
пель; S’—втулка конусная
латунная; 9- кольцо уп-
лотнительное; 10—кор-
пус; 11—нижняя часть,
изолятора (слюдяная);
12—трубка изоляцион-
ная (слюдяная); 13—стер-
жень; 14—электрод бо-
ковой; 15—головка цен-
трального электрода
цовывают, во избежание сам/отворачивания экрана. Экран в верх
ней своей части снабжен резьбой для привертывания угольника.
Для того чтобы тепловую характеристику' свечи сделать по воз-
Ложности холодной, в свече ВГ-2 предельно уменьшена восприни-
86
Ниппель
Фиг. 59. Свеча типа АС-130
Экран
Корпус
ма1Ощая поверхность нижнего конуса изолятора (высота конуса
7 мм)', камера свечи уменьшена до минимальных размеров.
Боковые и центральный электроды имеют форму сферы, что уве-
личивает срок службы свечи без регулировки зазора и облегчает
регулировку в эксплоатации.
С целью продува искровых промежутков между электродами они
вынесены за пределы корпуса.
На фиг. 57 представлена конструкция свечи, типа ВГ-12, мотора
ЛШ-82. Свеча ВГ-12 по тепловой характеристике близка к свече
ВГ-2, но несколько более горячая. Высотность ее увеличена по срав-
нению с ВГ-2 за счет удлинения верхней части изолятора и экрана.
Ввертная часть удлинена
для ввода электродов све-
чи глубже внутрь головки
цилиндра, 'Т. е. ближе к
зеркалу цилиндра, что по-
вышает мощность двига-
телей с толстой стенкой
головки цилиндра.
Число боковых элект-
родов увеличено до трех.
Конструктивно ВГ-12 в
основном не отличается
от ВГ-2. В изоляторе так-
же сохранены все основ-
ные размеры, и только
высота верхней части уве-
личена с 15 мм до 20 мм.
Ниппель изолятора резь-
бы не имеет. Изолятор
вставлен в корпус на
скользящей посадке и за-
креплен при помощи экра-
на, ввертываемого в кор-
пус. При завертывании
экран зажимает в корпусе
ниппель, который для этой
цели имеет опорный поясок. Уплотнение свечи достигается нажимом
второго уступа ниппеля на уплотнительное медное кольцо.
Свеча типа ВГ-27 (фиг. 58) устанавливается па моторах: АМ-38
(вместо свечи типа СВ-20), АШ-82 и М-88.
Конструкция свечи ВГ-27 аналогична свече ВГ-12, за исключе-
нием нижней ее части. Камера свечи увеличена на 16% по сравнению
со свечей ВГ-12 для лучшего самоочищения от продуктов сгорания,
что обеспечивает устойчивую работу двигателя на малых оборотах
и при повышенном расходе масла (но не выше 12 г/л с. час.). Набор
слюдяных шайб нижнего конуса сделан 11 мм вместо 7 мм, что дало
возможность увеличить температуру нижнего конуса изолятора и
Кольцо
уплотнит
наружи
Кольцо уплот-
нит. Внутр
боновой
Электрой
87
избежать сильного отложения продуктов сгорания (углерода) на
изоляторе свечи.
В настоящее время на моторах типов АШ-82 и АШ-62 устанав-
ливаются свечи АС-130 (фиг. 59), конструкция которых аналогична
В ио
со сторону электлоОоб
Пид со стороны
электродов
с изолл
и ей Вебере.
Фиг. 60. Свеча типа АС-132
изолятор
В сборе.
Корпус
в сборе
Кольцо уплотнит,
наружное
Центральный
тержень
бльцо уплотнит
Внутреннее.
Медная втулка
Фиг. 61. Свеча типа АС-142
ВГ-12 и ВГ-27. Отличается от последних улучшенными путями
теплоотвода от нижней части изолятора и повышенными электриче-
скими качествами экрана. Длина набора шайб нижнего конуса
9 мм, диаметр центрального стержня 4,5 мм. (ВГ-2, ВГ-12, ВГ-27
4 мм).
На фиг. 60 показана свеча типа АС-132. В отличие от свечи типа
АС-130 она имеет стержень по типу свечей СВ с медной трубкой
(фиг. 54). В тепловом отношении по сравнению со свечами ВГ-12
ВГ-27 более холодная.
Конструкция свечи типа АС-142 представлена на фиг. 61.
В табл. 8 приведены характеристики авиационных свечей.
§ 13. Конструкции свечей с керамическими изоляторами
На фиг. 62 приведена свеча типа С//-06 отечественного произ-
водства. Она относится к типу разборных экранированных свечей
с керамическим изолятором, из кристаллоконда
(AlaOs—88,34%, SiOa—8,11%, СаО-1,44%, MgO-1,63%,
Fe2Os—0,36% и Na2O + K2O-0,13%),
88
ентрального электрода и слюдяной изоляцией экрана. Свеча со-
стоит из следующих частей: 1) сердечника (изолятор с централь-
ным электродом); 2) корпуса свечи; 3) экрана-ниппеля; 4) деталей
сборки и монтажа. Сердечник свечи состоит из: а) керамического
изолятора; б) центрального электрода — стального стержня, с
приваренным (контактная сварка) к нему собственно никелевым
центральным электродом. * *
Центральный электрод имеет специальную резьбу для закреп-
ления его в изоляторе, накатку для центровки и контактную го-
Слюдяная изоля-,
ция экрана
Шайво
алюминиевая
» Экран-ниппель
еристалокондо-
•>ый изолятор
Указанные. I
поверхности
покрыты oepfy
ной эмалью '
Электрод
боковой -
Фиг. 62. Свеча типа СД-06
~г. Корпус
J.iexnipud централь
нот
Кольцо ураднц/пгль'
ное стильное
I Кольцо уплотнит
стальное
Шзолятор В сборе
Кольцо
!— ник целевое
Кольцо уплоепни-
'3~гпёльноё медное
Шайба медная
ловку с выточкой. Пос
педняя является поса-
дочным местом для
контактной пружины,
при помощи которой
обеспечивается посто-
янный контакт с прово-
дом высокого напряже-
ния от магнето.
Прочное механиче-
ское и газонепроницае-
мое соединение изоля-
тора с центральным
электродом достигается
армированием послед-
него в изоляторе на
специальном термоце-
менте и завальцовкой
алюминиевой уплотни-
тельной шайбы между
изолятором и контакт-
ной головкой
рода.
Корпус свечи
нен из стали. К
(трехэлектродный) никелевый боковой электрод.
Экран состоит из стального пустотелого цилиндра, составляю-
щий одно целое с ниппелем, внутри которого находится слюдяная
.'изоляционная трубка, закрепленная в экране латунным кольцом.
К деталям сборки и монтажа относятся: наружное и внутреннее
элект-
выпол-
корпусу
припаян красной медью трехлепестковый
уплотнительные кольца, опорное стальное кольцо, уравнительное
стальное кольцо, промежуточная шайба.
Указанные детали служат для уплотнения соединений свечи со
свечной втулкой (гнездом) мотора, а также сердечника с корпусом
свечи. Кроме того эти детали обеспечивают эластичную посадку
сердечника в корпусе и компенсацию тепловых расширений при ее
нагреве в работе.
Свеча типа СД-07 (фиг. 63) является дальнейшим развитием'
свечи СД-06.
89
Центральный электрод свечи, в отличие от СД-06, состоит из
трех частей- собственно центрального электрода из никеля, мед-
ного теплоотводного стержня и стального стержня с контактной
головкой. Все детали центрального электрода соединены между
собой посредством пайки серебряным припоем
На фиг. 64 показана конструкция свечи типа АП-142. По своей
конструкции она является неразборной (хотя имеется съемный эк-
Экран 6 сборе
Фиг. 63. Свеча типа СД-07
'^изолятор 6
сборе
Корпус в сборе
I УровнителысоЁ
кольцо.
ольцо медное
ольцо уплотнит
наружное
Кольцо уплотнит.
Кольцо уплотнит
внутренней
б К162
Прокладка
Пр ок под кер
'теднор
Корпус
Прокладке
Фиг. 6-1. Свеча типа АК-142?
изолятор
Ниппели
ран), экранированный со смешанной изоляцией: керамическая изо
ляция центрального электрода и слюдяная—экрана.
Свеча АК-142 состоит из: 1) сердечника в сборе, 2) корпуса
в сборе, 3) экрана в сборе.
Сердечник в сборе состоит из:
а) керамического изолятора;
б) центрального электрода (стальной стержень с приваренным к
нему собственно никелевого электрода),
в) уплотнительной шайбы.
Соединение центрального электрода с изолятором осущест-
вляется посредством резьбового устройства. Герметичность сочле
нения центрального Электрода с изолятором достигается арми*
рованием электрода в изоляторе и развальцовкой уплотнительной
шайбы, установленной под контактную головку.
Корпус в сборе состоит из собственно корпуса и впаянного
в него одного бокового электрода.
Экран в сборе аналогичен экрану свечей СД-06 и СД-07.
90
§ 14 Иностранные авиационные свечи
На фиг. 65 приведена свеча BQ-LS-321, применяемая на аме-
риканских моторах Аллисон V-1710-E-4. По своей конструкции
эта свеча относится к типу разборных экранированных авиацион-
ных свечей. Свеча разбирается на две основные части: корпус 1
и изолятор с экраном 2. Герметичное соединение этих двух частей
осуществляется с помощью резьбы и уплотнительного кольца 3.
Корпус свечи 7, изготовленный из стали, имеет в своей ввертной
части четыре боковых электрода 4, изготовленных из тугоплав-
кого металла. Диаметр резьбы ввертной части корпуса 18 мм. ра-
бочий зазор между электродами 0,3 мм. (0,012 дм).
Изолятор свечи состоит из центрального электрода 5, изолиро-
ванного от корпуса слюдяной трубочкой 6, слюдяным конусом 7
и цилиндром из слюдяных шайб 8, и медной втулки 9. Благодаря
большой поверхности соприкосновения втулки с изоляцией цен-
трального электрода и экраном, тепловой поток легко передается
из рабочего пространства свечи и ее горячих частей к более хо-
лодным частям. Аналогичную задачу, т. е. отвод тепла от рабо-
чей части свечи, выполняет медное заполнение 10 стержня цен-
трального электрода. В верхней части стержня имеется разваль-
цовка, служащая для закрепления нажимного кольца 11 и играю-
щая роль контактной головки св'ечи при присоединении к ней
провода от магнето.
Экран свечи изготовляется из стали и имеет во внутренней
части слюдяную изоляцию 12, а снаружи — две нарезки: ниж-
нюю — для присоединения к корпусу, верхнюю — для укрепления
контактного устройства провода от магнето.
На фиг. 66 показана конструкция свечи «Чемпион» типа G-34-S,
применяемая на моторах Аллисон V-1710-93.
Технические данные свечи приведены в таблице 8.
Свеча относится к типу неразборных экранированных свечей
с керамическим изолятором 1, стержня центрального электрода 2,
и экрана корпуса 3. Уплотнение стержня центрального электрода,
и изолятора корпуса осуществляется при помощи специального
цементного раствора 4, силлиманита 5 и асбестовой прокладки 6.
Изоляторы укреплены в корпусе развальцовкой его верхнего
торца, зажимающего изоляторы при помощи силлиманитового уп-
лотнения и двух прокладок, компенсирующих своим удлинением
и упругостью малое расширение материала.
Свеча типа AC-LS-85 (фиг. 67) американского мотора Райт-Цик-
лон относится к типу разборных экранированных авиационных све-
чей. Свеча состоит из четырех основных частей: корпуса 1, -цент-
рального электрода 2 с изоляцией 3, экрана 4 и фарфорового (ке-
рамического) цилиндра 5.
Изготовленный из стали корпус свечи имеет в нижней части
три боковых электрода 6, изготовленных из тугоплавкого металла
91
Эти электроды расположены по окружности под углом 120° друг
к другу.
Корпус имеет две нарезки: нижнюю, служащую для ввертывания
свечи в цилиндр мотора, и внутреннюю — для присоединения к
экрану.
Центральный электрод состоит из двух 1частей, соединенных'
между собой посредством медноугольного порошка. Нижняя часть
Фиг. 66.
Сьеча типа C-34-S:
1—керамический изоля-
тор; 2—стержень; 3— кор-
пус; 4—специальный це-
ментный раствор; 5—
силлиманит; в—асбесто-
вая прокладка
Фиг. 67.
Свеча типа AC-LS-85:
1—корпус; 2—централь-
ный электрод: 3—изоля-
ция; 4—экран; 5—фар-
форовый цилиндр; 6- бо-
ковой электрод; 7—уп-
лотнительное кольцо; 8—
уплотнительное кольцо;
9—уплотнительное коль-
цо; 10—пружинное холь-
цо
Фиг <?5
Свеча типа BG-LS-321;
1—корпус; 2—изолятор
с экраном; 3—уплотни-
тельное кольцо; 4—бо-
ковой электрод 5—цен-
тральный электрод; 6—
трубка изоляционная,
слюдяная; 7—конус слю-
дяной; 8— цилиндр из
-слюдяных шайб; 9— мед-
ная втулка; 10— медное
заполнение стержня;
И—головка контактная;
12—слюдяная изоляция
электрода изготовлена из тугоплавкого металла, а верхняя из стали
и имеет развальцовку для закрепления контактной шайбы (головки).
Изоляция центрального электрода 3 — керамическая, обладающая
высокими диэлектрическими и механическими качествами. Отвод
тепла от рабочего пространства свечи и изоляции центрального
02
электрода осуществляется с помощью колец 7, 8 и 9, которые яв-
ляются уплотнительными, обеспечивая одновременно герметичность
соединений свечи.
Узкое сечение теплоотводящих путей и длинная ввертная часть
корпуса делают свечу горячей при работе на двигателе.
Экран свечи 4 изготовлен из стали и представляет собой т( убку,
имеющую в нижней части нарезку для присоединения к корпусу,
а в верхней — нарезку для присоединения контактной системы кол
лектора проводов от магнето. Изоляция экрана изготовлена из
керамики в виде цилиндра, укрепленного во внутренней части эк-
рана с помощью двух пружинных колец /0,’ что позволяет легко
заменить изоляцию экрана в случае ее повреждения.
Рабочий зазор свечи — 0,38 мм (0,015 дм). Диаметр резьбы
ввертной части корпуса 18 мм.
На фиг. 68 приведена свеча английской фирмы «Лодж» тип,а
RS-5 двигателя «Мерлин XX». По своей конструкции свеча отно-
сится к типу разборных экранированных авиационных свечей с ке-
рамическим изолятором стержня центрального электрода и слю-
дяной изоляцией экрана.
Свеча RS-5 состоит из трех основных частей: корпуса 1, стержня
центрального электрода 2, с изоляцией 3 и экрана свечи 4.
Корпус свечи стальной, имеет две нарезки, из которых одна
служит для ввертывания свечи в цилиндр, а другая — для присо-
единения экрана. На конце ввертной части корпуса укреплены боко-
вые электроды 5, изготовленные из никелевого сплава. Эти элек-
троды расположены параллельно касательной к центральному элек-
троду и отстоят друг от друга на 120°; Стержень центрального
электрода с изоляцией в сборе состоит из собственно центрального
электрода 2, изготовленного из платинового сплава; нижней части
6, изготовленной из серебра; верхней части 7—из стали; электро-
проводящего проводника, обеспечивающего надежный контакт
между отдельными частями стержня центрального электрода; кон-
тактной пружины 8; контактного винта 9, укрепленного в изоляции
на резьбе; медной шайбы 10, играющей роль уплотнительного коль-
ца и предохраняющей верхнюю часть изоляции 3 от разрушения
при завертывании винта.
Для обеспечения газонепроницаемости, между стержнем цен-
трального электрода и изолятором, введено уплотнение И.
Экран свечи изготовляется из стали; в нижней части он имеет
резьбу и шестигранник для ввертывания в корпус свечи, а в верхней-
части резьбу для укрепления гайки контактного устройства кол-
лектора. Для предотвращения отворачивания гайки контактного
устройства служит шлйцевой венчик 12 на экране, в шлицы кото-
рого входят тормозящие пружины гайки. Изоляция экрана 13 из-
готовляется из слюдяных листков, общая толщина которых равна
М.5 мм. Для предохранения торца изоляции от разрушения при за-
вертывании и отворачивании контактного устройства верхний торец
экрана завальцован внутрь. Отвод тепла от изоляции стер-
S3
жня центрального электрода и рабочего пространства свечи осу-
ществляется через никелевую прокладку 7^, которая является так-
же уплотняющей, и медную прокладку 15. Диаметр резьбы вверт-
ной части корпуса свечи 14 мм. Ра-
бочий зазор между электродами
0,3 мм (0,012 дм).
Особенностью данной свечи яв-
ляется применение омического со-
Фиг. 68. Свеча типа RS-5:
1—корпус; 2-центральный
электрод из платинового спла-
ва; 3—изоляция керамическая;
4—экран; 5—боковой электрод
никелевый; 6—нижняя часть
стержня (серебро); 7—верхняя
часть стержня (сталь); 8— кон-
тактная пружина; Р—контакт-
ный винт; 10—медная шайба;
11—специальное уплотнение;
12— шлицевой венчик; 73-изо-
ляция экрана (слюдяная); 14—
никелевая прокладка; 15—мед-
Фиг. 69; Свеча типа RZ-4R:
1—центральный электрод из
платинового сплава; 2—спе-
циальное уплотнение, 3—уголь-
ное сопротивление; 4—керами-
ческий изолятор; 5—экран;
6—медная втулка; 7—изолятор
экрана (слюдяной); 8—сереб-
ная прокладка
ряная втулка
противления, введенного в контактное устройство (угольник) све-
чи с целью регулирования интенсивности искры и предупреждения
таким образом быстрого разъедания (эрозии) электродов.
Эти свечи весьма надежны в эксплоатации и работают, не требуя
регулировки, зазора между электродами, в течение 100 часов.
Данные свечи приведены в табл. 8.
На фиг. 34. приведена конструкция свечи фирмы «Лодж» типа
RS-14R. Она так же, как и свеча типа RS-5, относится к типу раз-
борных экранированных свечей с керамическим изолятором стер-
жня центрального электрода и слюдяной изоляцией экрана..
94
Боковые и центральные электроды свечи RS-14R выполнены
из платинового сплава. В изолятор вставлен стержень из серебра
я введено угольное сопротивление. Между стержнем и изолятором
введено стеклянное уплотнение.
Свеча фирмы АС типа RZ-4 R (фиг. 69) применяется на англий-
•ких моторах «Геркулес» XI. Она имеет такую же изоляцию, как и
свечи RS-5 и RS-14R.
Рабочая часть центрального электрода 1 изготовлена в виде
шести выступающих проволок из платинового сплава и соединена
с ним серебряным припоем, над которым имеется слои порошка «га-
зового уплотнения» 2. В изолятор введено угольное сопротивление 3
порядка 2000 ом для уменьшения эрозии, путем ограничения раз-
рядного тока. Керамический изолятор 4 притянут к корпусу свечи
экраном 5, ввернутым в йего через компенсирующую медную
втулку 6.
Экран имеет внутри изолятор 7, выполненный в виде слюдяной
втулки. Для лучшего охлаждения корпуса предусмотрена специаль-
ная оребренная втулка 8. Диаметр резьбы ввертной части кор-
пуса 14 мм.
§ 15. Испытание свечей
Испытание авиационных свечей имеет целью определить пригод-
ность их к эксплоатации и выявить неисправности.
Обнаружение дефектов свечей может производиться и непосред-
ственно на двигателе, хотя эта задача является весьма сложной и
требует специальной аппаратуры. В большинстве случаев проверка
свечей производится независимо от' мотора, причем стараются при
проверке создать условия по возможности близкие к рабочим.
Прибор для испытания свечей СКП-37
Прибор для испытания авиационных свечей в основном состоит
жз камеры, в которую ввинчиьаются испытуемые свечи, поршневого
насоса, при помощи которого' в камере создается требуемое давле
ние, контролируемое манометром, контрольного разрядника с регу-
лируемым искровым промежутком и пускового магнето или бобины.
На фиг. 70 изображен прибор СКП-37 отечественного производ-
ства для испытания свечей.
В этом приборе в нижней его части имеется небольшая камера с
•отверстиями, в которые могут быть ввернуты испытуемые свечи 3.
Через смотровые окна 9 на передней крышке прибора, при помощи
наклонных зеркал, наблюдают за искрообразованием1 на электродах
свечей. В левой стороне прибора помещен поршневой (воздушный)
насос для создания давления воздуха в камере, а в середине перед-
ней крышки — манометр 8, показывающий давление воздуха в ка-
меое.
95
В правой стороне прибора находится пусковое магнето для соз-
дания высокого напряжения при испытании свечей. Изолированный
Фиг. 70. Прибор для испытания свечей СКП-37:
1—переключатель бабины и магнето; 2—руко-
ятка воздушного насоса; 3— испытуемые све-
чи: 4—смотровое окно; 5— искровой промежу-
ток разрядника; 6—ручка для вращения ма-
гнето; 7—кнопка включения бабины; 8— ма-
нометр; 9—смотровое окно; 10—вывод высо-
кого напряжения
провод в экранирующем
шланге, при помощи спе-
циального наконечника,
подводит ток от магнето к
испытуемым свечам. Для
ограничения напряжения
пускового магнето, парал-
лельно испытуемым све-
чам включен контрольный
игольчатый разрядник.
Свечи в прибор необ-
ходимо ввертывать с не -
большим усилием при по-
мощи торцевого ключа-
без рычага и без уплотни-
тельных колец, так как
резиновая прокладка,
вмонтированная в прибор,
обеспечивает герметич-
ность посадки свечи.
Разрядник должен быть
предельно раздвинут (на
15 мм), так как при высо-
ких испытательных дав-
лениях часто искра про-
скакивает в разряднике,
что создает перебои в искрообразовании на электродах свечей.
Для производства испытания прибор целесообразно прикрепить
к стене.
Испытание свечей на искрообразование
Испытуемые свечи ввертываются в камеру прибора, в которой
создается соответствующее давление для каждого типа свечи, руко-
водствуясь данными, приведенными в табл. 8. После этого к контакт-
ной головке свечи присоединяется провод высокого напряжения от
пускового магнето.
Вращая рукоятку магнето (со скоростью 150—200 об I мин), наб-
людают через смотровое окно ва искрообразованием между цент-
ральным и боковыми электродами свечи. При исправной свече дол-
жно наблюдаться непрерывное искрообразование и перебегание
искры по всем электродам свечи. Если на одном из боковых элект-
родов искра совершенно не появляется, то этот электрод необходимо
отрегулировать. При испытании не должны иметь место разряды
с головки свечи на край экрана (на латунное кольцо). Разряды эти
определяются на слух по резкому характерному потрескиванию
<6
внутри экрана. Если между электродами свечи в течение 0,5 мин,
искра появляется бесперебойно и не наблюдается разряда по экра-
ну, то свеча считается исправной. Свеча неисправна, если при ука-
занном давлении и правильно установленном зазоре между электро-
дами совершенно нет искры, или она появляется изредка. Если такая
свеча была тщательно очищена и нагар на изоляторе не может слу-
жить причиной неисправности, то дефект заключается в поврежде-
нии изолятора, и свеча бракуется окончательно.
Испытание свечей на герметичность
Испытание свечей на герметичность производят на том же при-
боре СКП-37, на котором испытывают их на искрообразование. Для
испытания на герметичность необходимо отсоединить от свечи про-
вод пускового магнето и снизу к свече подводить стакан со спиртом,
так, чтобы изолятор и ниппель свечи были погружены в жидкость.
Давление в камере прибора увеличивают до 20 кг/см2 и в течение
0,5 мин наблюдают за тем, нет ли пропуска воздуха.
При этом давлении в слюдяных свечах со свободным ниппелем
(АС-170, ЭС-ЭХ и другие) не должно быть ни малейшего пропуска
воздуха, ибо в процессе экспло-
атации при разборке и сборке
свечи герметичность ее посте-
пенно снижается благодаря
расслоению опорного слюдяного
заплечика.
В слюдяных свечах со свя-
занным ниппелем (ВГ, АС-180,
АС-142 и другие) и в свечах с
керамическим изолятором допу-
скается появление отдельных
пузырьков диаметром 2—3 мм
не более чем в трех местах. Ес-
Фиг. 71. Прибор „искроуказатель си-
стемы ВЭО“:
1—стеклянная трубка; 2— фольга;ба-
келитовый корпус; 4—медная головка
ли пропуск воздуха происходит в виде непрерывной струи или более
чем в трех местах, то свеча бракуется. Предварительно необходимо
убедиться в правильности затяжки ниппеля.
Если герметичность сведи находится в пределах нормы, то свеча
считается пригодной к эксплоатации.
Проверку герметичности свечи по устойчивости показания мано-
метра производить не рекомендуется, так как пропуск воздуха мо-
жет быть не в самой свече, а в приборе (обратный клапан насоса, ре-
зиновые прокладки в свечном отверстии, ниппель для стравливания
воздуха).
Проверка работы свечи на двигателе. Вовремя
работы двигателя состояние свечи можно достаточно быстро опре-
делить (особенно когда провод к свече соединяется при помощи ша-
рового контактного устройства), не снимая свечи с работающего
мотора, путем применения искроуказателя ВЭО (фиг. 71). Он состоит
7 Ваграмов и Стародубцев
97
из стеклянной трубочки, заполненной газом-неоном; трубочка с обе-
их сторон запаяна и заключена в бакелитовый футляр, одним кон-
цом она упирается в медную головку, а другим—в пружину. Концы
стеклянной трубочки покрыты снаружи фольгой. Для определения со-
стояния свечи нужно медную головку искроуказателя присоединить
к контактной головке свечи. При нормальной работе свечи трубка
начнет ярко и регулярно светиться. Свечение наблюдают через спе-
циальное окошечко на футляре. Если свеча неисправна, то свечение
в трубке или совсем отсутствует, или едва заметно.
Приборы для проверки системы зажигания на моторе
Большая потеря времени при регулировании авиационных двига-
телей, чрезмерный расход авиационных свечей, необходимость конт-
роля работы цилиндров двигателя на самолете давно поставили
вопрос о создании прибора, контролирующего работу вторичных це-
пей приборов зажигания и авиационных свечей во время работы дви-
гателя.
Эта задача до настоящего времени полностью не разрешена и
контроль работы зажигания производится примитивными способами,
не дающими удовлетворительных результатов (ощупывание цилинд-
ров рукой, применение неоновой палочки и т. п.).
Показано было (Стародубцев и Николаевский) что для контро-
ля работы авиационных свечей и вообще всей высоковольтной части
приборов зажигания может быть применен объективный метод. На
основании произведенных исследований был построен опытный обра-
зец портативного прибора для обнаружения неисправностей авиаци-
онных свечей на работающем двигателе. Применение нового ме-
тода — емкостных щипцов — с использованием амплитудного ка-
тодного вольтметра, позволило без нарушения режима работы свечи
обнаруживать характерные неисправности в ней: нагар, замаслива-
ние, отсоединение высоковольтного провода или замыкание его на
массу.
Пользование прибором даст возможность сохранять исправные
свечи на двигателе, заменяя только негодные, тогда как в современ-
ной практике выход из строя однощсвечи, из-за невозможности об-
наружить ее, ведет к замене всего ряДа свечей.
Принципиальная схема прибора изображена на фиг. 72. Прибор
представляет собой катодный амплитудный вольтметр. Применение
лампы 6Г7 позволяет осуществить детектирование переменных со-
ставляющих импульсов и измерение амплитуды их на одной лампе.
Назначение отдельных деталей схемы ясно из фиг. 72. Принцип
работы прибора заключается в следующем.
При подаче высокого напряжения на свечу, в последней происхо-
дит искровый разряд, имеющий колебательный характер.
Амплитуда колебаний напряжения на центральном электроде
свечи будет зависеть от состояния самой свечи. Замасливание цент-
рального электрода ведет к повышению амплитудного значения на-
98
пряжения. Нагар, замыкание, пробой изоляции высоковольтной про-
водки способствует уменьшению пикового значения напряжения.
Схема фиг 72 служит для измерения таких значений напряже-
ний. Выбор постоянной времени RC = 10—-15 сек обеспечивает не-
зависимость показаний прибора от оборотов двигателя.
Фиг. /2. Схема прибора для проверки системы зажигания
на двигателе
Связь прибора с центральным электродом осуществляется с по-
мощью емкостных щипцов, конструкция которых изображена на
фиг. 73.
Шиппы зажимаются поверх изоляции провода, в результате чего
получается цилиндрический конденсатор. Внешней обкладкой слу-
жат два полуцилиндра на щипцах, внутренней обкладкой служит
‘Jt
Фиг. 73. Емкостные щипцы
центральная жила высоковольтного провода, диэлектриком яв-
ляется изоляция провода.
Подключение прибора к двигателю производится путем отвинчи-
вания накидной гайки экранировки и накидки щипцов.
Шкала прибора разградуирована не в вольтах, а разделена на три
области, соответствующие случаю нагара, нормальной работы и за-
масливанию.
Питание прибора происходит от аккумуляторной батареи 24 в.
Расход тока 0,3 а.
Английские фирмы для выявления дефектов в элементах системы
зажигания предлагают иную 'конструкцию прибора (фиг. 74).
Присоединением этого прибора в первичную цепь зажигания (за-
жим катушки или выключатель магнето) и к одной из свечей зажи-
7* . 99
гания можно получить стационарную картину характеристики каж-
дой свечи и элементов системы зажигания мотора, в диапазоне
скоростей мотора от 300 до 6000 оборотов в минуту. Дефекты вслед-
ствие искровых зазоров, зазоров прерывателя, помех от конденса-
тора или короткого замыкания катушек в магнето отыскиваются об-
следованием картины, даваемой этим прибором. Прибор использует
принципы катодного осциллографа. Импульсы напряжения в пер-
вичной цепи зажигания изображаются в виде графика на экране
прибора. Каждая свеча дает искру, один раз в каждые два оборота:
(в четырехтактном двигателе), поэтому временная развертка регу-
Фиг. 74. Прибор для проверки системы зажигания при работе
двигателя
лируется так, что катодный луч наносит одну поперечную отметку
на экране за каждые два оборота коленчатого вала. В это время луч,
используя импульсы напряжения первичной цепи, вычерчивает вер-
тикальные пики, соответствующие каждой свече в порядке зажига-
ния, начиная от выбранной свечи; каж/дая катушка или магнето
представлены отдельным рядом пик, и цикл повторяется, пока мотор
работает.
В провод выбранной свечи вставлен адаптор, который может
быть выполнен в виде конденсатора малой емкости, при его помощи
отводится очень маленькая часть энергии свечи и передается через
проводник к прибору. Этот электрический импульс используется
только для того1, чтобы синхронизировать горизонтальное движение
луча катода с циклом двигателя и обеспечить, чтобы каждый ряд
пик начинался с того же цилиндра в каждом цикле, позволяя таким
образом отыскать любую свечу на графике. Таким образом, приме-
нение адаптера позволяет использовать осциллограф в р( жиме при-
лудительной синхронизации, что очень важно, так как обороты дви-
гателя при этом могут не поддерживаться постоянными
Чтобы отыскать дефекты в любой свече, катушке или распреде-
лителе необходимо знать порядок зажигания мотора.
Любой дефект где-нибудь в цепи зажигания, который влияет
на вид искры, немедленно обнаружится прибором, на экране ко-
торого произойдет изменение формы графика соответствующей
свечи, в то время как дефекты магнето или распределителя по-
влияют на весь ряд графиков.
-Фиг. 75. График типичных неисправностей системы зажигания
Изменение в форме графика обычно подсказывает природу де-
фекта, поэтому очень небольшая практика с прибором позволяет не
только находить место, но и определить природу дефекта. Напри-
мер, большой зазор свечи делает график больше по высоте,
а маленький зазор или короткое замыкание укорачивает
график.
При скорости выше определенной, слабая пружина прерывателя
магнето позволит контактам отскакивать и вибрировать, что вызо-
вет соответствующую зыбь во всех графиках. Короткое замыкание
дает ряд очень маленьких пиков на графике и т. д. Для того, что-
бы освоиться с прибором нужно изучить его на моторе, меняя за-
зоры свечей, регулируя контакты прерывателя^ снимая про-
вода свечей, и делая другие изменения в системе зажига-
101
100
ния, и наблюдая вслед за каждой операцией изменение
формы графика.
Увеличенный эскиз комплекта типичных графиков дефектов по-
казан на фиг. 75.
§16. Элементы высоковольтной цепи
Высоковольтный провод. Электрический ток высо-
кого напряжения подводится от магнето к центральному электроду
свечи по высоковольтным проводам зажигания типа ПВЛ. Жила
провода состоит из 19 скрученных медных луженых проволок, диа-
метром 0,3 мм; жила тщательно изолирована вулканизированной ре-
зиной, радиальная толщина которой составляет 2,3 мм. Для предо-
хранения изоляции от действия воды, масла и высокой температуры,
Фиг. 76. Угольник типа УЭ-04
поверх резины накладывается
оплетка из хлопчатобумажной
пряжи, покрытая сверху лаком.
Наружный диаметр провода со-
ставляет максимум 7,4 мм и ми-
нимум 6,7 мм.
Категорически воспрещается
резко изгибать провод на мо-
розе, так как в этом случае лег-
ко лопается лаковая пленка.
Угольник и контакт-
ные устройства. Во всей
системе зажигания экранировка должна быть непрерывной и иметь
надежный электрический контакт между отдельными ее элемен-
тами. В противном случае в местах неплотных соединений возмож-
но возникновение искр, ухудшающих работу рации и опасных в по-
жарном отношении.
Надежность соединения высоковольтного экранированного про-
вода со свечей обеспечивается угольником типа УЭ-04 (фиг. 76) и
контактными устройствами, либо типа КУ-01 (фиг. 77 слева), либо.
КУ-02 (фиг. 77 справа), которые^отличаются друг от друга только
по длине (табл. 9).
На фиг. 78 изображен монтаж угольника экранированной свечи..
Угольник 6 состоит из трубки, изогнутой под углом 100°; изгиб сде-
лан для предотвращения большого перегиба провода, во избежание
надлома и повреждения изоляции. На одном конце угольника закре-
плена при помощи развальцовки втулка 5 с резьбой, а другой ко-
нец — разбортован. Присоединение экранирующего шланга 2
к угольнику 6 осуществляется гайкой 1, которая своими заплечи-
ками захватывает ободок футорки 3, укрепленной на шланге.
Соединение угольника с экраном свечи осуществляется гайкой 7.
Для предохранения экранировки от попадания масла и влаги
между футоркой 3 и втулкой 5 установлена коническая резиновая
шайба 4, а между угольником и экраном свечи — плоская резиновая:
102
Фиг. 77. Контактные-устройства.»'КУ-01 и КУ-02
Фиг. 78. Монтаж угольника экранированной свечи:
1— гайка; 2— экранирующий шланг; 3— футорка; 4—резиновая шайба; 5~втулка;
{(—угольник; 7—гайка; 8— текстолитовая шайба; У—резиновая шайба; 10—кон-
тактное устройство; 11—латунная втулка; 12— контактная пружина
103
шайба 9. Для устранения возможности вдавливания контактного
устройства в угольник, установлена текстолитовая шайба 8.
Контактные устройства КУ-01 и КУ-02 10 представляют собой
полый цилиндр, выполненный из теплостойкой пластмассы, с встав-
ленной внутрь железной перемычки. В отверстии последней, укреп-
лена латунная втулка с пояском 11, служащим для закрепления кон-
тактной пружины 12.
Таблица 9
Данные контактных устройств КУ-01 и КУ-02
Тип свечи Тип КУ Размеры мм Тнп моторов
Высота Диаметры
Внутрен- ний Наруж- ный
ВГ-2 КУ-02 20 7,3 9,7 ВК-103 ВК-103А ВК-105 всех модификаций
ВГ-12 КУ-01 22 7,3 9,7 АШ-62 АШ-62 ИР АШ-63 АШ-82
ВГ-27 КУ-01 22 7,3 9,7 М-88 М 88Б АШ-82 АМ-38
АС-130 КУ-01 22 7,3 9,7 АШ-62 АШ-82
АС-170 КУ-02 20 7,3 9,7 М-11
СВ-19 КУ 01 22 7,3 9,7 АМ-37
СВ-20 КУ-01 22 7,3 9,7 AM-37
3-ЭМГ КУ-02 20 7,3 9,7 ВК-103 ВК-103А М-87А
эс-эх КУ-02 20 . 7,3 9,7 М-11
Г Л А В А IV •
ЭКСПЛОАТАЦИЯ СВЕЧЕЙ НА ДВИГАТЕЛЕ
§ 17. Монтаж свечей на двигателе
Монтаж свечей на двигателе слагается из трех этапов.
Монтаж угольников с контактными устройствами
На конец провода, вытянутого из экранирующего шланга на
130—140 мм, надевается коническая резиновая шайба (основанием
к футорке экрана провода), угольник, текстолитовая и плоская рези-
новая шайбы. Затем зачищают конец провода от изоляции на 10—
104
15 лаг При зачистке проследить, чтобы не перерезались отдельные
проводники жилы провода. Конец изоляции провода смазывается
олифой и надевается изоляционная втулка, тщательно скрутив пе-
ред этим жилы провода. При надевании необходимо следить за тем,
чтобы ни один проводничок не загнулся и не застрял в самой втулке.
Откусив жилу провода на расстоянии 5 мм от края втулки, сле-
дует распушить проводниЧки и пригнуть их к шайбе, разведя во все
стороны радиально. При этом резиновая изоляция провода должна
упираться в шайбу втулки (в перемычку). В смонтированной втулке
строго следить за тем, чтобы ни один конец проводничков не вы-
ступал за край втулки.
При монтаже свечей необходимо строго придерживаться разме-
ров изоляционной втулки согласно табл. 9.
Подготовка свечей к монтажу
Перед установкой на двигатель, свечи должны быть вынуты из
коробочек заводской упаковки и осмотрены непосредственно у са-
мого двигателя.
При осмотре следует обратить внимание на то, чтобы внутри экра-
на и в камере свечи не было посторонних предметов (остатков упа-
ковки, бумаги и т. д.). Необходимо следить за тем, чтобы медное уп-
лотнительное кольцо осталось на свече. Зазор между электродами
должен быть свободен от антикоррозийной смазки, применяемой при
консервации свечей. Производить какую-либо проверку новых све-
чей, поступающих в эксплоатацию в заводской упаковке, не следует.
В тех случаях, когда свечи имеют явные признаки неправильного
хранения (залиты водой, маслом, бензином, разрушена упаковка
и т. д.) их следует проверить на бесперебойность искрообразования
согласно техническим условиям на свечи (способ проверки свечи на
приборе смотри стр, 98). Резьбу корпуса свечи, не затрагивая элек-
троды, следует осторожно смазать тонким слоем смеси слюдяной
муки со смазочным маслом, или графитовой смазкой.
Монтаж свечи на двигателе
Свеча, подготовленная к монтажу, ввертывается от руки в свеч-
ное гнездо и затягивается при помощи специального торцевого
ключа (фиг. 79).
При затяжке воспрещается пользоваться длинными рычагами
или надставками (трубками) на нормальные — специальные ключи.
Особенность ключей, приведенных на фиг. 79, состоит в том, что
тело ключа даже при сравнительно большом перекосе не соприка-
сается с верхним концом-экрана свечи. Этим устраняется возмож-
ность расшатывания экрана, которое часто происходит при исполь-
зовании ключей другой конструкции.
Затем в экран свечи вводится контактное устройство и затяги-
вается от руки гайкой угольника. При этом нужно следить, чтобы
пружина или втулка не задирали слюду экрана.
105
Фиг. 79. Ключи для монтажа свечей типа ВГ и ЭМГ
В неэкранированных свечах типа МГ, ЭС-Х и АС-170 поверх-
ность контактной головки обточена по шару для присоединения про-
Фиг. 80. Наконечник для неэкра-
ниройанных свечей
вода, идущего от магнето, при
помощи шарового наконечника
(фиг. 80).
§ 18. Эксплоатация свечей и уход
за ними
Безотказную работу свечей необ-
ходимо проверять путем пере-
ключения работы двигателя пооче-
редно на левое, а потом на правое
магнето. Эту проверку следует про-
изводить следующим образом. Обо-
роты мотора повышают до 1700—
1800 об/мин после чего, когда мотор
достаточно прогрет и работает устой-
чиво следует лапку переключателя
перевести на цифру 1, что соответ-
ствует работе двигателя только на
одном — левом магнето.
Убедившись в нормальной рабо-
те свечей на левом магнето, лапку
переключателя перевести на цифры
14 2, с последующим повышением оборотов до номинала на одну
минуту (делается это с целью прожига свечей).
Для.проверки работы свечей на правом магнето необходимо обо-
роты двигателя довести опять до 1700—1800 об\мин и лапку пере-
ключателя поставить в положение цифры 2.
106
Нормальный перепад оборотов при переключении на одно маг-
нето указан в формуляре мотора.
При длительной работе двигателя на малых оборотах, во из-
бежание замасливания свечей, через каждые 15—20 мин. работы на»
малом газе рекомендуется повышать обороты мотора на 1—2 мин.
После продолжительной работы мотора, у свечей следует прове-
рить зазор между электродами, согласно техническим условиям.
Проверка зазоров свечи производится специальными щупами. Если'
у снятой для осмотра свечи зазор окажется больше 0,6 мм, его необ-
ходимо отрегулировать до нормальной величины 0,3—0,4 мм.
Свечи после регулировки проверяются на приборе для испытания
свечей и должны бесперебойно работать при давлениях, указанных
в табл. 8.
В случае возникновения необходимости в промывке камеры и;
электродов свечи, не следует окунать свечу в бензин, так как свеча
после этого становится непригодной к эксплоатации.
Промывка камеры производится бензином при помощи шприца
с обязательной продувкой сжатым воздухом..
В случае обнаружения сильного нагарообразования или свинцо
вистых отложений на нижней части изолятора свечи, не поддаю-
щихся устранению путем промывки, свечи следует направить для
ремонта в мастерскую. Со свечами, подлежащими ремонту, необ-
ходимо обращаться так же внимательно и бережно, как и с новыми
свечами.
Разборку свечей в эксплоатации до выработки гарантийного срока
производить запрещается.
При отказе одной из свечей наблюдается' тряска двигателя.
В этом случае необходимо прогреть мотор и. на оборотах порядка
1700—1800 сделать переключения поочередно на одно магнето. Во
время переключения необходимо следить за числом оборотов дви-
гателя, которое он развивает на каждой группе свечей,, сравнительно»
с тем числом оборотов, которое он дает на обеих группах. По пере-
паду оборотов установить какие из свечей (наружные или внутрен-
ние.) имеют дефектную свечу и заменить ее на новую.
После замены свечи работа двигателя должна быть нормальной.
Не всегда удается сразу установить, которая из свечей отказала»
в работе, или работает с перебоями, особенно, в тех случаях, когда
одновременно снимают несколько «подозрительных» свечей. По-
этому все снятые свечи должны быть проверены на жирообразова-
ние. Если при проверке свеча дает бесперебойное жирообразова-
ние при давлении не ниже 10 атмосфер, она должна быть поставлена
на мотор для дальнейшей эксплоатации.
Свечи, имеющие нормальное искрообразование при давлениях
более низких, должны быть подвергнуты регулировке зазоров до
размера 0,3 о,4 мм. Если после этого, свечи не будут удовлетвори-
тельно работать при давлении 12 кг/см2, то их следует отправить для
ремонта в мастерские
Новые свечи, установленные на двигатель, рекомендуется осмот-
реть после первых 5—10 часов эксплоатации на моторе. При этом
107
нужно проверить зазоры и убедиться, что сердечник в корпусе до-
статочно затянут и что экран не расшатался. Если выяснится, что
сердечник в корпусе не закреплен достаточно, нужно подтянуть его
специальными ключами. Если экран расшатан, свечи необходимо
снять с мотора для ремонта.
Для этого необходимо отсоединить от свечи угольник или шаро-
вый контактный наконечник и вывернуть свечу из свечного гнезда
цилиндра.
При вывертывании свечи необходимо пользоваться спе-
циальным торцовым ключом, чтобы не повредить экран у экрани-
рованных свечей и наружную часть изолятора у неэкранированных.
§ 19. Ремонт свечей
В практике эксплоатации моторов нередко наблюдается, что до-
рогостоящие свечи совершенно необоснованно признают негодными
и бракуют, между тем большинство таких свечей может быть вос-
становлено самым простым способом.
Разборка свечей. Перед разборкой свечей их необходимо
протереть ветошью, смоченной бензином, и только после этого при-
ступить к разборке. При разборке
Фиг. 81. Приспособление для сборки
и разборки свечей
свечи надо пользоваться специаль-
ными, подходящими к данному
типу свечи, приспособлениями
(фиг. 81), чтобы не повредить ее.
При разборке свечей запрещается
зажимать их в тиски, так как их
корпус легко может быть по-
врежден.
Разборка свечи заключается
в отделении изолятора, ниппеля и
корпуса друг от друга в свечах
со свободным ниппелем (АС-180,
ЭС-ЭХ и другие) и в отделении
корпуса qt ниппеля с изолятором
в свечах со связанным ниппелем
(ВГ, АС и др).
Следует тщательно сберегать
медные и латунные прокладки,
используемые при сборке свечи.
Сильно запрессованные прокладки
отделять от изолятора не сле-
дует.
Ремонт корпуса. Не-
большие повреждения резьбы выправляют, прогоняя резьбу плаш-
ками М 18 X 1>5. Эта операция производится только в том случае,
если имеются забоины, -задиры и вытяжка резьбы.
Заусенцы и небольшие вмятины граней удаляют личным напиль-
ником. Запрещается опиливать грани до размеров ниже зева ключа
под корпус.
/08
Корпус свечи очищается от нагара вращающейся металлической
щеткой (фиг. 82). С поверхностей, которые нельзя достать щеткой,
нагар соскабливается специальным инструментом. Боковые элек-
троды снаружи и внутри должны быть очищены одновременно с кор
пусом от нагара, а торец боковых электродов должен быть глад-
ким — без рисок и рытвин. Чистку электродов следует производить
осторожно, чтобы не повредить их.
Для очистки корпуса от нагара химическим путем используется
один пз следующих растворов.
Раствсгр № 1. 8,5 г зеленого мыла, 1,5 кг жидкого стекла,
25 г едкого натра и 83 г кальцинированной соды на 1 л воды.
Фиг. 82. Приспособление для чистки корпуса свечей
Р а с т в о р № 2. 1,2 л нашатырного спирта (25%), 2,6 л керосина,
1,8 л скипидара, 0,6 л бензола.
При использовании раствора № 1 корпуса выдерживают в нем
при температуре 90—95° Ц 2—3 часа, после чего их промывают тем
же раствором с помощью кисти или щетки. Обработанные таким об-
разом детали промывают 15—20 мин в ванне с чистой водой, на-
гретой до 90—95° Ц.
Протирать корпуса не допускается, их необходимо сушить либо
в сушильном шкафу, либо в теплом сухом помещении, защищенном
от пыли.
При использовании раствора № 2 корпуса выдерживают в нем
20—25 ча после чего промывают в чистом бензине и сушат.
Ремонт ниппеля. Небольшие повреждения резьбы ниппеля
исправляют плашкой. Ремонт граней ниппеля производится анало-
гично ремонту граней корпуса.
Ремонт ц е н т р а’л ь н о г о электрода. Если централь-
ный электрод в свечах ЭС-Х, ЭС-ЭХ погнут или выгорел, его можно
109
заменить. Если плотная керновка не позволяет вынуть электрод из
гнезда, его нужно спилить напильником до основания, а затем вы-
сверлить гнездо для установки нового электрода. Новый электрод,
изготовленный из хромированного никеля, сплава никель-марганец
или просто из никелевой проволоки, вставляют в гнездо и легкими
ударами медного молотка запрессовывают доотказа. После запрес-
совки необходимо закернить центральный стержень.
Заусенцы с центрального электрода удаляют, полируя его стек-
лянной бумагой № ООО на специальном вращающемся приспособ-
лении.
Ремонт боковых электродов. В свечах ЭС-Х, ЭС-ЭХ,
АС-170 и АС-180 допускается замена сломанных и выгоревших бо-
ковых электродов. Поврежденные электроды других типов свечей
ремонту не подлежат.
При замене поврежденных боковых электродов их откусывают
кусачками и спиливают до основания. Отверстия под новые элек-
троды сверлятся под углом 45° по отношению к старым, сверлом
1,5 мм на глубину 3,5 мм. Заготовленные марганцевоникелевые
электроды диаметром 1,5 мм и длиной 13,5 мм вставляют запилен-
ным концом в отверстия, запрессовывают легкими ударами медного
молотка и придают им нужную форму. Затем производится керновка
боковых электродов. Расшатанные боковые электроды закернивают.
Мелкие заусенцы на боковых электродах удаляют шкуркой № 00
или № ООО
Ремонт изолятора. Ремонт изолятора свечи заключается
в чистке и шлифовке его. Для чистки нижнего конуса изолятора
свечи, сердечник помещается в патроне станочка (электромотор пе-
ременного тока мощностью 0,35 кет, напряжением 124/220 е)1вщпин-
дель которого делает 1500 об/мин. Нагар с поверхности изолятора
снимается стеклянной шкуркой № 000, а затем рекомендуется поли-
ровать с помощью замши (или фетра), смоченной в льняном масле.
В том случае, когда изолятор покрыт твердым нагаром, целесо-
образно предварительно подержать нижнюю часть его в бензине
(не более 10 мин.), так как нагар при этом отходит легче.
Наждачную шкурку для очистки изолятора употреблять не ре-
комендуется, так как наждак является полупроводником и его кру-
пинки, вдавливаясь в поверхность слюдяного изолятора, могут ухуд-
шить изолятор свечи.
Нагар с центрального электрода снимается, на той же установке,
наждачной шкуркой № 00 (на полотне), а затем полируется наж-
дачной шкуркой № 000.
Очистка ржавчины на Контактной головке производится шкур-
-кой '№ 00.
Верхний конус (или верхняя цилиндрическая часть) изолятора
протирается мягкой и чистой тряпкой.
Сердечник свечи после чистки тщательно просушивается.
Химическая чистка изолятора (сердечника) не допускается.
Ремонт экрана. Небольшие повреждения резьбы экрана
исправляют при помощи плашки соответствующего размера. Ослаб-
ею
.пение развальцовки экрана устраняют путем завальцовки его. Для
этого экран завиничивают ниппельной нарезкой во вращающуюся
гайку, после чего роликом нажимают на основание экрана по линии
завальцовки.
Загрязненный слюдяной цилиндр следует вынуть из экрана. Для
этой цели надевают экран на вращающийся штуцер специального
приспособления. Вращая штуцер в сторону навивки слюды, наматы-
вают слюду на штуцер и, прекращая вращение, снимают экран.
-Слюду протирают и сушат 2,5—3 часа при температуре 135—140° Ц
в сушильном шкафу или вблизи электронагревательной печи. Ли-
сточки слюды считаются непригодными, если в них имеются надры-
вы и сквозные трещины или черные крупные пятна величиной более
1 мм2, расположенные близко один к другому.
После удаления слюды необходимо очистить внутреннюю поверх-
ность экрана, на вращающемся приспособлении, при помощи метал-
лической щетки.
Просушенную слюду сворачивают в цилиндр и вставляют в экран
на том же приспособлении^ на котором ее удаляли.
Буртик медного кольца завальцовывают ручным прессом.
При пробое слюдяного цилиндра его следует разобрать, слюду
заменить новой и собрать, как описано выше.
Сборка свечей. Перед сборкой все отремонтированные
сердечники и экраны необходимо испытывать на электрическую
прочность.
1. Испытание сердечника. Сердечники вставляют в отверстия же-
лезной коробки контйктной головкой вверх. К контактной головке
подводят высокое напряжение 18000 в от рабочего магнето или от
пусковой катушки (что соответствует расстоянию между рабочими
контактами разрядника, равному 11 мм). Железная' коробка должна
быть соединена проводом с корпусом магнето или пусковой ка-
тушки. Если в течение 1 сек искра будет проскакивать только
в разряднике, то такой сердечник считается годным. Если искрового
разряда не происходит или он возникает внутри (под конусом сер-
дечника), то последний необходимо забраковать.
2. Испытание экрана. Экран надевают на эталонный сердечник
(вполне исправный сердечник, вставленный наглухо в отверстие же-
лезной коробки), у которого удалена резьба в верхней части нип-
пеля. Напряжение подается от магнето к контактной головке сер-
дечника (коробка соединена с корпусом магнето). При этом не
должно быть разрядов по экрану или пробоя слюды экрана. Нали-
чие электрического пробоя устанавливается по отсутствию искры
между центральным электродом и ниппелем.
Проверенные изоляторы (сердечники) и экраны соединяют с кор-
пусом. Перед сборкой все уплотнительные кольца, имеющие вы-
боины, задиры, износ, трещины должны заменяться новыми. Реко-
мендуется внутреннюю нарезку корпуса свечи перед сборкой сма-
зать графитной мазью. Необходима большая осторожность, чтобы
излишки этой смазки не попали на изолятор. Если для герметиче-
ского соединения полагается внутреннее уплотнительное кольцо, и
111
при разборке оно было снято, следует вложить в корпус Затем за-
винчивают ниппель в корпус свечи и затягивают при помощи ключей
или приспособления. Не следует при-
Фиг. 83. Регулировка зазоров
свечи с проволочными боко-
выми электродами
менять чрезмерных усилий при затяж-
ке и прибегать к помощи различных
рычагов.
Если шестигранник ниппеля упрет-
ся в корпус свечи, ее надо снова разо-
брать и аменить уплотнительное
кольцо.
Регулировка зазоров меж-
ду электродами свечи. После
окончательной сборки свечи проверяют
щупом зазоры между электродами.
Нормальные зазоры между электрода-
ми равны 0,3—0,4 мм. Часто встречаю-
щийся эксплоатационный дефект в све-
чах — это увеличение зазоров. Преде-
лом увеличения зазора считается
0,6 мм. Если зазоры между боковыми и центральным электродами
будут превышать 0,6 мм, их следует отрегулировать до нормальной
величины.
Фиг. 84. Приспособление для регулировки зазоров между
электродами свечей:
7—рукоятка; 2— ось; 3 -направляющий; 4—штифт; 5—пру-
жина; керн; 7—вращающееся кольцо; 8— втулка; 9— бол-
ты; 10—кронштейн; 11—стойка; 12 шайба; 13—плита; 14—ос-
нование; 15—винты; 16—втулка; 77 —винт
При наличии в свече проволочных боковых электродов (свечи
типа ЭС-Х, ЭС-ЭХ, АС-170, АС-180) регулировка расстояний между
электродами производится при помощи приспособлений (фиг. 83).
Регулировка зазора производится путем подгибания боковых
112
Фиг. 85. Патрон для регули-
ровки электродов свечей:
1—щуп; 2—молоток; 3—медный
керн; 4—патрон; 5—свеча§
электродов при помощи медной планки с прорезью. Для отгиба-
ния наружу боковой электрод захватывается в прорез медной план-
ки и изгибается. Изгибание бокового электрода внутрь произво-
дится таким же образом, или постукиванием по электроду молот-
ком, подложив под электрод медную планку. Вес молоточка для
подгибания электрода должен быть не более 50 г. Центральный
электрод при регулировке никогда не изгибается.
Для регулировки зазора свечей ЭМГ, СВ, АС-130, АС-132,
АС-142 и им подобных применяются приспособления, представлен-
ные на фиг. 84.
Свеча ввертывается в подвижное резьбовое кольцо, свободно
вращающееся в отверстии стойки, приваренной к плите. На плите
имеется кронштейн со втулкой, поддерживающей вставленный в него
медный керн. Перед регулировкой необходимо ввести щуп 0,3—
0,4 мм между центральным и боковым электродом. Надавливая на
конец бокового электрода медным керном, надо довести зазор до
нормальных размеров.
Поворачивая свечу во втулке, аналогичным путем регулируются
зазоры между центральным и другими боковыми электродами.
При отсутствии вышеуказанного приспособления свечу следует
ввернуть в патрон, изображенный на фиг. 85, и зажать его в тис-
ках. Затем легкими ударами молотка по медному керну, довести
зазор до размера 0,3—0,4 мм. Если при регулировке зазор ошибочно
будет сделан меньше 0,3 мм, свечу необходимо разобрать, кониче-
ским керном раздать боковые электро-
ды на корпусе, а затем собрать свечу и
отрегулировать зазоры.
Регулировка зазора между боковы-
ми и центральным электродами све-
чей типа В Г-2, ВГ-12 и В Г-27 про-
изводится на приспособлении, пред-
ставленном на фиг. 86. Ввертывают
свечу в приспособление и между
центральным и боковым Электро-
дом вставляют щуп. После этого на-
жимом рычага щипцов (фиг. 86) боко-
вой электрод подгибают до упора щупа
к центральному электроду. Таким же
способом регулируются зазоры осталь-
ных электродов свечи. Окончательно
собранную и отрегулированную свечу
подвергают испытаниям на искрообра-
зование и герметичность и только после
этого сдают в эксплоатацию.
Хранение свечей. Если свечи
после ремонта не идут тотчас же на
установку, то они должны храниться в
8 Ваграмов и Стародубцев
сухом помещении; при хранении в сыром помещении изолятор
свечи (особенно слюда), поглощая влагу, .значительно повышает
свою проводимость.
Во избежание коррозии, необходимо при хранении смазать резь-
бу и торцовую часть корпуса свечи медицинским вазелином или пу-
шечным маслом не густо, но
Фиг. 86. Щипцы для регулировки зазора
свечей
ты чистым бензином (без присадки
дует ввертную часть
сплошным слоем, не затраги-
вая при этом электроды. За-
тем надеть на корпус уплот-
нительное кольцо, завернуть
свечу в парафинированную
или промасленную бумагу и
положить ее в свечную ко-
робку.
Свечи, снятые с мотора,
но не потерявшие эксплоата-
ционных свойств, перед хра-
нением должны быть промы-
антидетонатора); промыть сле-
свечи и ее камеру, не заливая при этом внут-
ренности экрана.
При консервации (хранении) двигателя свечи после промывки
бензином, ввертываются в головки цилиндров и на экран наверты-
тывают угольник.
§ 20. Ремонт коллекторов системы зажигания
Поступившие в ремонт коллекторы тщательно осматривают; при
этом устанавливают наличие дефектов и характер необходимого ре-
монта. Неисправности коллекторов можно разбить на неисправности
экранирующего устройства, неисправности проводов и неисправно-
сти контактного устройства.
К дефектам экранирующего устройства относятся: нарушение
целости оплетки шлангов, погнутость угольников, повреждения на-
кидных гаек и их резьбы, повреждения резьбы на угольниках, по-
гнутость коллекторных труб и т. п. х
Неисправности проводов сводятся к повреждению изоляции и
обрыву жил.
К неисправностям контактного устройства относятся; растрески-
вание изоляционной втулки, нарушение контакта между проводом и
контактной шайбой и загрязнение контактной шайбы.
Ремонт экранирующего устройства проводов.
Ремонт экранирующего устройства проводов системы зажигания за-
ключается в замене экранирующих шлангов угольников и коллектор-
ных труб.
В случае небольших повреждений оплетки экранирующих шлан-
гов место повреждения следует запаять серебряным или другим при-
поем. В качестве флюса при пайке применять канифоль. При обрыве
экранирующего шланга, а также при наличии больших помятостей
114
, нарушении целости оплетки в нескольких местах, шланг следует
за менять новым соответствующего размера. Заготовка нового шлан-
га производится следующим образом. Отрезают ножом или пилой
,овый шланг требуемой длины для каждого двигателя в отдельно-
,тИ_ Чтобы укрепить шланг к угольнику с одной стороны и к коллек-
ю'У с другой, концы шланга должны быть соответствующим обра-
зом заделаны. Заделка концов шланга называется футеровкой его?
Футеровка концов шланга производится при помощи двух футе-
рок: наружной и внутренней (фиг. 87), Наружная футерка представ-
ляет собою латунную втулку с бортиком; внутренняя футерка отли-
чается от наружной тем, что имеет диаметр меньший наружной и
Фиг. 87. Разрез экранированного провода:
J—провод: 2—экранирующий шланг; 3— оплетка; 4—внутренняя футерка;
5—наружная футерка; 6‘—гайка
имеет спиральную накатку, отвечающую шагу спирали шланга. На
один конец заготовленного шланга надевают наружную и ввинчи-
вают внутреннюю футерку. Футерки устанавливают с таким расче-
том, чтобы фланцами (бортиками) их зажималась отогнутая оп-
летка шланга.
Выступающие концы оплетки обрезают заподлицо с бортиками
Футерок, а кромки бортиков, после развальцовки, припаивают оло-
вом по всей окружности. При пропайке рекомендуется хорошо про-
тереть место спая паяльником. Если при пайке припой попадет во
внутреннюю футерку, его нужно удалить шабером или другим ин-
струментом.
Слой припоя, выступающий за кромку бортиков, удаляют на-
пильником. На второй конец шланга надевают две гайки для креп-
ления шланга к угольнику и коллектору, после чего он футеруется,
так же как и первый конец.
Незначительные трещины на коллекторе следует запаять, а вмя-
тины выправить. При наличии сильных вмятин, трещин, пробоев и
изломов на коллекторных трубках и угольниках их нужно заменить
новыми.
Забоины, засечки и вмятины резьбы угольников свечей и вывод-
ных штуцеров следует удалить личной пилой, а нарезку возобновить
плашкой соответствующего размера.
Ремонт проводов. Повреждение изоляции проводов (тре-
щины изоляции и т. п.) обнаруживается наружным осмотром их при
Разборке коллектора или опробованием, под ^высоким напряжением
8* 115
без разборки коллектора. Для обнаружения повреждения изоляции
без разборки коллектора собирается схема из аккумуляторной ба-
тареи, пусковой катушки, кнопки и коллектора. Один вывод высо-
кого напряжения пусковой катушки присоединяется к концу про-
водника коллектора, второй — к корпусу коллектора.
Нажимая на кнопку пусковой катушки, пропускают ток высо-
кого напряжения по испытуемому проводнику. При этом не должно
быть внутренних разрядов между экраном и проводником. Разряды
обнаруживаются по характерному треску в коллекторе.
Обрывы жил определяют с помощью пробника, и неисправные
провода заменяют новыми марки ПВЛ диаметром 7 мм.
Наиболее часто изоляция проводов коллектора повреждается
в месте их выхода из контактного устройства, под резиновой цилин-
дрической шайбой. Провода с таким повреждением вытягивают из
коллектора, обрезают конец у места повреждения (оставив необхо-
димый запас) и присоединяют к проводу контактное устройство.
Если не имеется запаса провода для присоединения контактного
устройства, то провод нужно заменить новым.
При обнаружении повреждения проводов и отсутствии провода
для их Замены разрешается производить ремонт проводов методом
наращивания.
Рекомендуется наращивать не более пяти проводов на одном
двигателе и не более одного провода на цилиндр.
Для этого оголяют от изоляции конец провода, проходящего
через коллектор, на длине 20 мм. Затем подрезают на длине 25 мм
нитяную изоляцию на проводе, проходящего через коллектор, и сни-
мают ее с провода, а резиновую изоляцию провода на длине 20 мм
срезают на конус.
На наращиваемом проводе подрезают на длине 25 мм нитяную
изоляцию и Снимают с провода. Резиновую изоляцию загибают на
25 мм., подрезают ее на конус и откусывают жилу провода, оставив
ее 20 мм. Затем, жилы проводов связывают, зачищают конические
срезы резиновой изоляции и смазывают резиновым клеем. Разгибают
загнутую изоляцию наращиваемого провода на конический конец
провода коллектора и, смазав резиновую изоляцию резиновым
клеем, обматывают изоляционной лентой.
Узел сращивания провода рекомендуется располагать так, чтобы
он уходил при сборке в экранирующий шланг или угольник. <
Ремонт контактных устройств заключается в основном в удале-
нии грязи и масла. Потрескавшиеся контактные устройства заме-
няют новыми.
Сборка коллекторов. Перед сборкой коллектора все эк-
ранирующие устройства протирают тряпкой, смоченной в бензине,
Для удаления с поверхности грязи и масла.
Нарезают куски проводов соответствующей длины и делают на
них пометки, т. е. пишут химическим карандашом на срезах концов
проводов их обозначения. После этого в чистые коллекторные трубы
вставляют провода, начиная с наиболее длинных. Чтобы облегчить
продевание провода в коллектор, нужно слегка натереть провод
116
тальком и прикрепить его к ушку стальной проволоки, с помощью
которой и протаскивают провод сквозь трубу.
На провода, выступающие из коллектора, надевают экранирую-
щие шланги или трубки и привертывают их накидными гайками
к коллектору. Затем монтируют угольники и контактные устройства
(см. «Монтаж свечей на двигателе»).
На шланг надевают кольцо с номером провода.
На конец коллектора, там, где выходят все провода, надевают
шланг большого диаметра и провода вводятся в патрубок экрана
магнето. Шланг соединяется с коллектором и патрубком накидными
гайками. Провода вставляются в соответствующие гнезда крышки
распределителя магнето и крепко затягиваются винтами.
При присоединении проводов к распределителю магнето, необхо-
димо учитывать порядок искр и очередность работы цилиндров. На-
пример, при присоединении проводов в моторе ВК-105, имеющем
следующий порядок чередова-
ния искр: 1 л — 6 п — 5 л —
—2 п—3 л — 4 п — 6л — 1 п—
— 2 л — 5 п — 4 л — Зп, про-
вод, идущий от свечи цилиндра
1 л присоединяется к гнезду
распределителя, обозначенному
цифрой 1. В следующие гнезда
но направлению указанной на
распределителе стрелки ПВ
(так как магнето правого вра-
щения) присоединяются прово-
да от свеч цилиндров №№ 6 п—
— 5 л — 2 п — 3 л — 4 п —
—6 л—1 п — 2л — 5 п — 4 л—
— 3 п, т. е. в порядке работы
цилиндров.
При сборке коллектора не-
обходимо плотно затягивать все
гайки, обеспечивая хороший
электрический контакт в экра-
нирующем устройстве. Это по-
вышает надежность экрани-
ровки.
Испытание коллек-
торов. Собранный коллектор
ность присоединения (согласно
ческую прочность изоляции проводов.
Правильность присоединения проводов зажигания проверяют
с помощью пробника, представляющего собой в простейшем случае
аккумуляторную батарею и лампочку. Один конец пробника присо-
единяют к контактному устройству, а другой к соответствующему
контакту распределителя магнето (фиг. 88). Если провод зажигания
Фиг. 88. Проверка коллектора проводов
зажигания.
1—аккумулятор; 2— контрольная лампа;
3—коллектор; 4, 5—провода; 6—провод
от распределительной крышки магне-
то к контактной пружинке угольника
свечи; 7—распределительная крышка
магнето; 8— контактная пружинка уголь-
ника свечи
испытывают, проверяя правиль-
порядку зажигания) и электри-
117
присоединен правильно (и не имеет разрывов), то лампочка будет
гореть.
Испытание на электрическую прочность производится с помощью
пусковой катушки или пускового магнето. Для этого вывод высо-
кого напряжения от пусковой катушки присоединяют к контакту на
крышке распределителя, а контактное устройство проводника подно-
сят к массе мотора. Нажимая на кнопку пусковой катушки, пропус-
кают ток высокого напряжения по испытуемому проводнику. При
этом искра будет проскакивать через зазор между контактным уст-
ройством и массой. Затем нужно постепенно увеличивать зазор до
тех пор, пока искра не начнет пробивать в параллельно включенном
разряднике с искровым промежутком 11 мм.
Если в процессе увеличения зазора между проводником и мас-
сой искра исчезает, а в разряднике искрообразования не будет про-
исходить, то, очевидно, имеет место пробой изоляции проводника —
проводник следует заменить.
ГЛАВА V
ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНЕТО ВЫСОКОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
§ 21. Принцип работы и основные типы магнето
Авиационное магнето высокого напряжения представляет собою
генератор электрических импульсов, напряжение и энергия которых
достаточны для пробоя искровых промежутков в авиационной свече
и для зажигания смеси в цилиндрах двигателей. Электрическая
энергия в магнето получается за счет механической, превращаемой
сначала в энергию тока низкого напряжения, а затем с помощью
специального трансформатора с двумя обмотками и прерывателя
в энергию тока высокого напряжения.
Превращение механической энергии в электрическую осущест-
вляется путем изменения магнитного потока, создаваемого в сердеч-
нике трансформатора с помощью постоянных магнитов, которыми
снабжены все современные магнето. Использование электромагни-
тов с посторонним питанием, хотя и предлагалось некоторыми авто-
рами, но не получило применения из-за осложнений конструкции и
уменьшения надежности.
Электрический ток в первичной обмотке магнето, как и во всякой
электромагнитной машине может быть получен следующими тремя
способами:
1. Перемещением проводника относительно магнитного потока
неподвижного магнита.
2. Перемещением магнита относительно неподвижного провод-
ника.
3. Перемещением промежуточного элемента (коммутатора), ко-
торый создает изменение магнитного потока при неподвижном про
воднике и неподвижном же магните.
118
В соответствии со способом получения тока низкого напряжения
различают следующие типы магнето:
1. € вращающимися обмотками (якорем) и неподвижными магни-
тами.
2. С вращающимися магнитами и неподвижными обмотками.
3. С неподвижными магнитами и обмотками и вращающимися
промежуточными элементами (коммутаторами).
Магнето с вращающимся якорем
Это одна из самых первых конструкций магнето, применяется
иногда в настоящее время для авиационных .малолитражных двига-
телей. Магнитная система'магнето состоит из одного или нескольких
стальных подковообразных постоянных магнитов, снабженных по-
люсными башмаками (фиг. 89). В междуполюсном пространстве
Фиг. 89. Электрическая схема магнето с вращающимся якорем:
1—первичная обмотка; 2—наковальня прерывателя; 3—якорь;
4—конденсатор; 5—молоточек прерывателя,; 6- пружина преры-
вателя; 7—уголек; 8, 9—контакты прерывателя; 10— вторичная об-
мотка; 11—контактное кольцо; 12—щетка; 13—распределитель;
14—диск прерывателя
магнита расположен вращающийся якорь 3, состоящий из Н-образ-
ного сердечника, собранного из мягкого «динамного» железа, в па-
зах котррого размещены витки двух обмоток—первичной и вторич-
ной. При вращении якоря его сегменты меняют свое положение
относительно полюсов магнита и, следовательно, относительно маг-
нитных силовых линий, которые всегда направлены от полюса N
к полюсу S. Следовательно, за полный оборот сердечника, магнит-
ный поток, пронизывающий тело сердечника, изменяется и по вели-
чине и по направлению, достигая максимальных значений два раза.
В' момент изменения своего направления магнитный поток, про-
ходящий через сердечник якоря, будет изменяться с наибольшей
скоростью и по величине. Вследствие изменения магнитного потока
в витках обеих обмоток индуктируется электродвижущая сила. Она
достигает максимального значения вблизи вертикальных положений
1)9
якоря, когда скорость изменения магнитного потока имеет наиболь-
шее значение.
Как видно из схемы, намотанная на сердечник первичная об-
мотка 1 одним концом припаяна к телу сердечника, вторым концом
к наковальне прерывателя 2 (всегда изолированной от массы диска
прерывателя 14) и одной из обкладок конденсатора 4, вторая об-
кладка конденсатора и молоточек 5 прерывателя, через прижимаю-
щую его пружину 6, посредством уголька 7 присоединяется к массе.
Следовательно, при замкнутых контактах прерывателя, первичная
обмотка замкнута накоротко. Один конец вторичной обмотки 10
соединяется с первичной, другой конец ее припаян к контактному
кольцу 11. От контактного кольца электрический ток отводится
щеткой 12, скользящей по поверхности кольца к бегунку распре-
делителя 13. Вторичная цепь разомкнута искровым промежутком
свечей.
Вращающийся якорь с уложенными на него обмотками все время
находится в изменяющемся магнитном поле, а поэтому в его обмот-
ках индуктируется электродвижущая сила. При разомкнутых кон-
тактах прерывателя электродвижущая сила составляет: в первичной
обмотке 30—90 в, а во вторичной 1000—1500 в. Однако, при
этом вторичный ток не возникает, так как получаемая электродви-
жущая сила «вращения» недостаточна для пробоя искрового проме-
жутка свечи. При замыкании первичной обмотки в ней появляется
электрический ток, обусловленный индуктированной электродвижу-
щей силой.
Направление тока показано на фиг. 89 стрелками.
Если бы первичная обмотка не размыкалась, то первичный ток
достигал бы максимальной величины два раза за один оборот якоря
магнето.
Протекающий по виткам первичной обмотки электрический ток
создает собственный поток в сердечнике, который в каждый момент,
складываясь с основным магнитным потоком постоянных магнитов,
даст результирующий магнитный поток. Когда ток в первичной об-
мотке достигает максимального значения, прерыватель размыкает
первичную цепь, отчего ток и созданное этим током магнитное поле
исчезают. Быстрое исчезновение магнитного потока в сердечнике
якоря магнето индуктирует электродвижущую силу в витках обеих
обмоток (в первичной обмотке 200—350 в, во вторичной 10000—
20000 в).
Ток высокого напряжения после пробоя искрового промежутка
замыкается через контактное кольцо 'коллектора (фиг. 89) и соприка-
сающуюся с ним щетку (уголек), бегунок распределителя, сегмент
распределителя, искровой промежуток свечи и далее через массу,
сердечник якоря и первичную обмотку магнето.
Обычно обе обмотки соединяются последовательно, поэтому ин-
дуктированные электродвижущие силы обеих обмоток алгебраиче-
ски складываются. Параллельно контактам прерывателя включен
конденсатор.
120
и
как элемент постройки колеба-
а) без конденсатора; б) с конденса-
тором
В ранних теориях работы магнето и индукционных катушек счи-
талось, что конденсатор в первичной цепи выполняет роль дугогася-
тцего приспособления, поглощая энергию экстратоков размыкания.
Однако, как будет выяснено в главах VII—VIII, конденсатор пер-
вичной цепи играет важную роль
тельных контуров первичной и
вторичной обмоток.
При этом для достижения мак-
симальной э.д.с. во вторичной це-
пи нужно подобрать конденсатор
вполне определенной емкости. На
фиг. 90 приведена кривая нара-
стания и исчезновения тока в двух
случаях: 1) без конденсатора и
2) с конденсатором.
Кривые показывают, что во
втором случае ток исчезает значи-
тельно быстрее.
На схеме (фиг. 89) видно, что
прерыватель и конденсатор у
"магнето данного типа вращаются
совместно с якорем.
Для выключения магнето в фи-
бровой крышке прерывателя име-
ется пружина с угольным контак-
том 13 на конце, находящимся в
соприкосновении с головкой бол-
та прерывателя, соединенного со
свободным концом первичной об-
мотки. От этого контакта подво-
дится провод к выключателю маг-
нето. Замыкая последний, мы сое-
диняем первичную обмотку с мас-
сой, помимо прерывателя. Размыкание первичной цепи прекра-
щается, а следовательно, и перестает индуктироваться ток высоко-
го напряжения во вторичной обмотке магнето.
На фиг. 91 приведена конструктивная схема магнето с вращаю-
щимися обмотками для шестицилиндрового двигателя и показано
направление тока в первичной и вторичной цепи. При отсутствии
угольных щеток и изоляции в подшипниках, вторичный ток, через
центральный электрод свечи, и искровой промежуток ее проходит по
боковому электроду, соединенному с «массой». «Масса» двигателя
является неподвижной, а «масса» якоря — вращающейся. Един-
ственным путем для тока остаются подшипники. Первичный ток при
выключении зажигания также замыкался бы через подшипники маг-
нето.
Появление тока в подшипниках нежелательно, вследствие выде-
ления из воздуха искровым разрядом азотной кислоты, быстро раз-
121
рушающей металл. Поверхность шариков под действием паров азот-
ной кислоты изнашивается, и их диаметр уменьшается. Поэтому на-
ружное кольцо шарикоподшипника изолируют от неподвижной
«массы» прессшпаном или фиброй, а для электрического контакта
устанавливают специальные скользящие контакты (угольки) между
неподвижной «массой» и вращающейся «массой», через которые и
замыкается как первичный, так и вторичный ток.
Ввиду возможных перенапряжений во вторичной обмотке (на-
пример, при обрыве провода, идущего к свече) устанавливается
специальный предохранительный искровой промежуток ИП
(фиг. 91).
Как было указано, за один оборот якоря первичный ток изме-
няется и по величине, и по направлению, достигая максимальных
Фиг. 91. Конструктивная схема магнето с вращающимся якорем:
ИП—предохранительный искровой промежуток
значений два раза. Поэтому за один оборот якоря можно сделать
Только два размыкания прерывателя и получить от магнето только,
две искры. Следовательно, магнето с вращающимися обмотками яв-
ляется двухискровым.
Основной недостаток магнето с вращающимися обмотками за-
ключается в относительно малой надежности якоря и обмоток, вра-
щающихся с большой скоростью. Этот недостаток особенно заметен
в случае двигателей с шестью и большим числом цилиндров, для
которых число оборотов якоря должно значительно превышать число
оборотов коленчатого вала.
Число оборотов якоря можно уменьшить, применяя два смещен
ных магнита вместо одного, чтобы за один оборот якоря получились,
четыре искры. Однако при рассматриваемой схеме установка двух
магнитов встречает большие конструктивные трудности.
122
Фиг. 92. Магнитная система магнето
БСМ:
1—постоянный магнит; 2, 3—полюс-
ные наконечники; 4~сердечник тра-
нсформатора; 5—полюсные башмаки;
б—стойки из ламелированного железа
Магнето с вращающимся магнитом
К этому типу относятся отечественные магнето БСМ и БС..
В магнето этого типа трансформатор (сердечник с обмотками и кон-
денсатор) с прерывателем неподвижен, а постоянный магнит вра-
щается.
На фиг. 92 приведена схема устройства магнитной системы маг-
нето типа БСМ. Она состоит из постоянного магнита и магнитопро-
вода.
Постоянный магнит 1 выполнен из железо-никель-алюминиевого
сплава в виде полого цилиндра. Цилиндр этот намагничивается
вдоль оси. Полюсные П-образные наконечники 2 и 3 магнита выпол-
нены из железа с малым содержа-
нием углерода. С торцовых сторон
они плотно прилегают к магниту,
а боковыми сторонами образуют
четыре полюсных наконечника,
сдвинутых между собой на 90°.
Магнитный поток, создаваемый
магнитом, проходит через сердеч-
ник 4, на котором намотаны об-
мотки магнето. При вращении по-
стоянного магнита между полюс-
ными башмаками 5, магнитный’
поток, проходящий через сердеч-
ник и пронизывающий витки об-
моток, меняясь по величине, каж-
дые четверть оборота будет ме-
нять и свое направление.
Это изменение магнитного по-
тока по величине и направлению
будет- индуктировать в обмотках
электродвижущую силу, и если
замкнуть первичную цепь, то по
ней пойдет ток, который будет из-
меняться по величине и направле-
нию четыре раза за один оборот ротора. Вследствие этого в первич-
' ной обмотке магнето за один оборот магнита первичный ток дости-
гает максимального значения четыре раза.
На фиг. 93 приведена принципиальная схема соединений магнето
типа БСМ. Один конец первичной обмотки 4 припаян к сердечнику,
а другой подключен к подвижному контакту прерывателя через пру-
жину рычажка (наковальня); этот контакт изолирован от массы, вто-
рой же контакт прерывателя соединен с массой, поэтому при замыка-
нии контактов прерывателя первичная обмотка замыкается нако-
ротко.
Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6.
Прерыватель приводится в действие при помощи кулачка. Вторич-
ная обмотка 5 одним концом присоединяется к первичной, который
123
идет к контактам прерывателя, а вторым — присоединяется к бе-
гунку распределителя 9, который подводит ток высокого напряже-
ния к очередной свече.
Когда ток, индуктированный в первичной обмотке, достигает
•своего максимума, прерыватель размыкает первичную цепь. Изме-
нение первичного тока индуктирует в витках вторичной обмотки вы-
сокое напряжение, которое пробивает искровой промежуток свечи.
Фиг. 93. Схема магнето типа БСМ:
-полюсные наконечники; 2—стойки; 5—сердечник трансформа-
тора; 4—первичная обмотка; 5—вторичная обмотка, 6—конден-
сатор; 7— малая шестерня; 8—большая шестерня; 9—бегунок;
10—крышка распределителя; //—гнезда для проводников; /2—авто-
мат; 73— выключатель
I
Цепь высокого напряжения замыкается через искровой промежу-
ток свечи, массу мотора, сердечник трансформатора и далее через
первичную обмотку магнето.
Для выключения зажигания первичная обмотка замыкается на-
коротко выключателем 13. Конструкция магнето БСМ не имеет спе-
циального предохранительного искрового промежутка.
Как было указано выше, первичный ток достигает максимума че-
тыре раза за один оборот постоянного магнита (ротора), поэтому
магнето БСМ является четырехискровым. Конструктивная схема
этого магнето приведена на фиг. 93.
На фиг. 94 изображена схема устройства магнитной системы маг-
нето типа БС. Она также состоит из постоянного магнита и магни-
топровода.
24
Постоянный магнит—колоколообразный, двухполюсный (фиг
94 а), или четырехполюсный (фиг. 94 б), выполнен из хромистой ста
ли. Чтобы использовать магнитный поток двух пар полюсов, одно-
именные полюсы четырехполюсного магнита соединены между со-
бой железными перемычками. Магнитопровод состоит из полюсных
башмаков и сердечника трансформатора.
Для уменьшения токов Фуко, полюсные наконечники У (фиг.
94 а, б) постоянного магнита,полюсные башмаки 2, сердечник транс-
форматора 3 и перемычки изготовляются из пластин мяг-
кого железа.
Очевидно, что за один оборот двухполюсного магнита (94, а) на-
иравление магнитного потока в сердечнике трансформатора изме-
няется два раза (аналогично магнето с вращающимся якорем), так
Фиг. 94. Магнитная система магнето БС а) двухискро-
вого и б) четырехискрового:
1—полюсные наконечники; 2— полюсные башмаки
3—сердечник трансформатора
как каждые полоборота меняется полюс магнита, подходящий^
к неподвижным башмакам. Вследствие этого в первичной обмотке
трансформатора за один оборот магнето первичный ток достигает
максимального значения два раза. Размыкая ток при его максималь-
ном значении, можно получить две искры за один оборот ротора
(магнита). При вращении четырехполюсного магнита (фиг. 94 б)
магнитный поток, проходящий через сердечник трансформатора,
будет менять свое направление каждые четверть оборота, совершен-
но так же, как и в магнето типа БСМ. Следовательно, четырехпо-
люсное магнето типа БС является так же, как и БСМ, четырехис-
кровым.
В некоторых типах магнето постоянный магнит (ротор) делается
с шестью или восемью прорезами и имеет, следовательно, шесть
или восемь полюсов. Соответственно этому подобные маг-
нето могут давать шесть или восемь искр за один оборот ро-
тора, т. е. являются шести- или восьмиискровыми.
Как видно, магнето с вращающимся ротором (магнитом) сво-
бодно от некоторых недостатков первого типа.
125
Магнето с вращающимся магнитным коммутатором
Магнето этого типа отличаются от предыдущего лишь магнитной
системой. На фиг. 95 приведена для примера схема магнитной си-
стемы 18-иохрового магнето фирмы Дженераль-Электрик коммута-
торного типа. Магнето имеет два неподвижных постоянных маг-
нита прямоугольного сечения и неподвижный магнитопровод, на
сердечнике которого помещен неподвижный трансформатор с об-
мотками. Магнитная цепь замыкается через вращающийся ротор
(ламелированный коммутатор), выступы которого в зависимости от
своего положения, изменяют величину и направление магнитного
.потока в сердечнике трансформатора. Из схемы, представленной на’
-Фиг. 95. Магнитная система магнето с вращающимся
коммутатором:
/—ламелированный коммутатор; 2—сердечник транс-
форматора; 3- первичная обмотка; 4—вторичная об-
мотка; 5—выступы коммутатора; б—постоянный маг-
нит; 7—магнитопровод
фиг. 95, видно, что за один оборот коммутатора направление маг-
нитного потока меняется 18 раз, так что магнето дает 18 искр за
один оборот.
Электрическая схема подобного магнето, конечно, сложнее, но
принципиально ничем не отличается от электрических схем уже рас-
смотренных выше магнето.
Четырехискровые магнето применяются как с неподвижными
магнитами (коммутаторный тип), так и с вращающимися магнитами
^роторный тип).
АЗногоискровые магнето в большинстве случаев имеют коммута-
торную магнитную систему вследствие того, что в подобной конст-
рукции вес вращающихся деталей, а следовательно, и инерции масс
значительно меньше, чем в предыдущем магнето. Тем не менее, сле-
дует отметить, что применение в последнее время новых магнитных
сталей почти сглаживает эту разницу между обоими типами маг-
нето.
Недостатком коммутаторной конструкции является некоторое
ослабление магнитного потока вследствие более длинного пути для
326
магнитных силовых линий, что требует применения более сильных
магнитов с большей магнитодвижущей силой. В остальном магнето
<с вращающимся коммутатором и с вращающимся магнитом экви-
валентны. '
§ 22. Передаточное число от двигателя к магнето
Передаточное число от двигателя к магнето зависит от количе-
ства цилиндров двигателя, числа тактов последнего и числа искр,
даваемых магнето за один оборот ротора.
Четырехтактный двигатель
В четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала
рабочий цихл совершается во всех цилиндрах. Поэтому число оборо-
тов ротора (якоря) магнето должно обеспечивать необходимое ко-
личество искр за период работы двигателя, т. е. за два оборота ко-
ленчатого вала.
Если Z—число цилиндров двигателя и q — число искр, давае-
мое магнето за один оборот ротора, то передаточное число от колен-
чатого вала к ротору будет:
где -д- — число искр, которое необходимо иметь за один оборот ко-
тенчатого вала.
Бегунок распределителя тока высокого напряжения приводится во
вращение зубчатой передачей от вала ротора. За один 1вой оборот
бегунок обходит 'контакты крышки распределителя (или сегментов),
соединяющие его со свечами всех цилиндров двигателя. Поэтому
число обйротов бегунка всегда должно быть в два раза меньше
числа оборотов коленчатого вала. Это соотношение предопределяет
передаточное число между бегунком и ротором, которое выра-
жается уравнением:
, 1 Я
К — 7Г~ = ~^7
2к Z
Двухтактный двигатель
В этом случае за один оборот коленчатого вала полный цикл
совершается во всех цилиндрах, а так как магнето за один оборот
ротора может дать qt искр, то передаточное число от коленчатого
аала к ротору выразится здесь:
Z
Число оборотов бегунка распределителя тока высокого напря-
жения в этом случае равно числу оборотов коленчатого вала, сле-
127
довательно, передаточное число между бегунком -и ротором
будет:
Из приведенных формул видно, что передаточное число от ко-
ленчатого вала к ротору магнето увеличивается с увеличением числа
цилиндров двигателя. Максимальное .число оборотов ротора маг-
нето порядка 4500—5000 об/мин необходимо считать предельно до-
пустимым для современных конструкций магнето. При числе оборо-
тов, большем указанного, невозможно обеспечить нормальную ра-
боту прерывательного механизма, так как замыкание им первичной
обмотки становится ненадежным; кроме того такие обороты (боль-
ше 5000) совершенно недопустимы с точки зрения механической
прочности магнето. Так как у современных авиационных двигате-
лей максимальное число оборотов коленчатого вала равно ~ 3000»
то передаточное число от коленчатого вала к ротору магнето не
должно быть больше чем 1 : 1'/2.
С другой стороны, передаточное число не должно быть меньше
чем 1 : ’/г, так как в противном случае магнето будет вращаться
слишком медленно и не будет развивать достаточного напряжения.
Авиационные моторы работают обычно в четыре такта и поэтому
в зависимости от числа цилиндров двигателя магнето должно иметь
число оборотов, находящееся в определенном отношении к числу
оборотов двигателя. Если двигатель работает в два такта, то маг-
нето должно вращаться вдвое быстрее, чем' при четырехтактном
двигателе.
Двухискровое магнето может успешно применяться лишь на-
двигателях с числом цилиндров не выше шести. При числе цилин-
дров от 7 до 14 приходится применять четырехискровые магнето,
а при еще большем числе цилиндров шести-, восьми- или двенад-
цатиискровые.
Развитие моторостроения по линии значительного увеличения
числа цилиндров и быстроходности авиационных моторов застав-
ляет нас итти по пути постановки удвоенного количества магнето,
значительно расширяющие диапазон нормальной работы магнето.
*
§ 23. Абрис магнето
Величина и направление тока в первичной обмотке изменяется"
в зависимости от угла поворота ротора магнето, и первичный ток до-
стигает своей максимальной величины при вполне определенном по-
ложении ротора относительно полюсных башмаков магнето. Для
получения максимального вторичного напряжения контакты преры-
вателя должны размыкать первичную цепь при максимальной вели-
чине тока в первичной цепи.
Абрисом магнето, или углом установки, называется угол, на ко-
торый поворачивается ротор от своего нейтрального положения дс
момента размыкания контактов прерывателя.
128
Наивыгоднейшая величина абриса для отдельных типов магнето
различна и определяется опытным путем. Точная величина абриса
определяется на заводе и заносится в формуляр магнето. Если кон-
такты прерывателя будут размыкаться слишком поздно, т. е. если
установить слишком большой абрис, то вторичное напряжение маг-
нето уменьшится, так хак ток в первичной обмотке пройдет через
максимум и к моменту разрыва цепи снизится. Если же контакты
прерывателя размыкаются слишком рано, т. е. если установить слиш-
ком малый абрис, то вторичное напряжение магнето уменьшается
еще сильнее, чем в предыдущем случае, так как нарастание токовой
кривой круче, чем ее падение.
Во время настройки прерывателя или его кулачка при выборе
тока разрыва, а следовательно, и угла абриса, определяется также
Фиг. 96. Ток короткого замыкания первичной цепи
момент замыкания контактов прерывателя, ибо от этого момента за-
висит форма кривой тока и абсолютная величина первого макси-
мума тока, соответствующего первому полу периоду.
Рассмотрение кривой для тока короткого замыкания (фиг. 96)
показывает, что для полного оборота 360° (два периода), последую-
щие амплитуды очень резко отличаются от первой. Вообще, форма
этой кривой очень сильно напоминает характерные кривые корот-
кого замыкания генератора переменного тока, за исключением за-
метной (особенно в первом полупериоде) несинусоидальности кри-
вой. Максимальная амплитуда в первом полупериоде составляет
2,76 а, во втором полупериоде—1,09 а, в третьем полупериоде —
1,89 а и в четвертом полупериоде — 1,46 а. Природа этих явлений
совершенно понятна, но вместе с тем она наталкивает нас на рас-
смотрение важного для зажигания вопроса о влиянии момента за-
9 Ваграмов и Стародубцев 129
мыкания в связи с ролью, которую для всякого полупериода играет
предыдущий полупериод.
Максимальная амплитуда в первом полупериоде объясняется
тем, что замыкание произведено в наивыгоднейший и оптимальный
момент, соответствующий нулевому значению электродвижущей
силы. В отличие от этого второй полупериод как бы начинается при
137°, т. е. на 47° позже оптимального угла. В результате, второй по-
лупериод дает наименьшую ординату тока. Третий полупериод на-
чался при 224°, т. е. также с большим опозданием по сравнению
с оптимальным углом.
Можно утверждать, что для всякого размыкания целесообразно
своевременно, в оптимальный момент, производить замыкание пер-
вичной обмотки и не оставлять ее замкнутой длительное время (на
несколько полупериодов), так как это неизбежно приведет к умень-
шению ординат размыкаемого тока в отличие от батарейного зажи-
гания, где удлинение времени замкнутого состояния первичной об-
мотки является только желательным.
Учитывая изложенное выше, необходимо при постановке пре-
рывателя или его кулачка при сборке и регулировке, особенно после
ремонта, точно установить угол абриса, чтобы обеспечить нормаль-
ную работу магнето.
§ 24. Регулировка опережения зажигания магнето
По условиям эксплоатации двигателей внутреннего сгорания им
приходится работать при различном числе оборотов коленчатого
вала, вследствие чего необходимо изменять момент воспламенения
смеси, т. е. менять угол опережения зажигания. Для изменения мо-
мента зажигания при работе двигателя в конструкции маг-
нето предусмотрено соответствующее приспособление. У наи-
более распространенных авиационных магнето регулировка мо-
мента зажигания по характеру управления разделяется на: 1) ме-
ханическую, 2) автоматическую, 3) электрическую.
Регулировка момента зажигания в связи с работой самого маг-
нето можно разделить на два способа: 1) регулировка момента за-
жигания. с изменением абриса, 2) регулировка момента зажигания
без изменения абриса.
Регулировка момента зажигания с изменением абриса
Регулировка момента зажигания, при которой абрис магнето,
изменяется, может быть осуществлена следующими способами.
Механическое перемещение прерывателя.
В магнето с вращающимся магнитом (БС, Ротакс, ВТН) изменение
момента размыкания контактов прерывателя достигается механиче-
ски. Регулировка момента зажигания осуществляется здесь поворо-
том всего прерывателя относительно кулачка при помощи рычага
опережения зажигания,, связанного с рукояткой управления в кабине
летчика. Кулачок укреплен на валу ротора магнето на шпонке. Для
получения раннего размыкания (т. е. наибольшего опережения)
130
нужно повернуть прерыватель в сторону, противоположную враще-
нию ротора, а для получения позднего размыкания (т. е. наимень-
шего опережения) — по вращению ротора.
Автоматический поворот кулачка прерыва-
теля относительно ротора. Автоматическое управление
опережением зажигания основано на действии центробежных сил.
При увеличении числа оборотов ротора автомат поворачивает под
влиянием центробежных сил кулачок прерывателя относительно ро-
тора по направлению его вращения; вследствие этого угол опереже-
ния зажигания увеличивается. В предыдущем случае кулачок укреп-
лялся на оси ротора магнето на шпонке. Для получения более ран-
него размыкания 'контактов, прерыватель поворачивался навстречу
кулачку. Корпус прерывателя при применении автоматов закреплен
неподвижно, а кулачок при увеличении числа оборотов поворачи-
вается относительно ротора вперед и набегает на выступ молоточка
раньше. При уменьшении числа оборотов ротора кулачок поворачи-
вается относительно магнита в направлении против вращения, соот-
ветственно уменьшая опережение зажигания.
Автоматическое изменение момента зажигания должно следо-
вать закону, при котором опережение зажигания в двигателе при
увеличении числа оборотов по винтовой характеристике наиболее
выгодно. Однако, на больших числах оборотов наивыгоднейшее
опережение зажигания меняется незначительно, так как при увели-
чении числа оборотов уменьшение времени для горения происходит
одновременно с понижением концентрации загрязнения рабочей
смеси остаточными газами и более интенсивным движением смеси
в цилиндре, что увеличивает скорость сгорания.
Вследствие этого в автоматах обычно опережение зажигания
сначала возрастает, а после некоторого числа оборотов остается по-
стоянным.
[еремещение обоймы прерывателя. В магнето
с вращающимися обмотками прерыватель ставится на вал якоря на
шпонке и поворачиваться относительно якоря не может. Поэтому
регулировка момента зажигания здесь производится обычно вруч-
ную поворотом обоймы прерывателя на некоторый угол. Этот способ
аналогичен повороту прерывателя в магнето с вращающимся маг-
нитом.
Вь шеизложенные способы изменения момента зажигания имеют
общий недостаток, состоящий в том, что момент наибольшей вели-
чины тока в первичной цепи не совпадает с моментом разрыва пос-
леднего при различных углах опережения зажигания. Вследствие
этого напряжение во вторичной цепи оказывается меньше своего
возможного максимума.
Регулировка момента зажигания без изменения абриса
Регулировка момента зажигания, при которой абрис магнето
э< тается постоянным, может быть выполнена следующими спосо-
бами.
9*
131
Автоматическое смещение ротора магнето
относительно приводного двигателя. Автоматиче-
ское управление опережением зажигания по этому принципу также
основано на действии центробежных сил. Центробежный автомат
в магнето типа БСМ устанавливается между валиком привода маг-
нето и его ротором.
Масса грузов и упругость пружин автомата подобраны таким
образом, что по мере увеличения числа оборотов вала магнето
центробежная сила вызывает перемещение грузов в радиальном на-
правлении и тем самым поворачивает магнит относительно вала.
Так как вал магнита вращается синхронно с коленчатым валом
двигателя, то подобное смещение магнита изменяет опережение за-
жигания. Смещение происходит на некоторый угол по направлению
Фиг. 97. Ротор магнето БСМ с ручным опережением:
1—муфта; 2—шарикоподшипниковый узел; 3—рычаж-
ный узел; 4—валик; 5—ротор; 6—рукоятка; 7—валик;
8—винты (Комиссарчик Н. А.)
вращения, благодаря чему момент зажигания получается раньше.
В этом случае прерыватель относительно корпуса магнето и ку-
лачок прерывателя относительно ротора не меняют своего положе-
ния. Поэтому при изменении опережения зажигания момент размы-
кания первичной цепи не изменяется относительно момента получе-
ния максимальной величины первичного тока, т. е. абрис магнето все
время остается постоянным.
Механическое смещение ротора относительно
приводного валика магнето. Авиационные магнето
типа БСМ, применяемые на отечественных моторах, имеют автомат
опережения центробежного типа, который не позволяет получить
большого диапазона изменения опережения (не превышает 25—30°
поворота валика ротора) и не позволяет связать регулировку опере-
жения с регулированием других параметров двигателя. По причине
132
малого диапазона регулируемого угла опережения этого магнето,
затруднено применение запуска посредством рабочего трансформа-
тора для ряда моторов, имеющих большой установочный угол позд-
него зажигания.
Механическое опережение посредством перемещения ротора от-
носительно приводного валика магнето позволяет получить любой,
практически необходимый угол, и связать регулировку опережения
с регулированием других параметров мотора.
На фиг. 97 приведен ротор магнето БСМ-14 с механизмом опе-
режения зажигания, конструкции кандидата технических наук Н. А.
Комиссарчик (ЦИАМ).Сквозь Центральное отверстие ротора 5 про-
ходит валик, имеющий две опоры в шариковых подшипниках непод-
вижных частей магнето. Рычажный узел 3 жестко скреплен вин-
тами 8 с валиком 4, имеющим опоры в корпусе магнето. Поворот
валика 4 рукояткой 6 приводит к осевому перемещению шарикопод-
шипникового узла 1 — 2, в котором муфта 1 при этом совершает
кроме продольного перемещения также и нёкоторый поворот вокруг
своей оси. Это происходит благодаря наклонным шлицам, по кото-
рым муфта 1 сцеплена с валиком 7. Так как муфта сцеплена одно-
временно с наклонными шлицами втулки ротора 1, то поворот
муфты влечет за собой также поворот ротора 5 относительно ва-
лика 7.
Ротор, повернувшись на какой-либо угол, перемещает также ку-
лачок прерывательного механизма и бегунок и этим самым изменяет
момент зажигания относительно приводного валика магнето, а от-
сюда и- относительно в.м.т. цилиндра мотора.
Этот механизм опережения полностью укладывается в габариты
серийного магнето.
Фиксированное опережение
Постояннее опережение освобождает магнето от сложного узла
регулировки момента зажигания, позволяет упростить конструкцию
магнето и увеличить его надежность в эксплоатации. Но этот метод
применим только для моторов с относительно небольшим углом опе-
режения зажигания. При больших углах опережения это связано
с опасностью обратных ударов и вызывфт необходимость в специ-
альном устройстве, защищающем мотор от вспышки во всасываю-
щем трубопроводе. Фиксированное опережение применяется, в ос-
новном, на американских моторах Аллисон, Райт (магнето Бендикс -
Сцинтилла).
Электрическая регулировка опережения зажигания
В некоторых магнето фирмы Бош применялось вместо вышеопи-
санных механических приспособлений для регулировки опережения
зажигания — электрическое. Сущность этого способа заключается
в том, что для пускового зажигания устанавливаются специальные
прерыватели, смещенные на некоторый угол по отношению к рабо-
133
чим прерывателям, работающие от того же кулачка, что и рабочие.
При запуске двигателя специальным переключателем, первичная
цепь магнето переключается на пусковой прерыватель. Рабочий —
работает вхолостую. Когда запуск осуществлен, производится пе-
реключение первичной обмотки на рабочие переключатели.
Гидравлический механизм регулировки опережения зажигания
Интересной особенностью мотора Роллс-Ройс «Гриффон» 65 яв-
ляется гидравлический механизм регулировки угла опережения за-
жигания (фиг. 98) в зависимости от положения сектора газа. При
увеличении открытия дросселей рычаг 8 поворачивает золотник 6
так, что окно 7 в нем и окно 9 в гильзе 4 совмещаются. При этом
масло под давлением из трубки 5, через канал 10 поступает к ниж-
Фиг. 9& Гидравлический механизм регулировки опережения:
А—угол опережения увеличивается; Б—угол опрережения умень-
шается; В—положение максимального запаздывания; Г—положе-
ние максимального угла опережения; Д—шестерня привода маг-
нето; Е—валик привода магнето; Ж—регулирующий золотник и
гильза: И—сечение по оси золотника
нему концу цилиндра 11. Давление масла в цилиндре перемещает
поршень 12 и наклонный валик 1 привода магнето. Аксиальное пере-
мещение валика 1 благодаря винтовой нарезке поворачивает через
пару конических шестерен валик ротора магнето, вызывая соответ-
ствующее увеличение угла опережения зажигания. Одновременно
при перемещении поршня 12 с помощью рычага 3 масло дроссели-
руется гильзой 4 до тех пор, пока положение не стабилизируетя. При
обратном процессе выточки 13 совпадают с окнами 9 золотника 6,
и масло через канал 14 под давлением пружины 15 сливается в кар-
тер редуктора.
134
ГЛАВА VI
МАГНИТНАЯ СИСТЕМА МАГНЕТО
§ 25. Материалы для изготовления постоянных магнитов
в магнето
В авиационных магнето, с целью снижения их веса и увели-
чения надежности, следует употреблять постоянные магниты из
наилучших материалов/ обеспечивающих большие остаточные
индукции Вг и значительные коэрцитивные силы Не.
В прежних типах магнето употреблялись обычные углеро-
дистые стали, имевшие содержание углерода до 1%. Эти стали
хорошо закаливаются, обрабатываются резанием, прочны. Однако
они обладают недостаточной коэрцитивной силой и остаточной
индукцией и в настоящее время не применяются при изготовле-
нии магнето.
Значительно лучшими магнитными свойствами обладают
сплавы на основе А1—Ni—Fe. В настоящее время эти сплавы
полностью вытеснили в магнитостроении углеродистые стали.
Интенсивная работа по исследованию различных сплавов по-
казала, что особенно хорошие свойства имеют сплавы, содержащие
алюминий, никель и кобальт, так называемый альнико. Последний
элемент особенно эффективен в смысле увеличения коэрцитивной
силы. Величина Не растет в сплавах, содержащих Со примерно
пропорционально содержанию этого металла вплоть до 40%.
Однако кобальт является довольно редким и дорогим металлом
и поэтому его обычно применяют при небольших концентрациях
лишь в качестве легирующего материала. Одновременно во
всех странах ведутся небезуспешные работы по изысканию вы-
сококачественных бескобальтовых сплавов.
Эта работа привела к появлению сплавов, содержащих четыре
компонента Fe—Ni—Al—Си. Оказалось, что медь, действуя в не-
котором отношении подобно кобальту, увеличивает коэрцитивную
силу постоянных магнитов. Наиболее удачная добавка меди
в сплавы оказалось 3—4%.
В настоящее время для наших магнето типа БСМ применяется
именно такой четвертной сплав, дающий остаточную индукцию
% =6400 гаусс и коэрцитивную силу HJe. 450 эрстед.
Значение
ад^2-8-106—^- = 0,28 —г. .
г с см3 СМА
Некоторым неудобством новых сплавов является их большая
твердость, не допускающая обработки резанием. Обычная техно-
логия изготовления магнитов сводится к тому, что магнит отли-
вается в форме, по возможности близкой к необходимой, и зака-
ливается; более точная обработка осуществляется шлифовкой.
13S
Процесс закалки и вообще термообработка магнитов играет чрез-
вычайно важную роль в создании высококачественных магнитов.
В этой связи нужно отметить появившийся недавно и разви-
вающийся метод получения магнитов при термообработке спла-
вов в магнитном поле.
Оказывается, что если подобрать удачный режим понижения
температуры при переходе от температур из области, лежащей
выше точки Кюри, к более низким температурам, поместив при/
этом сплав в сильное и надлежащим образом ориентированное
магнитное поле, то для многих сплавов удается получить лучшие
магниты, чем при обычной обработке. Добавка кобальта в сплавы
повышает их точку Кюри и вместе с тем заметно повышает
эффективность термомагнитного метода обработки сплава. Все
изложенное свидетельствует о том, что содержание кобальта
в магнитных сплавах для постоянных магнитов магнето целесо-
образно повышать несмотря на его дороговизну. Наилучшая
концентрация кобальта при термомагнитной обработке колеблется
по данным разных авторов от 20 до 24%.
В настоящее время почти все заграничные магнето используют
кобальтовые сплавы с содержанием кобальта до 12%. Невиди-
мому в ближайшие годы концентрация этого элемента в сплавах
будет еще более увеличена.
Кривая размагничивания и коэфициент размагничивания
Основной характеристикой материала постоянных магнитов
является размагничивающая часть гистерезисного цикла, заклю-
•Фиг. 99.с Кривая размагни-
чивания
ченная между остаточной индукцией Вг
и коэрцитивной силой Нс. На фиг. 99
изображена эта часть гистерезисной кри-
вой—кривой размагничивания.
Эта кривая всегда получается при
исследовании образца в замкнутой мяг-
ким железом цепи, поэтому индукция Вг
распределена только внутри материала.
Рассеяние ничтожно.
Когда же мы имеем реальный магнит,
то мы должны учитывать, что его маг-
нитная цепь обычно содержит воздуш-
ные промежутки, что вызывает значи-
тельное рассеяние.
Увеличение магнитного сопротивле-
ния в этом случае вызывает уменьшение
индукции в магните по сравнению с Вг.,
Для данного сорта магнитного сплава
индукция будет зависеть от формы полюсов и воздушных про-
межутков; чем больше разомкнут магнит, тем меньше величина
индукции в нем.
136
Формально дело происходит так, как будто к магниту при-
ложено некоторое размагничивающее поле Н^, переместившее
точку намагничивания на кривой из К в Kt-
Точка К на кривой размагничивания с координатами (Вд, Нд)
определяет магнитное состояние магнита для данного его поло-
жения относительно внешней цепи. Точка наиболее сдвинута
влево для совершенно разомкнутого магнита, у которого силовые
линии проходят по, воздуху и в теле самого магнита.
Соединив тучку К с началом координат, найдем угол у,
тангенс которого носит название баллистического коэфициента
размагничивания магнита.
1 '
где напряженность размагничивающего поля в эрстедах, а
В$~индукция в гауссах.
Кривая возврата
Допустим, что мы намагнитили постоянный магнит в некото-
ром устройстве с замкнутой внешней цепью. Именно так намаг-
ничиваются роторы магнето, например, в магнето типа БС и БСМ.
При этом мы получим макси-
мальное значение остаточной ин-
дукции Вг. Когда, выключив ток
намагничивающих катушек, будем
вынимать магнит, индукция будет
падать по соответствующей кривой
размагничивания и магнит, извле-
ченный из намагничивающего уст-
ройства, будет иметь индукцию Вх,
соответствующую точке на кри-
.вой размагничивания.
Если теперь полученный магнит
вставить в арматуру, в которой он
должен работать, то магнитное со-
противление внешней цепи умень-
шится, и индукция станет боль-
ше—Вх. Однако, из-за гистерезис-
ного хода переход из точки Кг в
точку с индукцией В2 будет осу-
ществляться нЪ по кривой размаг-
Фиг. 100. Кривая возврата
ничивания, а по другой гистерезис-
ной кривой, лежащей ниже. В результате будет достигнута
точка (фиг. 100). Кривая носит название кривей возврата.
При работе магнето проводимость внешней цепи магнита все
время немного меняется и поэтому состояние магнита не харак-
137
теризуется одной точкой /<2. Эта „рабочая" точка движется по-
узкой гистерезисной петле, которую можно принять за линию,,
представляющую собой участок кривой возврата.
§ 26. Магнитная цепь магнето
Магнитную цепь магнето можно представлять состоящей из
внешней и внутренней частей. К внутренней—отнесем сам маг-
нит, внешней—будем считать параллельно соединенные цепи по-
токов, проходящих через сердечник трансформатора, а также
потоков рассеяния в арматуре и в самом магните.
В этом приближении считается, что поток в нейтральной зоне
магнита Фо и внешние потоки меняются таким образом, что
Ф0 = Фа + Ф5 = const, (6.1)
где Фа—полезный поток,
Ф5—потоки рассеяния, т. е. происходит лишь перераспреде-
ление потока между полезным и рассеянным.
Магнитная проводимость рассеяния трудно поддается расчету,
так как необходимо учитывать не только изменение геометри-
ческих величин при изменении положения ротора, но и измене-
нение магнитных потенциалов в самом магните, вследствие фак-
тора размагничивания. Поэтому приходится, еще более огрубляя
расчеты, вводить некоторую эквивалентную проводимость рас-
сеяния , ,
gs = kg’,
где g'—проводимость рассеяния, подсчитанная без учета изме-
нения магнитных потенциалов.
Множитель k учитывает это изменение.
Проводимость внешней цепи может быть представлена как
go^ga+g^ (6-2)
где ga~полезная проводимость арматуры,
gs—проводимость рассеяния.
Пренебрежем падением магнитных потенциалов в железе
внешней цепи и будем считать, что свободная м.д.с. постоян-
ного магнита (равная полной м.д.с. за вычетом падения магнит-
ных потенциалов в самом магните) целиком используется на соз-
дание потоков внешней цепи. Тогда
K = gaHaLm, (6.3)
где На~свободная напряженность магнитного поля,
Lm—активная длина магнита.
Таким образом, полезный магнитный поток в сердечнике тем
больше, чем меньше воздушный зазор и чем больше площадь
эквивалентного поперечного сечения, так как
р-S’
&=Т; 1‘-1-
138
Величину воздушного зазора между ротором и статором маг-
нитной системы современных магнето выбирают очень малой:
/ = 0,03—0,10 мм. Такая точность достигается применением хо-
роших шариковых подшипников и тщательностью механической
обработки. Что касается эквивалентной площади 5, то она у сов-
ременных магнето составляет величину порядка 7—15 см2.
Расчет магнитных систем с учетом полей рассеяния до сих
пор не имеет сколько-нибудь надежных методов. Обычно поль-
зуются экспериментальным методом, подбирая на опытных об-
разцах необходимые значения магнитного потока.
Некоторым облегчением в этом деле являются способы рас-
чета, с помощью которых можно получать ориентировочные
числа; укажем вкратце некоторые из них.
Метод последовательного суммирования
Метод последовательного численного интегрирования широко
распространен в электротехнике, например, при вычислении
параметров электрических машин. Он дает данные для отдель-
ных вариантов, но не дает общих выражений, позволяющих анали-
зировать математически полученные результаты. К такому
методу обычно прибегают всегда, когда почему-либо отсутствует
возможность решить задачу в общем виде.
Суть этого метода в данном случае сводится к следующему.
Магнит любой формы, но одинакового сечения, представляют
в развернутом виде в некотором масштабе (фиг. 101).
139
Тут же над ним изображают кривую индукции в функции
длины, снятую тем или иным способом.
Эту кривую заменяют ступенчатой ломаной линией. Уступы
можно выбирать произвольно, но удобнее ломаную кривую сде-
лать симметричной относительно середины магнита, а величину
уступов сделать такой, чтобы на каждой ступени изменение
индукции было бы одинаковым.
Действительная кривая близко подходит к линии, которая
получается, если соединить середины ступеней линиями.
Построение начинается с того, что находят любым способом
значения магнитных проводимостей отдельных участков gi,g$,gs—
После этого задаются произвольным значением индукции Вх
в центральной зоне и находят по кривой размагничивания соот-
ветствующее значение напряженности поля Нх. Затем подсчиты-
вают значение свободной м.д.с. данного участка
4 + у4)=4Н1. (6,4)
Уменьшение индукции во второй зоне будет
Дв,=£ф-,
где S — площадь сечения магнита, а индукция
будет
Вг = В1-^В1.
во второй зоне
Повторяя рассуждения, можно найти свободную м.д.с. на концах
второго участка
F^ — 4^4 + (4 Ф l^FI2
и
(6.5)
Таким образом, на /n-том участке
Вт~ Вт—\ — Д Вт—\
Fm = Fот_] + Im—X •
Проводимость цепи, лежащей за последним участком, равна
Ф В S
F ~ F
1 т 1 т
С другой стороны, эта же проводимость может быть опреде-
лена из геометрических соображений (например, проводимость
воздушных зазоров).
Числа, полученные двумя путями, должны совпасть. Однако,
ввиду произвольности выбора Вх, совпадения не получится,
140
придется задаться новым значением, повторить все вычисления
и снова сравнить результаты. Пересчеты нужно производить до
удовлетворительного совпадения результатов.
Отсюда видно насколько важно задаться по возможности
разумным значением Вх.
Метод очень кропотлив, хотя в конце концов может дать,
хорошие результаты. Его применяют обычно при проверочных
расчетах уже принятых вариантов.
Метод отношений
Более удобен, хотя и менее точен, метод графического ин-
тегрирования.
Сущность метода заключается в следующем. ,
Пусть ga — полезная проводимость, gB — проводимость рассея-
ния арматуры, £г5 — проводимость рассеяния магнита; тогда
у? —Sa "Б Sb kxSs
или
В L , , . L
ц So $ —(Sa "Ь Sb ^iSs) g »
Здесь kr—коэфициент, меньший единицы, связанный с тем, что
рассеяние магнита происходит по всей длине, а не только на полю-
сах, как было бы, если бы kT считать равным 1.
' Коэфициент kx является самым слабым местом этого метода.
Аналитически удалось рассчитать только Для эллипсоида
вращения, намагниченного по большой оси. Для него кг= ,
для всех других Л] принимает самые разнообразные значения.
Рекомендуют во всех случаях брать половину, так как это может
дать ошибку только в благоприятную сторону.
Произведение k^gs—есть эквивалентная проводимость для не-
которого идеального магнита, имеющего рассеяние только на
концах.
Свободная м.д.с. магнита на концах будет
Fa^HL,
где L—длина магнита.
Полезный поток будет равен
®a = FaSa^HLga-
Полезная энергия Wa получит значение, пропорциональное выра-
жению , _
ФР —
а1 а —
Далее интегрируем приведенные значения следующим образом.
141
Фиг. 102. Метод отношений
Пусть имеется кривая размагничивания материала постоян-
ного магнита (фиг. 102).
Тогда отношение изобразится тангенсом прямой, прове-
денной из начала координат к рабочей точке, с координатами
В и Н, лежащей на некоторой прямой
возврата, т. е.
В , ч £
tg «0 =» jy = (&, + gB + ktgs) -у .
Полный поток в нейтральной зоне Фо
равен сумме полезного и рассеянного
потоков
Ф0 = Фа + ФЖ.
Кроме того можно считать, что каж-
дый из этих потоков пропорционален
соответствующей части индукции в сред-
нем сечении магнита, т. е.
% — Фд + фл = HLga + HL (gB+ /г&),
B — B0 = Ba + Bs = ^~ Lga + -y £ (gB +kgs~) = H tg a0
или
Htg ao + Htg as '= Htg a0
{g«0 = tg«a + tg«v;
величина tg a0 = (ga + gB + kigs}~r- представляет полную приве-
*3
денную проводимость магнитной системы.
На чертеже AD изображает Во, т. е. индукцию в нейтральной
зоне.
Далее, пусть
tgas = (gB + kigs)-^-;
тогда в том же масштабе отрезки АС и CD дают значения при-
веденных индукций полезных и рассеяния.
Для получения соответствующих потоков осталось только
уйножить эти величины на площадь сечения нейтральной
зоны.
Величина заштрихованной площади пропорциональна вели-
чине используемой энергии.
142
Изменение магнитного потока
Расчеты изложенными способами осуществляются обычно для
•определения максимального значения магнитного потока в транс-
форматоре-
х Однако, при вращении ротора происходит изменение магнит-
ного потока в сердечнике трансформатора от его положительного
максимального значения до максимального значения с обратным
знаком. В дальнейшем будут приведены конструкции магнитных
систем разных типов магне-
то. Для рассмотрения же
принципиальной стороны де-
ла обратимся к фиг. 103.
Здесь изображена схема че-
тырехполюсного ротора. Ро-
тор— постоянный магнит —
изображен в двух положе-
ниях. В положении 1 магнит-
ный поток максимален. При
вращении ротора магнитный
поток в трансформаторе на-
чинает уменьшаться. Это
вызывается следующими
причинами:
Общий поток магнитных
полюсов вне магнита рас-
падается на два. Один прохо-
ротора при фа „о ротора при фемакс.
Фиг. 103. Четырехполюсный ротор
дит через сердечник транс-
форматора, другой (поток рассеяния) замыкается через воздуш-
ные промежутки и полюсные наконечники непосредственно с од-
ного полюса на другой.
Ф = ФЛ(«) + ФД«),
где Фо (а)—поток сердечника трансформатора,
Ф, (а)—поток рассеяния.
Оба эти потока зависят от угла.
При этом увеличение угла а от 0 до 90° приводит к непре-
рывному уменьшению потока Фо(а). При а = 90° Фа(а) = 0. В то
же время потоки рассеяния непрерывно растут и при а = 90°
рассеянные потоки равны общему потоку Ф. Конечно, при этом
Ф меняется несколько в зависимости от поворота ротора вслед-
ствие изменения сопротивления магнитной цепи. Но эти измене-
ния весьма невелики и для современных магнето не превосходят
Ю°/о. Таким образом, при вращении ротора состояние самого
магнита почти не меняется.
При дальнейшем повороте ротора часть потока, бывшего
ранее в интервале 0—-90° потоком рассеяния, начинает проходить
143
Фиг. 104. Кривые изменения магнитного по-
тока и индуктивности магнето БСМ
через сердечник трансформатора. Оно дает начало полезному
потоку обратного знака. Фо(а)<0, когда 90° О <180°.
Часть потока попрежнему замыкается помимо трансформатора,
давая поток рассеяния Ф,(а).
При а = 180° через сердечник трансформатора проходит макси-
мальный поток обратного знака. Поток рассеяния при этом ми-
нимален.
При вращении ротора в пределах последующих 180° все
повторяется в прежнем порядке. Строгое вычисление формы
магнитного потока Фа(а) в зависимости от угла представляет
очень большие трудности и для современных высокооборотных
магнето не представляет особого интереса. В следующих пара-
графах доказывается, что
наилучшей формой полез-
ного магнитного потока
является столообразная
форма. Однако, это имеет
значение лишь для тихо-
ходных систем, где ско-
рость установления элек-
трических процессов пре-
вышает скорость измене-
ния полезного потока.
В этом случае магнето
работает в почти устано-
вившемся режиме. Из
дальнейшего будет вид-
но, что современные маг-
нето замечательны как
раз тем, что скорость из-
менения магнитного по-
тока много больше ско-
рости установления тока первичной цепи. При этом, при высо-
ких оборотах, постоянная времени первичной цепи настолько пре-
вышает время между двумя искрами, что ток разрыва перестает
зависеть от формы кривой основного (полезного) магнитного по-
тока, а зависит лишь от значения этого потока в точках, соответ-
ствующих замыканию и размыканию контактов прерывателя.
Поэтому при конструировании современных высокооборотных
магнето не предъявляют строгих требований к форме кривой
магнитного потока (прежде требовалась форма, по возможности
близкая к столообразной).
Существенным требованием к магнитной конструкции является
попрежнему лишь наибольший в максимуме магнитный поток и
наименьшее магнитное сопротивление при соблюдении необхо-
димых весовых норм.
На фиг. 104 приведена типичная кривая магнитного потока
для отечественного магнето.
144
ГЛАВА VII
ТЕОРИЯ РАБОТЫ ПЕРВИЧНОЙ ЦЕПИ
§ 27. Цепь с постоянной индуктивностью
Наивыгоднейшая форма кривой основного магнитного потока
Авиационное магнето представляет собой генератор высоко-
вольтных импульсов, работающий, то как короткозамкнутый аль-
тернатор с постоянными магнитами, то при размыкании контактов,
как индукционная катушка. Процесс генерирования высокого
напряжения проходит через целый ряд взаимосвязанных про-
межуточных инстанций. При этом ни па одной из них электро-
магнитные явления не могут считаться стационарными или ква-
зистационарными. Поэтому здесь не может быть применен удоб-
ный метод анализа, разработанный применительно к квазиста-
циопарным режимам электрических цепей.
Ниже мы покажем взаимную связь различных переходных
явлений и классифицируем процессы в магнето. Пока же рас-
смотрим работу первичной цепи.
При вращении ротора магнето меняется длина магнитопро-
вода, его сечение и магнитная индукция в железе. В результате
индуктивности первичной и вторичной обмоток изменяются в за-
висимости от положения ротора и
токов в обмотках. Все это приво-
дит к довольно сложной картине
электромагнитных явлений в цепях
магнето.
Однако, мы рассмотрим сначала
такую принципиальную схему рабо-
ты магнето, в которой будем счи-
тать все параметры обмоток посто-
янными. Это позволит нам в бо-
лее наглядной форме вскрыть фи-
зическую сущность работы первич-
ной цепи. Это тем более допусти-
мо, что как будет показано, харак-
тер явлений не меняется при пере-
менных параметрах.
На фиг. 105 приведена принци-
пиальная схема магнето. Магнит-
ный поток Ф, создаваемый постоян-
/г распределителю
Фиг. 105. Принципиальная схема
магнето
нымц магнитами и проходящий че-
рез железный сердечник, пронизывает первичную катушку, индук-
тивность которой Л,, и вторичную—с индуктивностью Lv Пусть
омическое сопротивление первичной обмотки /?,. Изменение
основного потока в сердечнике достигается вращением магнитов
или специального коммутатора. При этом форма магнитного
Ю Ваграмов и Стародубцев
115
потока Фа должна быть выбрана таким образом, чтобы в первич-
ной обмотке создавался наибольший ток, ибо вторичное напря-
жение находится в прямой зависимости от величины тока раз-
рыва. Докажем положение, что наивыгоднейшей формой магнит-
ного потока является прямоугольная
форма (фиг. 106).
Действительно, пусть имеем маг-
нитный поток в форме усеченной тра-
пеции (пунктир на фиг. 106), где угол
Фо
наклона v = — —для боковых сторон
da а
и 0—для оснований. Замыкание кон-
тактов будем производить при значе-
нии потока (—Фо), а размыкание при
(+ ®о); Угол замкнутого состояния
пусть будет 2а0, величина абриса а0.
Мгновенное значение силы тока будет определяться уравне-
нием:
Фиг. 106. Идеальная форма маг-
нитного потока
+ ЯЛ = - V,
(7-1)
но
di, di, da. di,
--- -- —- —----- — О)
dt da dt da ’
(7.2)
где (d — угловая скорость вращения ротора,
— число витков первичной обмотки.
Тогда
lA .
da о da aQ
(7-3)
Начальные условия:
а — —
4 = 0,
тогда ток разрыва примет значение, соответствующее решению
уравнения (7.3)
<7Л)
Будем увеличивать крутизну изменения потока, увеличивая
с?Ф
и соответственно уменьшая абрис.
Разложим в выражении (7.4) для в ряд второе слагае-
мое в фигурных скобках
146
v _______ Wi<j>0(j) (___/,____2/?1Ио 1 /2/^jaQ V_____
aoft I \ 2!\ )
ы перейдем к пределу a0 = 0.
При ao—O получаем
_ 21ГА
Vl'an—>0 — — —1 ~
L^l
(7.5)
При этом ток достигает максимально возможного значения
при данном £1, так как магнитный поток тока
Ф. =— —1^-= + 2Ф,
1 1F, ’
как раз равен полному изменению магнитного потока. Заме-
тим, что если бы было возможно осуществить форму магнитного
потока (фиг. 106), приводящую к значению тока (7.5), то исчезла
бы надобность в первичной обмотке, так как во вторичной
обмотке наводилась бы достаточная э.д.с. за счет внезапного
изменения основного магнитного потока. Рассмотрение условий
работы генератора импульсов с крутым изменением потока и
одной обмоткой представляет самостоятельный интерес и имеет
большое практическое значение. Однако, конструирование маг-
нитной системы, дающей прямоугольную форму потока, встре-
чает пока непреодолимые трудности. Таким образом, наилучшей
•формой кривой магнитного потока является усеченная трапеция
с возможно крутыми сторонами (прямоугольная форма). Однако,
практически такую форму осуществить не удается, и кривая
магнитного потока Ф(а) имеет вид периодичной кривой
линии. В том случае, когда удается добиться от конструк-
ции магнитной системы лишь некоторой максимальной кру-
тизны кривой магнитного потока на небольшом отрезке, сле-
дует стремиться получить наибольшую длину этого отрезка.
Это утверждение легко показать, исходя из рассмотрения
кривой магнитного потока. Пусть в некоторой точке имеем
. /д!Ф\
^наибольшую крутизну магнитного потока I -т- I
\“а /max
На любом другом участке До: имеем приращение тока
I4U
а-|~Да
еа
-ia (7-6)
Воспользуемся теоремой о среднем.
10*
14 7
т, г/Ф
Вынося j— некоторым средним значением, получим:
da
/ * До
W,L=i„1—е
Fl
£ф
da
-Да..
ср
(7-7)
В том случае, когда изменение потока на участке Да соответ-
ствовало бы значению
I , имели бы приращение тока (Дг'^ |.
'max
Разность
,Л-, . |л- . U7, . ( ЙФ
|4J— Li Да||йа
_:йф_|
z/а
max I \ср
и, следовательно, [Дг'а| > |Дга |, так как по условию НН > —|
I mu I
При ЛЮбоМ. а. '
Суммирование по всем Да доказывает наше предположение.
Наилучшей кривой магнитного потока при заданной максималь-
ной крутизне является та, которая сохраняет максимальную
крутизну на наибольшем участке кривой.
Рассуждения, приведенные выше, относятся к первичной
обмотке с постоянной индуктивностью. Расчет тока первичной
цепи в этом случае всегда может быть выполнен в квадратурах,
если известен аналитический вид кривой Фа. Вычисление кривой
потока по данным магнитной системы представляет значительные
трудности и получается чрезвычайно неточным. Аналитический
вид кривой магнитного потока выясняется, обычно, путем со-
ответствующей обработки экспериментальных данных.
Различные авторы аппроксимируют кривые магнитного потока
при помощи разнообразных функций. Удобным, например,
является выражение магнитного потока рядом Фурье, предло-
женное академиком Кулебакиным. Ряд Фурье позволяет полу-
чить приближение к кривой любой формы. Для выражения магнит-
ного потока обычно бывает достаточно трех членов разложения.
Например, выражение магнитного потока для магнето БСМ-14
имеет вид:
Ф = Фтад.{ 1,16 sin 2со/ + О,256 sin 6ш/ + 0,093 sin 1О<о/},
где <s>t=a. — угол поворота ротора.
Значение тока разрыва при Z.j= const вычисляется в квадра-
турах для любой формы потока
1
е f { Ja ^2«Ksin(2«+ l)a\ e£1<0
J ( ' k=0
0
da-
(7-8)
в ряде Фурье использованы только нечетные члены, так как
поток симметричен относительно оси абсцисс.
148
Об индуктивности первичной цепи
Для цепей q неизменной Lx можно дать несколько опреде-
лений индуктивности. Каждое из этих определений методологи-
чески связано со способом измерения, но вполне эквивалентно
любому другому. Для нас представляют интерес следующие 3
способа определения:
Ф
1. L=L=-^-
i
Яф
2 L—L — —
z. di
7 Е
или L =-------.
di
dt
(7-9)
3. Л=/ ——
(£>
В первом случае коэфициент самоиндукции определяет поток,
сцепленный с единичным током.
Во-втором случае он определяет крутизну изменения потока
в зависимости от тока или э-д.с.
В третьем варианте индуктивность определится как отноше-
ние реактивного сопротивления синусоидального тока к круговой
частоте этого тока. Когда Л —const все три величины совпа-
дают и L = Lg — Lx. (7.10)
В цепях с железом индуктивность L не является постоянной
величиной, а зависит от силы тока. С увеличением тока умень-
шается магнитная проницаемость, а вместе с тем падает L
(явление насыщения) £=/.(/). При этом все три величины ста-
новятся переменными и неравными друг другу
7- Ф Lg ф Lx.
Некоторые авторы называют величину L статической, a Le
динамической самоиндукциями. Хотя в первом из этих опреде-
лений не содержится глубокого смысла, оно удобно для раз-
личения этих величин.
Величины L и Le связаны друг с другом линейным диферен-
циальным уравнением, вытекающим из определения L и Lg
L=L + i.d~. (7.11)
е di '
Что касается величины Lx, то ее связь с величинами Lg и L еще
более сложна. Нетрудно установить, что
/ т
7, =|/ *) (7.12)
Ч Такое соотношение для L и Lx получается при пропускании через
катушку синусоидального тока (э.Д-с. не синусоидальная). Если же к катушке
приложить синусоидальную э.д.с., то подобное соотношение можно написать
для связи между Lx и L.
149
При определении Lx следует иметь в виду, -что i является
функцией времени и меняется по закону синуса от—imax до+imax.
Соответственно и Lx зависит от свойств кривой Lg~Le(i) на
Фиг. 107. Кривая зависимости магнитного
потока от тока первичной цепи
всем участке этого изменения.
На фиг. 107 приведена кривая зависимости Ф(г) и на ней
в точке А показаны прямой 1 индуктивности Le и L. При уве-
личении i, L£ будет умень-
шаться, L—увеличиваться,
величина Lx—уменьшаться.
Причем эти изменения со-
вершенно неодинаковы для
всех трех величин.
В заводской практике и
в испытательных институ-
тах, как правило, измеря-
ют индуктивность методом
вольтметра, амперметра,
ваттметра на переменном то-
ке промышленной частоты,
т. е. определяют величину
Lx в зависимости от эффек-
тивного значения силы тока.
В этом случае зависимость
индуктивности от тока всег-
да падающая.
Само собой разумеется
величина Lx не может быть применена для вычисления силы
тока в первичной цепи.
В связи с этим укажем, что подмена величины L величиною
Lx, приводит к неточной трактовке явлений, происходящих
в первичной цепи.
Решение уравнений первичной цепи должно производиться
с использованием величины L или Lg. В первом случае уравне-
ние приобретает вид:
- di dL . t/Ф , q.
L dt+‘ -<u+lK=~w'di-- (7'13)
Во втором случае:
dt dt
или
<7J4>
так как
г/Ф___________________йФ di __. di
dt di dt e dt
150
Для вычисления первичного тока имеют значение величины
I и £ на участке ах—at кривой магнитного потока (фиг. 108),
соответствующем замкнутым контактам. Причем, направление
тока при измерении L и Lg на участке 04—а2 от замыкания кон-
Фиг. 109. Схема измерения дина-
мической индуктивности
Фиг. 108. Кривая магнитного потока
тактов до нейтрали должно быть таким, чтобы магнитный поток
тока складывался с основным потоком. На участке 04—а2 напра-
вление тока не должно изменяться, и результирующий поток
Фиг. 110. Зависимость индуктивности L, Lg , Lx от силы
тока в первичной цепи
будет равен разности основного потока и потока, вызванного
током. Применение для измерения самоиндукции тока обратного
направления приведет к другим величинам L и Lg, не имеющим
места при работе первичной цепи.
На фиг. ПО представлены результаты измерения значений L,
Lg и Lx для магнето БСМ-12 при а=15° (по ротору магнето).
151
Определение велось по обычному методу измерения магнитного
потока баллистическим гальванометром. Для определения само-
индукции Lg была применена схема, изображенная на фи-
гуре 109 (стр. 151). Первичная обмотка питалась постоянным то-
ком, модулированным переменным током 50 герц весьма малой
амплитуды. В первичной цепи, таким образом, протекал ток
is = i + i0 sin wt.
Величина i0 вычислялась по данным схемы. Определялось
эффективное значение тока is и напряжения us на зажимах ка-
тушки, и с учетом внутреннего сопротивления обмотки
лась величина Lx.
По формуле (7.12) в этом случае
определя-
L?g (i-po s*n *°0 cos"
L'ieiscos2u>tdt=
(7-15)
но in выбирается из соображений z»z0 (i имеет значение от 0,5
до 5 а; i0 не превышает 01, а); в этом случае
0 + *о sin “0 = (0
и не зависит от времени. Произведя преобразования радикала,
получим:
7-x ^g (?)•
На фиг. ПО видно, что кривая индуктивности Lg имеет мак-
симум при токе, равном 2,5 а. Кривая L также имеет максимум
от тока, тогда как кривая Lx, измеренная методом амперметра,
вольтметра на переменном токе в зависимости от эффективных
значений тока, не имеет максимума, а падает с увеличением z.
Совпадение значений всех трех самоиндукций при z = 0 понятно,
так как в этом случае
L1 = L, = L.
I di s л
(7-16)
Максимумы кривых L и Lg соответствуют нулевому значению
результирующего потока сердечника трансформатора. Последую-
щий спуск при больших значениях тока вызван перемагничива-
нием сердечника и увеличением насыщения потоком, противо-
положным основному.
152
Для авиационных магнето Lg и L обычно являются не только
функцией тока, но и функцией угла положения ротора
и для каждого типа магнето могут быть *вычислены по экспери-
ментально снятым кривым функций Lg и L в зависимости от
двух переменных t и а.
Однако, при подстановке этих функций в основное уравнение
(7.13) для вычисления тока получим нелинейное уравнение, ре-
шение которого в конечном виде является невозможным.
Представляется интересным обсудить пути получения прибли-
женного решения уравнения (7.13) для нелинейного случая,
а также и для линейного при переменных коэфициентах
£ = £(«); Lg = Le(a).
При этом выясним границы применимости этих решений,
а также оценим точность, достигаемую при применении прибли-
женных формул.
§ 28. Применение метода приближений к расчету тока
в первичной цепи магнето
Для получения решения уравнения первичной цепи в
тическом виде рассмотрим метод приближений1).
Представим основное уравнение для нахождения тока
вичной цепи магнето в виде:
анали-
в пер-
(7-17)
в об-
а и ОТ
d(Li_)
где L (i,a) — индуктивность первичной цепи, которая
щем случае зависит от угла поворота ротора магнето
тока I.
Основной магнитный поток может любым образом зависеть
от угла, но, однако, потребуем, чтобы функция Ф(а) была непре-
рывна и допускала действие диференцирования и интегрирова-
ния на участке 0<a<^aj 2). Последние условия, понятно, будут
выполняться для всех технически возможных кривых магнитного
потока.
Будем рассматривать рабочий процесс в первичной обмотке
реального магнето. По условию работы активное сопротивление
первичной цепи должно быть возможно малым. Обычно при ра-
боте магнето имеет место
у=^<1, (7.18)
_____________
2) Loc. clt., стр. 39
2) Отсчет угла а от положения начала замыкания контактов первичной
цепи.
153
«
где Lo наименьшее значение индуктивности в рабочем режиме-
первичной обмотки. Соотношение (7.18) справедливо для обыч-
ных магнето даже при самых низких оборотах. Например, для
матнето БСМ-14 при 300 оборотах в минуту из соотношения
(7.18) найдем т = 0,5<1. При более высоких оборотах неравен-
ство усиливается. Такие же соотношения получаются для других
типов магнето.
Для отыскания первого приближения в уравнении (7.17) пре-
уз
небрегаем величиной —.
Тогда
—-W- =—W^. (7.19>
аа 1 da 7
Выберем начало отсчета угла а так, чтобы замыкание кон-
тактов в первичной цепи происходило при <х = 0. Пусть магнит-
ный поток при этом имеет значение Фо. Тогда начальные условия:
а —0; Ф = Ф0; * = 0
и решение (7.19) будет:
117
г. = 7Д7)<Ф"-ф’' (7'20>
Если известен вид функции L(i, а), то получается реше-
нием алгебраического уравнения (7.20).
Для нахождения следующих приближений, будем поступать
следующим образом.
Полагаем 1 = + где Дгх— некоторая функция угла а, и
подставляем это значение в уравнение (7.17). Имеем:
diLh+J^ii) + R + дуj _ w d& . (7.21}
da ' 1 da
Отбрасываем величину Дг, в скобках и преобразуем остав-
шиеся члены, пользуясь соотношением (7.20)
d(Lbix*) + у 0< (7.21 а)
da
Вместо величины Д^ введена чем учитываем отбрасыва-
ние члена Д/j в уравнении (7.21а).
Решением уравнения (7.21) будет:
Дг/ = — — J ^da-j-const. (7.22)
0
Начальные условия ос* =0; Дгх = О дают const = 0.
154
Новое приближение будет, таким образом,
z2 = ^ + 4/1*
Однако
1ф1ъ, i = i2+ = + Az,* + 4i2. (7.23)
Подставляя (7.23) в (7.17) и учитывая (7.19) и (7.21а), получим:
4(Д^+^2) = 0. (7.23а)
СГ СЛ-
В последнем члене пренебрегаем слагаемым Дг2 и заменяем
под знаком диференциала Д/2 на Дга*. Имеем:
d(Mb»*) + R_ д. * _ 0 (7 24)
аа ш
Откуда
«1
Ы* = — -~-J M^da. (7.25)
О
Новое приближение будет
+ + (7.26)
Таким образом, мы получаем рекуррентное соотношение для
определения новых поправочных членов к выражению для тока.
Продолжая рассуждения изложенным способом можно напи-
сать л-й поправочный член в виде:
Развернув подинтегральное выражение, найдем
л-ое приближенное решение уравнения (7.17) будет
155-
Покажем теперь, что ряд сходящийся и что (7.27) является
решением (7.17) при п-*оо.
Общий член ряда (7.27) остается всегда меньше n-го члена
РяДа
X? X"1 / R \k а к
Х= 2Й_МЫ -к, (7.28)
*—1 \ 0 /
где <р0—максимальное значение |Ф0—Ф| в интервале 0<а<а1;
Lo—минимальное значение в интервале О<а<ао; 0<i<imar
Ряд (7.28) равномерно сходящийся, в чем легко убедиться.
Взяв отношение последующего члена к предыдущему, имеем
—1 7. qGJ tt
при л—>ос, так как по условию, поставленному в самом начале
— << 1
^0“
Мы имели £йп* < ап и поэтому ряд (7.27) также будет сходя-
щимся, а значение in при возрастании п стремится к некоторой
вполне определенной функции.
Однако, для того, чтобы i„ было бы решением уравнения
(7.17) при »->«> нужно показать, что отбрасывание в уравне-
ниях (7.21), (7.23а) и других членов не приведет к искажению
решения.
Будем считать что 1ф1п даже при больших п.
Пусть i = in + Mn. Подставим это в (7.17)
—й»—' + =
ЙФ
da
л-1
Учитывая, что 7я = гх + д4*, получим
*=i
П—1
7.(^4-"-1
------+ Ч )=-^^-.('7.29)
fc=l
Пользуясь
ведем к виду
соотношениями (7.19, 7.21а) и (7.23а и т. д.), при-
d(LMn)
da
+ ~ №п + д4г-1'') — 0.
(7.30)
156
Для величин Дгя-1* было показано, что при п-»<» их вели-
чина может быть сделана сколь угодно малой. Для доказатель-
ства того, что (7.27) есть решение (7.17) при достаточно
показать, что при я-»-оо; Дгл-»О.
Решая (7.30) последовательными приближениями, получим:
Величиной [л здесь обозначено выражение р =— — Дг*л=1;
|х-е0 При П-юо.
Заменяя подинтегральные, функции их абсолютными значе-
ниями, принимая вместо р его наибольшее значение р0 на участке
R
0<в<в„ а также, использовав наибольшее значение -у—
£оч>
R
получим:
вместо
Д*я-
(7.32)
и .следовательно.
Ra
Дг < —
(7.33)
поэтому И Дг„->0 при
решением (7.17) при
П->оо
Но по условию р0->0 при
Таким образом, (7.27) является
и при условии, что ^-<.1.
Соотношение (7.27) дает возможность получать приближен-
ное значение тока разрыва первичной цепи как для Z, = const,
так и для случая, когда индуктивность является функцией угла.
Принципиально, тот же метод приводит к решению нелиней-
ного случая, когда индуктивность зависит от тока i, и от угла
поворота а.
Удобство решения (7.27) состоит также в том, что получение
каждого следующего приближения достигается без изменения
всех предыдущих членов суммы (7.27).
Оценим теперь приближение, даваемое рядом (7.27). Для схо-
дящегося знакопеременного ряда, каким, очевидно, является ре-
шение (7.27), остаточный член по абсолютному значению не пре-
вышает абсолютного значения первого из отбрасываемых чле-
нов, т. е.
157
ctj- Otj 04
(7M)
ООО
£>
Или, введя максимальные значения для |Ф0 — Фа| и для -j— на
участке 0<а <ап 0< i <С^тах> получим
1 1 / Pd \л+!
I 1 <77- • Iф" - ф • <7'35>
При высоких оборотах большой интерес представляет оценка
погрешности при использовании нулевого приближения. Для этого
«случая мы пользуемся уравнением для тока в виде:
;=7^0<ф-ф«>- <7 36>
Остаточные члены можно оценить неравенством
I I < } г • I фо - ф («) I тах (7-37)
Относительная погрешность
8,- Ra
i Lou ’
Например, для магнето БСМ-14 при 2000 об)мин (по коленча-
тому валу двигателя) -|- < 3 °/0.
Если же использовать второй поправочный член, учитывающий
сопротивление R, то погрешность будет
1/^lV ,
8. 2 _ 1 JgM2
i< t+8j = 2 Uo°>/
(7.38)
Отсюда видно, что в области высоких оборотов не имеет смысла
учитывать более трех членов в выражении для тока разрыва
первичной цепи, даже при самых прецизионных исследованиях.
В дальнейшем предполагается рассматривать работу системы
магнето преимущественно в области высоких оборотов. В связи
с этим уместно остановиться на особенностях изменения вели-
чины индуктивности в этих условиях. Рассмотрим результиру-
ющий магнитный поток в сердечнике трансформатора магнето
Ф1=Фв4-Ф/. (7-39)
158
здесь ®i — результирующий поток, Фа— основной магнитный
поток в сердечнике магнето, Ф,- — поток реакции якоря. Восполь-
зуемся нулевым приближением при вычислении Фг.
Тогда
Ф, = i L (i, а) — Фо — Ф а. (7.40)
Погрешность, при определении величины Ф, таким способом,
будет зависеть от погрешности в определении I
i < ’
(7.41)
и, как мы уже видели, при высоких оборотах магнето весьма не-
велика. Подставляя выражение для Ф$ в (7.39), получим важйое
для рассмотрения работы высокооборотного магнето свойство
результирующего магнитного потока
Ф! = Фа — Фо — Фа = — Фо — const. (7-42)
На высоких оборотах магнето результирующий магнитный
поток с точностью до выражения (7.41) сохраняет постоянное
значение при замкнутых контактах прерывателя.
Причем, это значение равно величине основного магнитного
потока в момент замыкания контактов первичной цепи. Отсюда
можно извлечь некоторые сведения о характере изменения инду-
ктивности при работе первичной цепи. Из (7.42) следует, что
магнитная индукция в сердечнике магнето неизменна при любом
значении рабочего тока. И, следовательно, при определении •
б/Ф
индуктивности Lg — нужно пользоваться одной и той же точ-
кой на кривой намагничивания сердечника.
Таким образом, зависимость индуктивности от тока и угла
превращается в зависимость только от угла поворота ротора.
Самоиндукция Lg(j, а) может быть заменена на Lg{a.).
Изменение индуктивности от угла в этом случае не будет
связано с переменной магнитной проницаемостью у. Оно будет'
определяться только изменением магнитного сопротивления цепи
при повороте ротора магнето. Величина Lg(a) должна быть за-
мерена при разных углах, но при одинаковом значении магнит-
ного потока в сердечнике.
Опытное определение коэфициента Л^(а) может быть про-
изведено по схеме (фиг. 109).
Значение постоянного тока при этом должно быть подобрано
таким образом, чтобы результирующий поток в сердечнике имел
величину, равную основному потоку в момент замыкания кон-
тактов первичной цепи.
Такой подбор удобно производить с помощью дополнитель-
ной катушки из нескольких витков провода, намотанной на сер-
159
дечник рядом с основным трансформатором и соединенной с бал-
листическим гальванометром. Постоянный ток в первичной об-
мотке при разных углах поворота ротора нужно подбирать
такой, чтобы при быстром повороте ротора в нейтральное поло-
жение и одновременнсм выключении тока в первичной цепи
баллистический гальванометр показывал один и тот же отброс.
Этот отброс должен быть равен отклонению по шкале баллисти-
ческого гальванометра при повороте ротора из положения,
в котором замыкается первичная цепь, в нейтральное положе-
ние при условии, что первичная обмотка разомкнута.
Измерения £^(«), выполненные описанным способом, дают
результаты, изображенные на фиг. 111. Индуктивность мало ме-
няется с изменением угла а, достигая максимума для углов,
соответствующих нейтральному положению ротора и минимума
для положения ротора, при котором основной магнитный поток
максимален.
Такой ход кривой зависимости индуктивности от угла можно
представить эмпирической формулой:
Lg (°-) = L0 + Lr sin (4а + <в), (7-43)
здесь £0—постоянная составляющая Lg(a), для БСМ-12, БСМ-14
она равна для разных образцов от 10,5 мгн до 12жг«;
£х—амплитуда изменения £g(«) по углу.
«Для указанных магнето эта величина составляет не более
0,3 мгн.
160
Углы а в формуле (7.43) отсчитаны по ротору магнето. Прг.
переходе к „электрическим" градусам, нужно вместо 4а взять 2а'
Z-g («) = Zo + Lv sin ^2 а 4- . (7.44)
С использованием формулы (7.44) выражение для силы тока
при высоких оборотах приобретает вид
Ф„ — Ф
1=,______0 7-а------- (7.45)
Lo + L1 sin (2а'+ )
или, если Фа представлена в виде ряда Фурье
Фо — £ z2*+i sin{(2£-M)a + <p(2Jb+i) }
.........7—-------------------• (*-4б:
Zo + Z-i sin I2a'+ -i-J
§ 29. Численный метод интегрирования уравнений первичной цепи
В том случае, когда нет нужды иметь аналитическое решение,
позволяющее анализировать и исследовать процессы в первичной
цепи, а напротив, преследуется цель получить численное реше-
ние для конкретного магнето, но с возможно большей точностью,
может быть рекомендован метод конечных разностей, впервые
введенный в расчетную практику приборов зажиганий автором1).
Сущность метода сводится к тому, что диференциальные опера-
ции заменяются действиями над конечными разностями, взятыми
непосредственно из экспериментальных кривых. При этом реше-
ние от начальной исходной до конечной точки проводится путем
последующих ступеней или шагов. Такой метод широко изве-
стен в электротехнике и носит название „шаг за шагом".
Пусть имеем уравнение, связывающее токи и э д.с. первичной
цепи в виде . .
Z^+^ = ZZ, (7.47)
где Lg — динамическая индуктивность.
Для того, чтобы пользоваться этим уравнением, нужно иметь
кривую, представляющую зависимость между динамической ин-
дуктивностью и током, т. е. Lg—f(i).
Обычное построение такой кривой производится путем обра-
ботки либо заданной кривой магнитного потока в функции от
i) Ваграмов С. Е., Методика анализа работы магнето. Кандидатская
диссертация, 1943 г.
11 Ваграмов и Стародубцев 161
тока, либо путем обработки кривой статической индуктивности
в функции от тока. В первом случае дело сводится к нахожде-
нию первой производной магнитного потока в функции от тока.
Во втором случае приходится производить перестройку, руковод-
ствуясь уравнением
Lg = L + i -гг. (7-48)
Пусть фиг. 112 представляет собою L в функции от г. В ряде
точек заданной кривой построим касательные; тогда образуются
Фиг.р12. Зависимость индуктивности от тока
углы а, тангенсы которых представляют в соответствующем
й dL
масштабе величину в данной точке кривой.
После этого величину этой производной надо умножить на
значение тока в этой точке, тогда получим множитель
Затем, пользуясь
в виде
уравнением для динамической индуктивности
, . , .dL
L„ -—• L + i ,
? dt
(7-49)
определяем Lg.
Сумма, составляющая значение динамической индуктивности
Le, является суммой алгебраической и поэтому —должна быть
взята с учетом знака. Знак производной, как указывалось выше,
может быть как положительный, так и отрицательный в зависи-
мости от участка кривой основного магнитного потока.
Пример. Пусть при токе ilt равном 1 амперу, статическая
1 индуктивность Lg составляет 25 мгн, а при токе t2, равном 2а,
162
статическая индуктивность Z.2 составляет 20 мгн\ требуется найти
значение Lx для тока it. Интересующий нас для этого случая tg а
определится следующим образом:
х L, — L, 20 — 25 _ ,
tga = ---yJ = -s--r = — 5 мгн)а,
Is —’ z 1
тогда
Lg = 25 -- 5 • 1 =20 мгн.
В результате подобных расчетов получается ряд точек, даю-
щих, как указано выше, возможность построить кривую Le= f (z);
причем, в том случае, когда речь идет о магнето или других
электрических машинах или устройствах с воздушными зазорами,
эта кривая всегда лежит ниже кривой
Применение метода конечных разностей мало отличается
при постоянной или переменной индуктивностях. Удобнее рас-
смотреть сначала уравнение с постоянными коэфициентами, так
как в этом случае можно лучше изучить размеры ошибок, по-
лучающихся от применения конечных разностей, сравнивая при-
ближенные решения с точными.
Рассмотрим простейшее уравнение вида:
U=iR+L~, (7.50)
в котором di и dt заменим соответственно через Az и AZ: тогда
это уравнение примет вид:
Uz=iR+LYf (7‘51)
Решая это уравнение относительно величины Az, найдем, что
А. U—iR ..
=--------AZ.
Вводя соответствующую систему индексов и обозначая на-
чальное значение функции (в данном случае тока) индексом 0, при-
ращение за первый период—До, значение функций к концу пер-
вого периода и к началу второго периода—индексом 1 и, соот-
ветственно, приращение за первый период Ап можно написать
значение для тока в конце n-го элемента следующим образом:
in=in-, + <7-52)
Выпишем последовательно значение тока к концу первого,
второго, третьего элемента времени и т. д. и произведем соот-
ветствующее упрощение в полученных выражениях, приняв, что
11*
163
i0 — Q, т. e. рассмотрим нарастание тока при включении; тогда
получим следующие значения для интересующих нас величин:
*о = °
41 = 0 +
U-U^-R
L
is=U
R
it-uT +
I \ 1 \ /
I
Легко заметить, что выражения, получающиеся в квадратных
скобках, представляют собою неполные первые, вторые, третьи
/. MR\
и т. д. степени одного и того же выражения I 1---I.
Действительно, если мы возведем этот двучлен во вторую-
степень, то получим:
| “ 2 + ^i)R2 (7-53)
Если из последнего выражения вычесть единицу и результат
разделить на R, то мы получим величину, стоящую в квадратных
скобках в выражении для тока к концу второго момента. Поэтому
оказывается возможным представить выражение для тока в конце
п-го элемента следующим образом:
(7.54)
Если в этом выражении заменить величину через te и
R 1
соответственно учесть, что = -у, то выражение для tn при-
мет вид:
(7.55)
164
Теперь для суждения о величине ошибки достаточно сравнить
полученное выражение с точным значением для этого же самого
тока, которое равно:
(7.56)
но, так как t — nkt, то точное значение тока тожет быть написано
следующим образом:
= (7.57)
В соответствии с этим величина ошибки примет вид:
или
nW
(7.58)
Пример. Пусть требуется оценить ошибку, которая полу-
чается при пользовании методом конечных разностей в следую-
щих условиях: напряжение и= 10 в, сопротивление цепи 7?=0,5ож,
индуктивность цепи Л = 0,1г«, величина шага, принятая нами,
Д£ = 0,1 сек.
Найти значение тока через 0,4 сек после включения. Истин-
ное значение тока V в данном случае составит:
nbt 4-0,1
*'=1,(1-* 17,30,
а приближенное значение, вычисленное методом конечных раз-
ностей, составит:
• Г1 10L Л °»1 VI 1й7Сг„
г —(т)]~0,5[1 0,1/05/ 18,75
Отсюда видно, что ошибка составит:
8i = 18,75—17,3 ~ 1,5 или —7%.
Пользование приведенной формулой подразумевает постоян-
ство величины L потому, что только в этом случае могут су-
ществовать постоянные времени Т. В свою очередь, в том слу-
чае, когда индуктивность постоянна, нет никакого смысла в поль-
зовании приближенным методом, так как есть формула, точно
решающая поставленную задачу. ’
165
Как указывалось выше, метод конечных разностей, главным
образом, интересен для нас в тех случаях, когда индуктивность
переменна, т. е- когда при вычислении шага можно подставить
в каждую новую строчку новую, соответствующую данному зна-
чению тока, величину индуктивности L.
Укажем для данного примера, как должны выглядеть развер-
нутые вычисления, сводящиеся, обычно, к составлению таблиц.
Покажем применение развернутых таблиц и использование
рекомендуемых формул на старом численном примере.
Пример. Подставив численное значение, получим:
ИЛИ
in — in—i + &1п-1 — J 0+0.5in_i.
Вычисления сведем в таблицу 10:
Таблица 10
t ln-l 0.5zn_i гя =1О4-О,5«я_1
0,1 0 0 10
0,2 10 5 15
0,3 15 7,5 17,5
0,4 17,5 8,75 18,75
В случае, если индуктивность была бы непостоянной, следо-
вало бы в расчетной формуле вместо £=0,1г« в каждой строчке
применять новое значение динамической индуктивности, которое
должно быть взято из специальной кривой или таблицы, где эта
динамическая индуктивность дана в зависимости от значения
тока.
Как выше было указано, ошибка, получающаяся в резуль-
тате применения метода конечных разностей, все же очень ве-
лика. В приведенном примере она достигает 7%. Эту ошибку
можно существенно уменьшить, если основную исходную фор-
мулу переписать следующим образом;
и=Ы+ (7-59>
Новым в этой формуле является добавление величины
которая усредняет значение тока и значение омических потерь
напряжения за рассматриваемый период Д^; тогда конечное зна-
чение тока за /г-й период примет вид:
166
i'u — in—i “Ь
U — in-\ R
L
Lt
(7.60)
At
Внесенные поправки 9~ изменят также и имевшееся у нас
старое выражение для тока после n-го периода. В этом случае
мы получим для тока в конце n-го периода следующее выраже-
ние:
(7.61)
Как видно из этого уравнения, оно отличается от прежнего
Lt
тем, что к постоянной времени Т прибавляется величина -у .
лучим:
Если произвести вычисление ошибки в этом случае.
то по-
(7.62)
Рассмотрим влияние внесенной поправки на частном примере,
использовав для этой цели данные прежнего примера.
Пример. Величина тока в конце четвертого периода равна
10 Г1-
0,1 у
0,2+У;
—0,5
17,4 а.
Если учесть, что значение тока, вычисленное прямым инте-
грированием, составляет 17,3 а, то ошибка в данном случае
составит менее 1 % от основной величины. Практически, ошибка,
составляющая ранее 1,45 а, уменьшилась от введения реко-
мендуемой поправки более чем в 10 раз, при том же количе-
стве строчек. Необходимо лишь удостовериться, что вычисле-
ние при внесенной поправке в развернутом виде, т. е. в та-
блице 11, окажется не сложнее старых вычислений. Для этого
подставим численное значение в расчетную формулу и получим:
10 — Гп-1-0,5
0,25 + «
Отсюда t„ = 0,6t„-i + 8. Как видно из последнего выражения,
расчетная формула нисколько не сложнее предыдущей, всилу
167
чего и таблица содержит совершенно то же количество вычи-
слений, что и без внесения поправки: Таблица 11
t zn—1 °-Ч-1 in
0.1 0 0 8
0,2 8 4,8 12,8 /
0,3 12,8 7,68 15,68
0.4 15,68 9,408 17,408
Техника заполнения таблицы совершенно та же, как и в пре-
дыдущем случае.
Переходя к рассмотрению основных интересующих нас вопро-
сов—численного интегрирования диференциальных уравнений
при переменных значениях индуктивностей и взаимоиндуктив-
ностей, необходимо, в первую очередь, напомнить рекомендован-
ные выше приемы перестройки кривой статической индуктивно-
сти в функции от тока в кривую динамической индуктивности
в функции от тока, а затем, воспользовавшись поправкой, по-
строить таблицу, аналогичную таблице, примененной для реше-
ний задач с постоянной индуктивностью.
Покажем на численном примере применение этого приема.
Пример. Пусть при и = 0,5 в и R = 0,25 ом величина индук-
тивности L Ф const, причем индуктивность задана кривой в функ-
ции от тока (фиг. 112); выберем интервал времени попрежнему
Д£ = 0,1 сек. Поставим своей задачей выяснить величину тока
через 0,4 сек после включения. Перестроим рекомендованным
выше способом кривую статической индуктивности в кривую
динамической индуктивности, Для этой цели воспользуемся че-
тырьмя точками, отвечающими следующим значениям тока: 0( 1,0а,
2,0 а, 3,0 а. Так как при токе, равном 0, производная — = 0,
то динамическая индуктивность в этой точке равна статической.
Для прочих точек сведем вычисления в таблицу:
Таблица 12
i L-1000 Д£ AZ . Д£ t 7= Д/ Lg 1000
0 27,7 0 0 27,7
l.o 25,0 -2,7 -2,7 22,3
2,0 22,5 —2,5 -5,0 17,5
3,0 19,7 —2,8 -8,4 11,3
168
В соответствии с результатами вычисления, помешенными
в этой таблице, построим новую кривую на том же графике,
которая будет лежать ниже кривой статической индуктивности
и представляет собою интересующую нас в дальнейшем кривую
динамической индуктивности.
Из приведенного графика видно, что при сравнительно незна-
чительном изменении статической индуктивности в рассматри-
ваемом диапазоне изменения токов в данном случае на 29°/0
(динамическая индуктивность изменится на 6О°/о). Естественно, что
считать эту величину постоянной в наших расчетах мы не имеем
никакого основания.
Имея кривую динамической индуктивности, обратимся к чис-
ленному интегрированию диференциальных уравнений, восполь-
зовавшись поправкой; тогда для данного случая исходное урав-
нение примет вид:
0,5 = (/ + -J +
пли
. . , 0,5 —0,25г„_х
1п — ln-Х И-------,---- •
°-125+оТ
Для удобства вычислений, произведем дальнейшее преобразо-
вание этого выражения и получим:
; _: . 2 ^л-1
+ 0 о + 40£? •
Вычисления по этой формуле сведем в таблицу 13:
Таблица 13
t Zn-1 2—Zn-1 LS 40£? 40/. g 4-0,5 Дг»-1
0,1 0 2 0,0277 1,108 1,608 1,24 1,24
0,2 1,24 0,760 0,0210 0,840 1,340 0,567 1,807
0,3 1,807 0,193 0,0185 0,740 1,240 0,155 1.962
0,4 1,962 0,038 0,0175 0,700 1,200 0,032 1,994
'§ 30. Особенности электрических характеристик магнето
в области высоких оборотов
Существующие приборы зажигания обладают электрическими
характеристиками, не отвечающими в полной мере требованиям
современных высокооборотных моторов. Основным недостатком
в области высоких оборотов является падающая с увеличением
169
оборотов характеристика вторичного напряжения магнето. При-
чиной снижения вторичного напряжения при высоких оборотах.,
нужно считать уменьшение первичного тока, так как амплитуд-
ное значение вторичного напряжения прямо пропорционально
разрываемому току i 'в первичной обмотке. Это явление имеет
место как при разомкнутой, так и при нагруженной вторичной
цепи. Рассмотрим процессы в свете изложенных выше сообра-
жений. Исследуем сначала работу магнето при разомкнутой вто-
ричной обмотке. Докажем, что в этом режиме причиной умень-
шения тока разрыва не может служить неправильный выбор
формы кривой основного магнитного потока Ф(а) или зави-
симость самоиндукции от угла и тока.
Рассмотрим раньше магнето с постоянной самоиндукцией пер-
вичной цепи.
Основное уравнение для этого случая
L^+Ri^-W^
dt dt
или
+ (7.63}
da da \ f
Решение уравнения представим в виде:
(7.64)
о
Отсчет угла а выбран таким образом, что начало отсчета
совмещено с моментом замыкания контактов. Предположим далее,
что функция ) сохраняет знак на участке от 0 до ар Это
условие всегда выполняется для реальных магнето при правиль-
ном выборе абриса. Требование сохранения знака на участке
0<a<jx! является, конечно, менее жестким, чем условия выбора
наилучшей формы магнитного потока, рассмотренные в § 27.
Будем для определенности считать, что (-у-1>0; 0<а<ар
Угол а, и абрис считаем неизменными. Проверим, (7.64) на на-
личие максимума в зависимости от частоты.
Диференцируем по <о.
Ra a Ra
- dig___( Ra \
L \L^ е J е da +
R a Ra
Lu> а д (*/<7Ф \ £ш , 1 Rr\
+е ч- / , е da I. (7.65)
dwj \ da ) J
о
170
Диференцируя под знаком интеграла, имеем
-ч. a R a R
KW.I Г О' . Г IdOXTi ,}
-*7=-(г»)п“7 v*r */
о о
Воспользуемся тождеством:
Ra R «I а /?р
а ср (а) da = | а«ср(а)е da + У рР (₽)/“<*«$. (7.66)
и б об
Преобразуем с помощью (7.66) соотношение (7.65)
dia - RWi
eta £2ш3
Ra cti а
ГЕ7Ж)
о о
е Lwdad^.
с/Ф
По условию -7—
(га
сохраняет знак в пределах от 0 до аг. Это»
позволяет применить
теорему о среднем
di
д>л
£V
Ra cij а /?|3
Lu> (йФ \ (С j jd
I “7— I I I е dad®,
\ da J J
где 0 < £ < а.
Интегрируя, имеем:
' Ra Ra
di RW. ~~Ьш^Ф\ ( Luy/Tin )
s=Twe (л)...Е)7г (с
Здесь (^-) > 0.
\ da )a = ^
Выражение в фигурных скобках также больше нуля при лю-
_Ра_
бых значениях «о; е 1и> имеет положительное значение при
всех ш.
Таким образом:---эиГ>(^ и Ток С Увеличением оборотов
может только возрастать, нигде не достигая максимума.
dФ
Если бы мы предположили, что -т- < 0 на участке О—аь то
171
пришли бы к выводу, что —на всем интервале, что со-
ответствует непрерывному возрастанию тока 1а в обратном на-
правлении.
Если индуктивность является переменной величиной, но зави-
сящей только от угла Le = L (а), то уравнение для первичного
тока можно представить в следующем виде:
di R . =_______________йФ
da a>L (a) L (а) da
(7.67)
Уравнение линейно и его решение при начальных условиях
а=0; i= 0 будет:
“1
(С R \
— I —п <—da IX
J L (а)ш )'4
о
. . f (d® \ l Г R . \ . ,,
X -r T\ j- 1 exP\ I ~ГГ\ da\da. (7.68)
J L (a) da ) r J L (a) co j '
о о
Это решение не может быть представлено в конечном виде даже
для простой зависимости L (а). Однако, выражение (7.68) до-
пускает исследование на максимум в зависимости от круговой
частоты.
Введем обозначения:
Яф
R „ .
Тогда:
7^-Jda \da =
Применяя к выражению в фигурных скобках (7.69) формулу
интегрирования по частям и произведя очевидные упрощения,,
получим:
«1
— = — ехР (~J Р («»<«) X
О
а1 “ ?
X { J* fQ <₽) е*Р ( рм da) dad$\ (7-70>
0 0 о
дР (а,ч>) Р
или, учитывая, что ——- =----------------,ггг имеем:
д<л <s>‘L (a)
Будем, как и ранее, предполагать Q(p)>0; 0<P<aj. Кроме того,,
учтем, что по самому смыслу определения 1(a) не может при-
(7.71}
нимать отрицательных значений.
Величина exp{J Pfawydaj
всегда
о
больше нуля. Применяя теорему о среднем, получим:
“1 . Ез
о в
173
где
Отсюда
0
di
видно, что — > 0 при любых значениях ш и абсо-
значение тока разрыва первичной цепи может лишь воз-
с увеличением частоты, т. е. результат тот же, что и
<4-
лютное
растать
при постоянной индуктивности.
Рассуждения усложняются в том случае, когда самоиндук-
ция первичной цепи зависит от тока в ней, но, однако, и для
этого варианта важно показать, что кривая изменения силы тока
с частотой не достигает максимума.
Воспользуемся выражением для решения основного уравне-
ния первичной цепи в виде (7.27)
£(i,a)
Фф~— Фа I +
i=I
«1
i г
<»* L (a, i) J
о
/4-%, „
J TKiT(da)- (7.73)
О
Допустим, что на кривой i — i (ш) имеется точка, в которой
dt
1 = 1тах> тогда j- = 0 ДЛЯ ЭТОЙ ТОЧКИ.
ат
Покажем, что предположение 0 приводит к противоре-
чию. Продиференцируем (7.73) по ш, учитывая, что L зависит от
неявным образом через силу тока I.
dL di
di _____ di dw
do> 1 Ls(i, a)
Фа
к=1
L (а, i) J
О
“i
/Ф„____ф
- ?-7- “ (da)k +
£ (a, l) 4 y
о
к-1
о>к <?а>
а1
Г 1
А •- Z.J
о
“i
г* ф„— ф i
° “ (da)* .
MM) J
Rk d
О
1
о
21
При диференцировании выражения, стоящего в фигурных
скобках, в каждом из получаемых одночленов мы будем иметь
174
множители — , возникающие в результате диференцировании
L (а, I). Но по условию мы относим исследование выражения
к точке максимума, в которой = 0. Вследствие этого вся фи-
гурная скобка обращается в нуль, и мы имеем условие макси-
мума
СО
V ^(-i^-kx
Ar i
* ал «1
Rk 1 г 1 if %—Фа
Х (./+’ L(a,i)J L(a,i) ••• L (a, i) («“)*—°- (7-74)
0 и
Ряд (7.74) — знакопеременный. Его общий член
(da)* (7.75)
остается по абсолютному значению меньше общего члена ряда
где£0—наименьшее значение коэфициента самоиндукции на
участке О < а < аь 0 < i <Z 1тах'г
<Р0—наибольшее значение функции |Ф0—Фа | на участке 0 < а < сц.
Но [ а*I<| |, a bk~>0 при £-»«> и, следовательно, ah—>0;
откуда заключаем, что (7.75) сходящийся ряди прии->-<х>
(7-74) дает вполне определенную функцию, отличную от нуля
и имеющую знак первого члена. Равенство (7.74) оказалось
в общем случае несправедливым, и предположение, что сущест-
вует максимум тока в зависимости от ш неверно. Единственным
значением ш, когда равенство (7.74) выполнено, является <о=оо.
При этом все члены суммы (7.74) обращаются в нуль.
Таким образом, доказано высказанное выше утверждение, что
ни специфический выбор кривой магнитного потока, ни зависи-
мость самоиндукции от угла и тока не могут повести к образо-
ванию максимума на кривой j(e>). Экспериментальное иссле-
дование изменения первичного тока с оборотами для магнето
с постоянным абрисом показывает, что зависимость тока разрыва
первично^ цепи не совсем строго следует доказанным поло-
жениям.
175
При холостом ходе большинство магнето сначала показывают
быстрый рост первичного тока с повышением числа оборотов,
затем, в области средних оборотов, достигается некоторый очень
тупой максимум и при самых больших оборотах наблюдается
небольшое уменьшение тока разрыва в первичной цепи.
Это уменьшение при разомкнутой вторичной обмотке не пре-
вышает обычно 5—7°/0 и само по себе не является существен-
ным недостатком.
Все же, наличие такого максимума указывает на то, что вы-
числение тока первичной цепи с помощью основного уравнения
(7.27) не учитывает каких-то факторов, оказывающих нежела-
тельное влияние на работу магнето. Наиболее естественным
предположением, которое можно сделать для объяснения спа-
дающего участка характеристики первичного тока является утвер-
ждение, что причиной падения тока разрыва первичной цепи
являются всевозможные потери на гистерезис и токи Фуко.
Формально объяснение уменьшения тока первичной цепи
с оборотами можно было бы провести следующим образом: пусть
iar—ток разрыва первичной цепи, вычисленный без учета потерь;
1а'—ток разрыва с учетом потерь. Тогда по закону сохранения
энергии должны иметь:
(7.77)
или __________
i ' — 2-?—(7.78)
La — I/ la. l x 7
где P(<o, В)—энергия потерь на токи Фуко и гистерезис. Обще-
известно, что для машин потери с увеличением частоты возра-
стают. В то же время, как мы видели выше, при увеличении о>
1а стремится к пределу. Таким образом, 1а' должен иметь макси-
мум, который определяется из условий
dia____1 д_ Р (ш, В)
дш ia дш Lx
Следовательно, задача нахождения максимума тока в зависимо-
сти от частоты казалось бы приводится к разысканию зависи-
мости функций потерь Р(а>,В) от круговой частоты ш.
Однако специфика работы магнето такова, что изложенные
соображения недостаточны для объяснения спадающей с оборо-
тами части кривой. Покажем, что гистерезис и то«и Фуко не
могут дать удовлетворительного объяснения в рамках соотно-
шений (7.77) и (7.78).
Потери, которые нужно учитывать в равенствах (7.77), и (7.78)
должны быть учтены за рабочий цикл первичной цепи, т. е. за
176
время, в течение которого наводится ток 1а ' (на участке 0 < а < а,).
При этом работа намагничивания выражается очевидным со-
отношением ;
^2
Pm=^V^HdB. (7.79)
Я)
где V—объем железа;
Н — напряженность поля, меняющаяся от до /78;
dB — элементарное изменение индукции.
На рабочем участке 0<а <«4 при разомкнутой первичной
цепи происходит изменение магнитной индукции в пределах от
Ф„ Фо е
-° до—где S — площадь сердечника.
О
При замкнутой цепи изменение магнитного потока, а вместе
с тем и индукции, уменьшается вследствие противодействия по-
тока первичной обмотки. Работа намагничивания железа падает.
Результирующий магнитный поток в железе может быть вы-
ражен согласно (§ 28)
Ф1==Фа +Фг = Фа +L(a,i)i.
(7.80).
Пользуясь решением уравнения (7.27) представим резуль-
тирующий магнитный поток в виде ряда:
(Л)". (7.81)
Индукция в железе сердечника, очевидно, примет выражение
D - 5*1 -
а ~ s ~ s
По мере увеличения частоты знакопеременная сумма умень-
шается п Ва -> ш —» оо .
Оценим работу намагничивания. Пределы интегрирования для
(7.77) будут
12 Баграмов и Стародубцев
177
Расширим пределы интегрирования, отбросив в выражении
для Ва все члены кроме —? и первого члена ряда. Заменим вели-
О
чину Н2 на Н3, определяемую равенством
н _ Фо 1 R
S~s^ l
0
da..
При больших оборотах и различаются мало и
Отсюда видно, что величина энергии, затрачиваемой на изме-
нение магнитного состояния сердечника не возрастает, а умень-
шается с увеличением оборотов. Поэтому магнитные потери,
которые составляют лишь часть этой энергии не мдгут вызвать
уменьшения тока первичной цепи при увеличении оборотов.
Рассмотрим действие токов Фуко в железных листах сердеч-
ника трансформатора магнето.
Ввиду малости изменения результирующего магнитного потока
при высоких оборотах будем считать индукцию Ва одинаковой
по всей площади поперечного сечения железного листа. Свяжем
178
с листом систему координат XYZ (фиг. 113), совместив начало
с серединой. Пусть ось Z параллельна векторам индукции,
а ось Y перпендикулярна поверхности листа. Плотность тока,
Фиг. 113. Схема поперечного сечения
железного листа сердечника трансформатора
обтекающего прямоугольный контур толщиною dy и размерами
2у-2х при Z— \ определится из соотношения:
-^-(4 *У)=4Р(* + У)*6 •
(7-84)
Считая, что ширина железного листа много больше его толщины
пренебрежем у по сравнению с х, тогда плотность тока в эле’_
менте dy Jr,
со dBa
^=^-dTy-
элементе dy может быть рассчитана сле-
(7.85)
Тепловая мощность в
дующим образом:
'со2 [ (IB. \" ,
ху ау-
Интегрируя в пределах от — — до +-^-,где а — толщина пла-
2 2
стины и, рассчитав тепловую мощность на единицу объема,
получим:
- - " - я
а-.
(7.86)
₽=п»’
(7.87)
k da
Из этого выражения еще нельзя делать вывода о том, что
мощность потерь будет возрастать пропорционально квадрату
, dBa
числа оооротов, так как величина —т— сама является функцией
круговой частоты со. аа
2
12*
179
Определим энергию потерь за время рабочего режима пер-
вичной цепи. Для этого нужно подсчитать энергию, теряемую
на токах Фуко цри повороте ротора магнето от О до at во всем,
сердечнике.
dP= \7$dt= Vp — = — VI -у- ) da
<o 12 p \da /
p___ 1 u>«2
12 V
о
(7.88)
где И—объем железа в трансформаторе.
Для вычисления интеграла нужно знать изменение индукции
с углом а при замкнутой первичной цепи.
Воспользуемся выражением (7.84) для определения индукции
Ва в сердечнике трансформатора. Ограничимся при этом лишь
первым членом знакопеременного ряда, чем обусловим несколько
большее изменение индукции Ва . При этом вычисленные потери
будут несколько больше истинных. Погрешность при отбрасы-
вании членов ряда при высоких оборотах мала и может быть,
оценена совершенно так же, как это делалось выше (§ 28).
На основании (7.84) имеем:
О
(dBa \2 __ 1 (R_у / Фо — Фа у
\ da ) \ ® / \ /
Таким образом:
“1
<7-ю>
о
Отсюда, учитывая, что
1 217 f %—Фа , . ,
12 а ' J -“1.--------d‘ = Л“' = C0”S‘
О
имеем
(7.90)
Полученный результат на первый взгляд кажется парадок-
сальным. Энергия Потерь на токи Фуко в сердечнике магнето,
180
рассчитанная на рабочий участок 0 < а < не только не растет
с оборотами, но уменьшается, изменяясь в обратном отношении
к числу оборотов.
Однако с точки зрения, изложенной в предыдущих парагра-
фах, выражение (7.90) вполне закономерно. Оно выражает тот
простой физический смысл, что магнитная индукция в сердечнике
с увеличением оборотов при замкнутом прерывателе меняется
все меньше и меньше, а вместе с тем и токи Фуко уменьшаются.
Сопоставляя выражения (7.89) и (7.90), мы видим, что по-
тери на токи Фуко во время наведения тока в первичных вит-
ках не могут явиться причиной снижения тока разрыва первич-
ной цепи.
Резюмируя результаты исследований процессов; происходящих
при замкнутых контактах первичной цепи, мы можем уверенно
заявить, 'что за время наведения тока в первичных витках в маг-
нето не происходит процессов, могущих повести к уменьшению
тока разрыва с увеличением оборотов.
§ 31. Переходные процессы при холостом ходе
В предыдущем параграфе было показано, что токи, наводи-
мые в железе сердечника при замкнутой первичной обмотке, не
могут повести к уменьшению тока разрыва при увеличении обо-
ротов. Однако, если в рассмотрение ввести токи Фуко, появляю-
щиеся в моменты замыкания и размыкания контактов первичной
обмотки, картина существенным образом изменится.
Упростим явление и представим действие токов Фуко работой
некоторого эквивалентного замкнутого контура, индуктивно
связанного с первич-
ной цепью. Пренебре-
жем пока эффектом
конденсатора, включа-
емого параллельно об-
мотке первичной цепи.
Будем рассматривать
работу первичной це-
пи, связанной с „кон-
туром потерь" по схе-
ме, изображенной на
фиг. 114.
Пусть коэфициенты
индуктивности Lx и L,
а также коэфициент
взаимной индукции М введенных контуров постоянны. Соответ-
ствующие сопротивления обозначим и R.
В момент размыкания контактов первичной цепи в контуре L
наводится ток, создающий магнитный поток того же направле-
ния, что и исчезающий поток первичного тока.
Фиг. 114. Работа первичной цепи, связан-
ной с «контуром потерь"
181
Этот ток в последующие моменты времени начнет убывать,
уменьшаясь по экспоненциальному закону. Нетрудно видеть, что
М — —
i = ia — e LW> (7.91)
здесь i — экстраток в контуре;
1а — ток размыкания первичной обмотки;
₽ — угол поворота ротора, отсчитанный от положения,
в котором произошло размыкание первичной цепи.
Помимо тока (г) в контуре L при вращении ротора будет
наводиться ток за счет изменения основного магнитного потока.
Однако, при правильном выборе абриса размыкание контактов
происходит вблизи максимума кривой магнитного потока, и поэ-
тому вплоть до замыкания контактов первичной цепи основной
поток меняется лишь очень мало. Поэтому током, наводимым
э.д.с. вращения, пренебрежем.
К моменту нового замыкания контактов первичной цепи ток
в контуре L не прекратится. Он будет иметь тем большую
величину, чем выше скорость вращения ш. Рассмотрим, что про-
изойдет после замыкания контактов прерывателя.
Будем иметь два взаимосвязанных контура, в одном из кото-
рых ток имеет значение I, в другом 0. Для нахождения тока,,
наведенного в первичной обмотке из контура L в момент
замыкания обратимся к уравнениям токов:
..di. . di г,- ~
М -тг + L — + Rt = 0
at at
.. (7-92)
jmdt , г di± » л • п
Mdt L*dt + °
Начальные условия:
£ = 0 i = ^ = 0. (7.93)
Система (7.92) приводит к двум одинаковым уравнениям 2-го
порядка, дающим решения апериодичных процессов первичной
обмотки и контура L
(L.L- Л/3) g + (/</. + L.R)~ + RtRi = 0. (7.94)
Решением этого уравнения будут токи
i=A1eXi‘ + A2ext
, , (7.95)
+ В2ех'\
где и jc, — корни характеристического уравнения, а Л и В
должны быть определены из соотношений для начальных условий
182'
Откуда
ip —
0 = в, +в,
0 = Л1 (Аххх + А2хг) + Lx (Вххх + В2х2)
0 = M(Btxx + Вгх^) 4- L (Д1Х1 + /?2*s) 4* Ri$ .
(7.96)
« -. MR
1 ~ LjL — TH2 x, — xa
_ MR ip
2 — LXL-M2 A'j— x2
Л1 = “(утГ-Ти2 + *2
Лз~( lxl-m* + ;
(7.97)
Корни %! и хг получают вид:
1 R . ITRx R\2 , IRiRM^X
Xl’2~ 2(1 -K1) Ui + L V^i 1 ' + /’
„ M .
где величина л = у—г — коэфициент связи.
LXL
Введем выражения для постоянных времени контуров L и Lx
Естественно, что для реального случая всегда имеет место со-
отношение между постоянными времени
т« Л,
так как в противном случае магнитный поток при разрыве
контактов не сможет быстро изменяться, и вторичная э.д.с. будет
слишком мала. Преобразуем выражение для Xi,2’-
183
п л 1 1
Пренебрегая по сравнению с -у
получим:
в подкоренном выражении,
1112 ~ 2(1
так как у-«~у> а №<1, то членом, содержащим (у-)
знаком радикала, можно пренебречь по
тогда
под
сравнению с единицей;
1 1
(!-'№) 7\
1 1
(1—№) Т •
(7.99)
Таким образом, в первичной цепи при замыкании контактов будет
наведен ток за счет перехода энергии из контура L. Этот ток
имеет две компоненты, из которых одна очень быстро затухает
с постоянной времени, примерно, соответствующей контуру L,
другая, напротив, затухает очень медленно и к моменту размы-
кания контактов имеет значение, сравнимое с током, наведенным
в обмотке основным магнитным потоком. Общее выражение для
тока ij в первичной цепи будет
К моменту нового размыкания контактов прерывателя, вследствие
сильного затухания, второе слагаемое в фигурных скобках будет
г> 4. а
ничтожным по сравнению с первым. В момент времени <==— ,
соответствующий началу размыкания контактов в первичной
цепи, существуют два тока: ток ia — обусловленный действием
основного магнитного потока и ток — Ыа — даваемый выраже-
нием (7.91). Этот второй ток имеет лишь малую величину по срав-
нению с первым. Он всегда противоположен основному току,
так как имеет направление, совпадающее с током первичной
184
ien« в предыдущем цикле. Следовательно, при втором размы-
• ании контактов, значение разрываемого тока будет:
где
или
7 а--& С5
i 'lie “ 1 Ml-К2) 1 т}
(7.101)
2
Ма=ае ш-1а (7.102)
7И (7.103)
f? Н-* L0 + >£• / ►
ь=- ₽ + Л(1 -№) Т (7.104)
Величины а и b следует считать постоянными для данного маг-
нето.
Коэфициент уменьшения тока разрыва можно, таким образом,
определить отношением
* • Ь
Аг, ——
В =—-=ае “ . (7.105)
Как видно из этого выражения величина Е будет возрастать
с увеличением частоты, достигая предельного значения а при
<1) -Г 03 .
Физическая картина уменьшения тока разрыва первичной цепи
будет при этом следующая. При первом размыкании контактов
первичной цепи в контуре L наводится ток, который, затухая,
тем не менее не исчезает полностью к моменту нового замыка-
ния контактов. При замыкании в первичной цепи индуктируется
ток обратного направления по отношению к основному току 1а. Этот
ток удерживается до момента размыкания прерывателя, уменьшая
таким образом ток разрыва. При новом размыкании, явление
повторяется с той лишь разницей, что размыкаемый ток с каж-
дым новым замыканием становится все меньше и меньше.
Каждой определенной угловой скорости соответствует неко-
торый равновесный ток разрыва, определяемый из следующих
соображений:
185
i'a—А — ^ad 9
i"a=ia- Дг'а = /а(1-Ц1-е))
i'"a =ta-& i”a=ta (1 - e (1 - s (1 - E)))
(7.106)
ia ™ = ia ~ AC"1 ’’ = ia (1 - E(1 - 5(1 - 5.. -)
Таким образом получим:
4"- ia {i - <+es - g8 + -... + (~ !)"£«} =
n
= У (-1 A*
Л=0.
или при равновесии («-»«>)
ia^ia £(- W-^d+еГ1
й=0
и установившееся значение тока разрыва будет
у
__ -Л ___ а
Za~T+i— -ЖГ
1 + ае “
(7.107)-
(7.108>
Полное выражение для зависимости тока разрыва от оборо-
тов примет вид:
Это выражение для тока разрыва может иметь максимум
в области высоких оборотов.
Кривая 1 фиг. 115 показывает зависимость тока размыкания
для магнето БСМ-14 с удаленной вторичной обмоткой, но с сохра-
ненным конденсатором в первичной цепи. Кривая II показывает
ту же зависимость, но при наличии дополнительной обмотки,
специально намотанной поверх вторичной. Кривая III дает зави-
186
симость тока разрыва от оборотов при нанесении еще одной об-
мотки с малой постоянной времени.
Данные катушек следующие:
Основная
Дополнительная
— 0,012 гн
L = 0,004 гн
[L* — 34 гн
R1— 0,3 Ъм
R = 5 ом
R' = 20000 ом
Из теоретических рассуждений и экспериментальных данных
видно, что для улуч-
шения работы первич-
ной цепи на высоких
оборотах существен-
ным является уничто-
жение возможных
«контуров потерь". Ос-
новными контурами та-
кого типа для реаль-
ного магнето являются
пути тока в железных
и медных массах транс-
форматора. Для умень-
шения отрицательного
эффекта токов Фуко
следует уменьшать толщину железных листов и применять для
их изготовления магнитные материалы с меньшей удельной про-
водимостью.
ГЛАВА VIII
ТЕОРИЯ РАБОТЫ ВЫСОКООБОРОТНОГО МАГНЕТО
НА ИСКРОВУЮ НАГРУЗКУ
При нормальной работе магнето вторичную цепь нельзя счи-
тать разомкнутой. В момент проскакивания искры в распреде-
лителе магнето—вторичная обмотка оказывается замкнутой на
соответствующую свечу и, таким образом, ее концы соединяются
через две искры, искру между контактами распределителя и
искру между электродами свечи в цилиндре. Собственно искро-
вой разряд представляет собой колебательный затухающий вы-
сокочастотный процесс, происходящий с частотою, обуслов-
ленной лишь распределенными емкостями и самоиндукциями
электрических цепей. Сам по себе этот разряд не может слу-
жить причиною уменьшения тока разрыва первичной цепи и по-
этому не нарушает работу системы зажигания.
Однако, в искре образуется большое количество свободных
ионов и электронов, которые сохраняются в искровом проме-
жутке некоторое время, не успевая деионизоваться. Эти частицы
187
представляют собою проводящий мостик для тока, появляюще-
гося в результате наличия э. д. с. во вторичных витках.
При достаточной величине этой э. д. с. искровой разряд пере-
ходит в дугу. Появляется так называемый хвост „искры“ или
сопровождающий ток.
Магнитный поток в первичной цепи искажается, и ток раз-
рыва становится меньше. Вследствие этого снижается вторичное
напряжение, и магнето ухудшает свою работу. Это явление играет
большую роль при высоких оборотах магнето, когда время
разомкнутых контактов меньше, чем время, в течение которого
заканчивается разряд между вторичными электродами.
Таким образом, имеются две причины, ведущие к снижению
вторичного напряжения магнето при увеличении оборотов: 1) дей-
ствие вихревых токов в железе и меди; 2) влияние дуговстй части
разряда („хвост искры“).
Когда вторичная обмотка магнето замкнута через искровой
промежуток распределителя на внешнюю нагрузку, оба фактора
действуют одновременно. При этом, естественно, что они влияют
друг на друга, а потому их действия .не могут быть сложены
арифметически.
В настоящее время для высокооборотных двигателей роль
второго из указанных явлений является весьма важной. На устра-
нение этой причины обращают внимание многие конструкторы,
ряд фирм вводит в свои магнето приспособления для уменьше-
ния влияния хвоста искры (конденсаторы, сопротивления, до-
полнительные искровые промежутки). Ниже приводятся неко-
торые методы и результаты изучения влияния „хвоста искры“
на первичный ток и вторичное напряжение.
§ 32. Вторичное напряжение магнето
при отсутствии нагрузки
Разобранные выше явления в первичной цепи играют лишь
подчиненную роль. Необходимо в первичной обмотке создать
наибольший ток с тем, чтобы при размыкании контактов преры-
вателя получить наибольшую скорость изменения магнитного
потока и вместе с тем наибольшее напряжение во вторичной
цепи.
Особенностью процессов при замкнутой первичной цепи яв-
ляется малое изменение индукций сердечника трансформатора
и, как следствие этого, лишь небольшое изменение индуктив-
ности цепей. Картина получает более сложный характер, когда
прерыватель размыкает первичный ток. В этом случае поток
в сердечнике очень резко меняется от (+7000 — 9000) максвелл
в одном направлении до (3000 — 4000) в другом. При этом за-
висимость индуктивности от угла поворота здесь может не при-
ниматься во внимание, так как за время, в течение которого
напряжение вторичной цепи достигнет максимума (~2.10-5 сек),
188
оотор магнето едва успеет повернуться на угол 0,5° даже при
самых высоких оборотах. Однако, индуктивность заметным обра-
зом зависит от тока и меняется в процессе наведения напряже-
ния во вторичной цепи до 20% от своего среднего значения.
Учет этого изменения требует измерения зависимости индук-
тивности первичной и вторичной цепей, а также взаимной
индуктивности от тока и введения этих зависимостей в уравне-
ния электромагнитных контуров. Все это настолько усложнит и
без того громоздкие соотношения, что сделает совершенно не-
возможным анализировать полученные уравнения. Поэтому в даль-
нейшем мы будем считать коэфициенты самоиндукции и взаимо-
индукции цепей неизменными. Примем, таким образом, в этом
вопросе точку зрения, согласно которой реальным контурам
можно всегда сопоставить идеализированные с „эффективными*,
значениями коэфициентов самоиндукции и взаимной индукции.
Прежде чем перейти к специфике рабочих процессов магнето,
рассмотрим применение теории к холостому ходу. Обратимся
к фиг. 105. Здесь Lv Rt, С,—индуктивность, сопротивление и
емкость первичной цепи; L2, R2, С2—те же величины для вторич-
ной цепи, М—коэфициент взаимной индукции. После размыкания
контактов прерывателя имеем уравнения:
, d~i, , 1 . w. _
М dt2 +L1 dfi+C1h~~ W1~d^ “
dt2 b - dt2 + Ca 2 ~ da2
Система начальных условий в момент £=0
1\ — 1а
4=0
(8.2).
здесь 1а — ток разрыва первичной цепи;
£/Л; ^с2 — напряжения на конденсаторе первичной цепи и на вто-
ричной емкости;
С2—межвитковая емкость и емкость проводов вторичной
системы.
Кроме того, для вторичного напряжения в любой момент
времени выполняется соотношение
igdt
о
(8.3)
При этом, естественно, предполагается, что во вторичной
цепи отсутствуют проводимости, шунтирующие емкость.
189
Правые части уравнений представляют собою э.д. с. вращения.
Учет ее имеет смысл лишь для больших скоростей вращения
> 100 сея:-1. Причем даже при максимально возможных оборо-
тах ротора решение уравнений (8.1) можно проводить, считая
правые части независимыми от времени.
Обычное преобразование системы (8.1) приводит к уравне-
нию 4-го порядка для напряжения на вторичной обмотке
^(L1L-M*)Ci + (R^C. + L^a) +
+ Tr(L' + «ЛЙ + + R^)+
+ — — (Л w2 - м 1^) «>3— Ri
Ci da3 v 1 2 ' da.1 1 2
Введем величину свободного вторичного напряжения
/(/Зф Д2ф
Uz = +
+ ~С~ ~di ) C1 = ’ (8-5)
где через Uw обозначены члены, определяющие э. д. с. вращения-
При этом следует взять Т/ш в момент размыкания контактов.
Уравнение (8.4) примет вид:
А‘^-+А’^+А’^ё-+А'-^+А«^=°- <8'6>
где
A^fL^ — М*)С2
As = R1L2C;> + Zj/?2C2
A2 = L1 + RtR2C2^L^ (8.7)
Ai = R1 + R^
A° = C~i'
Таким образом, для вторичного напряжения U2 ненагружен-
ного магнето имеем то же самое уравнение, которое получается
190 *
Wj sin <ва£—<OgSin a»/}
(8-8)
__ /__GQ + .
1,2 - V
1ЛЯ индукционной катушки с разомкнутой вторичной емкостью.
При этом коэфициенты уравнения (8.6) имеют тот же вид, что
и в соответствующем соотношении Тейлора Джонса1). Им полу-
чено приближенное решение уравнения (8.6), дающее вторичное
напряжение катушки в виде двух колебательных процессов раз-
личной частоты и амплитуды. Существенным в его решении
является пропорциональность максимального значения вторич-
ного напряжения значению первичного тока к моменту разрыва
контактов
. Л4<м,<ог
2 ~ 1а ш/ — ®2
где «>1 и собственные частоты, определяемые соотношением
(4G + АаС2)2 + 1(Л42—
4fAf2-ZiZo)2C12C32
(8.9)
Следовательно, для магнето с разомкнутой вторичной цепью
будем иметь вторичное напряжение
«са = Ц2 + «ш, (8.10)
где ит — напряжение, наведенное во вторичной обмотке при вра-
щении ротора; — монотонно возрастает с увеличением обо-
ротов и при правильном выборе абриса имеет тот же знак, что
и «а. Поэтому напряжение холостого хода магнето не вполне
пропорционально первичному току (первичному току пропор-
ционально Mg), и максимум вторичного напряжения в зависимости
от оборотов не совпадает с максимумом для первичного тока.
Оценим величину вторичного напряжения, обусловленного
в реальном магнето вращением ротора. Возьмем магнето типа
БСМ-14.
Основной магнитный поток, замеренный н апроксимированный,
можно представить трехчленом
Ф = Фст (1,16 sin 2« + 0,256 sin 6а + 0,0093 sin 10а). (8.11)
Основные параметры магнето примем:
фт = 15 • 103М
IF2= 1,5 - 10‘
1^!= 1,65-102
Zj = 0,012 гн
М = 0,2 гн
Сг = 0,25 мкф.
Из (8.5) выражение для примет вид
</3Ф </ф
= G (ZjIJZg - ЛИТО + и/2 Ш. (8.12)
ДОС Д-ОС дос
О Тейлор Джонс, Теория индукционной катушки.
191
П ри рассмотрении работы высокооборотного магнето казалось бы
следовало основное внимание уделить членам с высокими сте-
пенями «о.
Однако, расчет показывает, что до самых высоких оборотов
(6—8 тысяч об/мин) основную роль играет лишь последний
член. Члены же, содержащие о2 и <о3 дают э.д.с., не превышаю-
щую в лучшем случае нескольких десятков вольт. Величина
и№, естественно, в сильной мере зависит от абриса.
Так как сколько-нибудь заметное наведение э.д.с. во вторич-
ных витках возможно лишь при разомкнутых контактах первич-
ной цепи, следует взять значение Vm, соответствующее положе-
нию ротора, тотчас же после размыкания контактов прерывателя,
В производных выражениях (8.12) угол а нужно принять как раз
равным абрису. Для магнето БСМ-14, абрис для разных свечей
различен и изменяется от 7° до 20° по ротору, поэтому часть
напряжения, обусловливаемая вращением ротора будет разная на
разных борнах высоковольтного распределителя. В таблице 14 при-
ведены значения э.д.с. вращения при разных оборотах и различ-
ных абрисах. Абрис 0° соответствует максимальной э.д.с. вто-
ричной цепи при вращении ротора с заданными оборотами и при
разомкнутом прерывателе в первичной цепи.
Из таблицы 14 видно, что э.д.с. вращения при нормальном абрисе
достигает значения 3—4 тысячи вольт и таким образом состав-
ляет от 15 до 25% от э.д.с., вызываемой колебательными явле-
ниями при размыкании прерывателя первичной цепи.
Доля напряжения, вносимая э.д.с. вращения, заметно изме-
няет общую разность потенциала на концах вторичной обмотки,,
поэтому при исследовании работы электрических цепей магнето'
должна учитываться.
Оценивая зависимость полного вторичного напряжения от
оборотов, мы должны пользоваться формулой (8.12). При этом,
как мы видели, величина % может быть с достаточной точ-
ностью положена пропорциональной оборотам. Величина же
должна находиться в прямой пропорциональности от тока разрыва
первичной цепи. U2 = qja +^, (8.12а)
где qx и q2—постоянные для данного магнето и абриса.
Используя выражение для 1а, полеченное в формуле (7.27)
будем иметь
D - |Ф0~Ф«
2 ~ _ -М
1 + ае ™
192
Таблица 14
Зависимость э. д. с. вращения от абриса при различных оборотах
Абрис а° (Lj^Cj-JWITjCJX й3Ф X dt3 в вольтах RlWiCi ^2 в вольтах аФ W*dt в вольтах в вольтах Примечание
4000 оборотов в минуту
0 —64 -0,6 4,5 103 4400
5 -47 -0,3 3,9 -Ю3 3900 ±3%
10 6 — 3,2 -103 3200
15 18 0,4 1,9 .103 1900
20 31 0,3 0,14-103 140
25 29 0,3 — менее 100 вольт
3000 оборотов в мину т у
0 —26 менее 3,4-103 3400
5 -19 2,9-103 2900
10 3 1 вольта 2,4-103 2400 ±3%
15 7 1.4-103 1400
20 16 0,1-103 менее 100 вольт
25 12 менее 100 вольт
2000 О б О р О Т О 1 з в мину т У
0 -8 2,25-103 2200
5 —6 менее 1,9 -103 1900
10 1 1,6 -03 И 00 ±3°/о
15 2 1 вольта менее 100 вольт менее 100 вольт
20 4
25 4 • »
1000 оборотов в минуту
0 5 —1 -0,8 менее 1,1-103 0,9-103 1100 900
10 15 20 25 менее 1 вольта 1 вольта 0,8-Ю3 меиёе 10 вольт » 800 менее 10 вольт ±3%
13 Ваграмов и Стародубцев
193
Отсюда видно, что максимум для первичного тока в зависи-
мости от частоты не будет совпадать с таким максимумом для
вторичного напряжения, так как выражения вторичного напря-
жения и первичного тока отличаются теперь не только размер-
ными постоянными, но и членом, линейно зависящим от угловой
скорости. При большой величине q2 и (при малом абрисе) изме-
нение вторичного напряжения за счет члена ^2а> может прев-
зойти изменение первого члена в сторону уменьшения и тогда
максимума вторичного напряжения в зависимости от оборотов
может вообще не оказаться.
Так, например, для магнето типа БСМ-12 максимум вторич-
ного напряжения исчезает при уменьшении абриса до 3°.
§ 33. Процессы в цепях магнето при работе на искровую нагрузку
Последовательность рабочих этапов
В предыдущем параграфе показано, что работа магнето с разом-
кнутой вторичной цепью, после размыкания контактов первичной
цепи отличается от работы индукционной катушки лишь нали-
чием э.д.с. вращения. В остальном процессы идут по тем же
законам, что и в индукционной катушке. Однако, явления за-
метно усложняются, когда магнето поставлено в рабочую схему
и вторичное напряжение срезается искровыми разрядниками
(высоковольтный распределитель, авиационная свеча).
В этом случае вторичная цепь с момента проскакивания искры
между борнами распределителя и до момента замыкания контак-
тов первичной цепи находится под током, оказывающим замет-
ное отрицательное влияние на образование тока в первичной
катушке и уменьшающим напряжение следующей искры. Рас-
смотрим сначала это явление теоретически с учетом переходных
процессов, имеющих место в магнето, работающем в нормаль-
ном режиме.
В современных авиационных магнето все процессы, происхо-
дящие в электрических и магнитных цепях, за время от одной
искры до другой, можно разделить на следующие пять этапов:
1. Нарастание тока в первичной цепи при замкнутых контак-
тах прерывателя. <
2. Процессы, происходящие в первичной и во вторичной
цепях от момента размыкания контактов прерывателя до пробоя
искрового промежутка в высоковольтном распределителе маг-
нето.
3. Процессы, происходящие за время от проскакивания искры
в искровом промежутке распределителя до появления искры
между электродами свечи.
4. Явление замыкания вторичной обмотки через дуговой раз-
ряд между электродами в распределителе и в авиационной свече.
Этот этап охватывает время от момента проскакивания искры
194
между электродами свечи до момента замыкания контактов пер-
вичной цепи.
5. Процесс исчезновения тока во вторичной обмотке, за время
<)Т момента замыкания вторичной цепи до затухания дуги между
электродами распределителя магнето.
Все пять этапов отличаются друг от друга как эквивалент-
ными электрическими схемами, так и значениями параметров
контуров этих схем. Связь между отдельными этапами состоит
в том, что конечные значения токов и напряжений для пре-
дыдущего этапа являются начальными условиями для следую-
щего.
Пятый этап является частью первого. Взаимодействие пятого
и первого процессов как раз приводит к тому неприятному эф-
фекту, при котором предыдущий искровой разряд влияет на
последующий.
Рассмотрим детали перечисленных процессов.
I-й этап связан с нарастанием тока первичной цепи. Кон-
такты первичной цепи замкнуты. Вторичная цепь разомкнута и
может быть устранена из рассмотрения. Эквивалентная схема изо-
бражена на фиг. 105. Мгновенное значение силы тока опреде-
ляется уравнением:
^£1) = (8.13)
Этот этап проанализирован подробно выше. Время, в течение
которого заканчивается процесс, определяется временем замк-
нутости контактов первичной цепи и уменьшается обратно про-
порционально угловой скорости
Д^1 = —, (8.14)
(U
где а} — угол по ротору магнето, на протяжении которого кон-
такты замкнуты.
П-й этап. Начинается с размыканием контактов первичной
цепи. При этом параллельно первичной обмотке оказывается
включенной емкость первичного конденсатора Вторичная
обмотка должна быть рассмотрена в связи с первичной. Причем
нужно принять во внимание собственную емкость вторичных
витков и бегунка. Однако, емкость проводов к авиационным
свечам не должна учитываться, так как подключение высоко-
вольтной проводки происходит лишь после того, как произошел
пробой искрового промежутка в распределителе. Эквивалентная
схема, соответствующая этому случаю, не отличается от схемы
холостого хода. Она изображена на фиг. 105 и применительно
к магнето рассмотрена в предыдущем параграфе.
13* J95
Вторичные и первичные напряжения и токи удовлетворяют
приближенно в этом случае колебательным соотношениям:
случае колебательным соотношениям:
ТИсо.а), ... ,,
а («>! SID <0af (0а SID (OjT)
--ia Г ?<,> 2 ", зч К а sln — “1 sin «гО
’-1 — Ш1 )
. МС,^гч>»
1П----у- 2 (cos (О/ — COS <о2г)
(8.15)
W22 -“f
h — la Ci 1 Wi2) (« S111 “S — Ь SI11
где «>1 и <о2 собственные частоты эквивалентной схемы,
ляемые формулой
(8.16)
опреде-
, /'£1Ci + Z2C2±1/(Z.1C1 + L2C2)3 + 4(zVjf-
“1,а “ |/ 2(Д42 —
9
Величина а и Ь, соответственно, обозначают
(8.17)
a —LXCX—
, (8.18)
b— -Цг .
1 1 (Oj2
Выражения (8.15) для U2 не учитывают э.дс. вращения ротора,
которая, вообще говоря, при начале процесса может играть
заметную роль.
Обозначая эту э.д.с. через иш, получим соотношение, выполня-
ющееся в момент пробоя
U2+Um=U0, (8.19)
где ий — напряжение пробоя искрового промежутка распреде-
лителя. Отсюда с помощью (8.15) можно найти М2 — время, про-
текшее от момента размыкания контактов прерывателя до про-
боя искрового промежутка,
U2 — Uo— ia 8V (w, sin (ot Д/2— <oa sin wa U2). (8.20)
OJq
В этом соотношении углы (оаД£2 и имеют значение порядка
нескольких десятых радиана, так как отношение пробивного
напряжения к максимальному
(^А + )majr
Cl
196
ммеет значение около 0,05 — 0,07 для не слишком больших искро-
вых промежутков.
разлагая синусы в (8.20) в ряды, будем иметь
Wj3 Д43 <016Д/2б
3! + ~5!~
<оа3 Д/28
“3!~~
АГ»! о>а
а — <о3а
-----»2
(8.21)
Ограничиваясь в разложениях двумя первыми членами, учитывая
соотношение (8.6) и производя необходимые преобразования, по-
лучим для Д£2 выражение
М2
б(о/0-г/ю)
7H(o12<o22za
(8.22)
Зная Д£а, с помощью формул (8.15), (8.16) можно вычислить
значения токов и напряжений в первичной и во вторичной обмот-
ках. Значения za> и Ulf взятые в момент Д£2, явятся началь-
ными условиями для процесса, происходящего после пробоя
искрового промежутка. Значение же величины U2 для начала
следующего этапа должно быть взято в момент времени, сле-
дующий за пробоем промежутка.
Ш-й этап. Строго говоря, между процессами, заканчивающи-
мися пробоем промежутка в распределителе, начинающимися от
этого пробоя, заключен самостоятельный высокочастотный про-
цесс, приводящий к выравниванию потенциалов на межвитко-
вой емкости вторичной обмотки и высоковольтной проводке.
Примем, что выравнивание потенциалов происходит за время,
много меньшее длительности этапов Д/2 и &t3.
В этих предположениях мы можем считать, что потенциал
меняется скачком до нового значения U2':
Здесь С3 — вторичная емкость, Ся' — емкость проводки к соот-
ветствующей свече.
Перераспределение потенциалов связано с изменением электро-
статической энергии системы на величину
спз Л 2 С С ’
= 2КГЙТ) • <8-28’
Энергия ДА переходит в работу искры в распределителе и
в энергию высокочастотных колебаний в соединительной про-
водке. Последние являются источником помех радиоприему и
бесполезны для работы приборов зажигания.
197
Существенным является то, что за начальные условия З-го1
этапа мы должны взять величины
(*а)д#г< (Ч)дц, (^)д/2,( (8.24)
\ 2 / Д/2
при t=&t2 во втором этапе. Исходные диференциальные уравне-
ния для 3-гс этапа те же самые, что и для 2-го и решение
можем записать в виде:
= Д r sin + А2 cos (0/Z+Д3 sin u>,7+At cos <»2t
U2 — Bt sin w/t + B^ cos <o/£ + Bs sin ш.2‘ t+B4 cos <d27
i-i = А^С^у cos <»/1 — АъС^ sin +AaC^ cos <d/£ —
— A iCjWjj' sin (D2'f
ig — (Ca + C2 ) {Stco/ cos u>1't — sin <ol7 +
+ Bso)2' cos <o27 — 54<u2'sin w27}(8.25)
Постоянные интегрирования находятся из начальных
вий:
^'2 — (^)д^2
h — (*«)д/2
Ui = (^)л(2
и —_______
усло-
(8.26)
(^)д^ •
Начало отсчета времени третьего этапа совпадает с концом!
второго этапа.
Подставляя начальные условия в уравнения (8.25) и решая
полученные системы, нетрудно получить значения величин Aj и
м(;\ m/2
с»,-
1 ~ 2 W/2 — О)/2
7,3 — “1 W2'3 - со/3
'2
ш/й—ш/а
(8.27)
198
. ш„'2 &г)м2
A5i ^2 х F2 /9
1 <02'2-- (О*2
£>2---- То F9------------
0>2'2----
В3=о>2’2----------
S 2 U)a'2 - <A.'3
---- О)
D ,2 MCt (6Г1)д/о«>1 2 (772)дд,
в‘=">-----------—=
В этих формулах С=С2 + С2', а величины в>/ и <о2' вычис-
ляются по формуле (8.17) путем замены в ней величины С2 на
С2 + С,1.
Определение длительности рассматриваемого процесса должно
проводиться путем решения 2-го из уравнений (8.25). Предусло-
вии, что t = M3 должны иметь
иш + us=u0,
где (70 — напряжение пробоя межэлектродного зазора в свече,
Uw — э. д. с. вращения
Uo— Uы — В1 sinw/A^g + BjCos ю/Дз +
+ Bs sin ш2'ДД, + В4 cos <и2Д^3. (8.28)
При решении этого трансцендентного уравнения относи-
тельно Д£3 нужно взять наименьший корень, так как пробой до-
стигается значительно раньше достижения первого максимума,
т. е. в первой четверти меньшего из периодов. Решение может
быть проведено или разложением в ряды, или табулированием
правой части 2-го уравнения из системы (8.25).
Имея значение Дг8, можно рассчитать все начальные условия
для четвертого этапа, начинающегося после пробоя искрового
промежутка в свече, путем замены в уравнениях (8.25) t на Д£3.
В том случае, когда в распределителе магнето выбран очень
малый межэлектродный зазор, Д£а можно положить равным
нулю. Тогда имеется возможность объединить 2-й и 3-й этапы
в один. Для вычисления длительности этого этапа, а также для
определения конечных значений токов и напряжений, следует
пользоваться соотношениями, установленными для процессов
второй группы. При определении длительности этого объединен-
ного процесса для магнето, дающих максимальное напряжение
199
в разомкнутом состоянии, в 3—4 раза превышающее пробивное
напряжение свечи в рабочем состоянии, можно воспользоваться
формулой (8.22), положив вместо ш, и величины <в/ и <оа', учи-
тывающие емкость высоковольтной проводки
Д£а +
6(<70~Цц)
Л1<1)/2<1)/2го
Значения токов и напряжений в..соответствии с (8.25) будут:
(£4)д#3 —’ напряжение пробоя свечи.
(^)д/3 —
<</ . ,V 6<(£Ув-^ш)
с,«-№ ----------
— bwj sin
у 6<(t70_^)
V м^ча
<0/2 — <0/2 \COSJ/ М^Ча
— COS
у 6<0/(f;0-z7o))|
F M^ia
_ . <o/ 8<o/2
fs~ta^7(49-№)
6w/(t/0 — 4)
7H<o22ia
Л4<ох2/а
— b sin
6<B/(t/0 - 4)
(8.29)
IV-й этап. После пробоя искрового промежутка в свече вто-
ричная обмотка замкнута через искровые разряды, переходящие
в дальнейшем в высоковольтную дугу. Сопротивление ионизиро-
ванного газа в этих разрядах, конечно, непостоянно. Однако, для
оценки роли этого сопротивления мы будем принимать ei;o рав-
ным некоторому эффективному значению и обозначать через г.
Численное значение г, должно быть выяснено путем анализа со-
ответствующих экспериментальных данных, что и будет выпол-
нено в следующих разделах. В общем случае мы должны до-
пустить возможность самых разнообразных значений г.
В том случае, когда сопротивление достаточно велико и соиз-
меримо с величиной -—, где <о. , — частоты колебаний конту-
ров первичной и вторичной цепи, эквивалентная электрическая
схема приобретает вид, изображенный на фиг. 116.
200
Отличие от схемы 3-го и 2-го этапов состоит в наличии
сопротивления г, шунтирующего вторичную емкость. Электпо-
магнитные явления в контурах описываются следующими уравне-
M-dt+ L^di
М dt + Li dt ^С2 ~~W^(0
„ dUi n
ч + Ci ~аг—0
(8.30)
I ' । с — О
г2 + с2 м — и
i\r-Uz = 0
i2' 4- z," — i. = 0
t
Начальные условия для этой системы задаются конечными
значениями t7n U2, iu i2 предыдущего этапа уравнения (8.23).
Фиг. 116. Схем* четвертого этапа
Опуская преобразования, запишем диференциальное уравнение
четвертого порядка, к которому приводится интегрирование си-
стемы (8.30) для вторичного напряжения в виде
+а«'л=
<*з»
201
Коэфициенты о0; а3, п3; п4 имеют следующие значения:
(Iq =--F 1
г
а —____। ^3 id
«!- г +/?1 + с7+/?г "с1_>)
«2= + Л + + RiR»c* + L^
TH* I f
Ri^c, - LtRfi2 (8.32)
a4 = M2— LxL2.
Вторичная емкость C3 в этом случае, конечно, должна содер-
жать в себе и емкость проводки к соответствующей свече.
Решение уравнения v8.32), как обычно, можно представить
в виде:
U2 = BxeK^ + B2eK,t + BseK‘l + В^ек<‘ + (8.33)
где fJ<u(f)—э.д.с., вызванная вращением ротора и имеющая лишь
малое значение, должна быть получена как частное решение (8.31).
Величины к,, ка, ks, к4 — корни характеристического урав-
нения
а4х4 + оах3 + а2х2 + а3х 4- ао = О. (8.34)
Коэфициенты В — находятся из начальных условий, опреде-
ляемых конечными значениями токов и напряжений в предыду-
щем этапе.
Уравнения для определения В-, будут:
к,^1 + к2В2 + к3Ва + к4#4 = ~ bt
В1 + В2 + В3 + В4 = (8.35)
4в,+-'-в, + ~в, + 1 в,= ь,
Kg rtg Г\2
откуда значения Ва, В3 и Bt определятся как
^ = Лд ; В3 = В3=-д3; В4 = ^-, (8.36)
202
Ky К3 К3 Ki
1111
кг~1 K2~x KS-1 Ki~x
Ky~2 k2~2 K3~2 K4~2
by к2 K3 Ki
b2 1 1 1
A3 ка~’ «д-’к*-1
Ь4 кя~2 к2~2 k~2
(8.37)
д Д3 и Л4, так же как и Дп образуются из Д путем замены
2-го, 3-го и 4-го столбцов на столбец, составленный из коэфи-
циентов by, b2, bs, Ь^ Знание С/, позволяет найти также токи
в любой момент времени, после проскакивания искры в свече.
Длительность рассматриваемого этапа сравнительно со вторым
и третьим этапом велика. Она занимает практически весь отре-
зок времени от размыкания до замыкания контактов.
Если угол замкнутого состояния контактов есть Я), то время,
в течение которого контакты разомкнуты, есть
д/4 = ?2272±; (8.38)
<u
здесь я, и w рассчитаны по ротору четырехискрового магнето.
Для дальнейшего рассмотрения существенны значения силы
тока во вторичной и первичной цепях к моменту замыкания кон-
тактов первичной цепи. Эти величины также находятся из си-
стемы уравнений (8.30). Например, для вторичного тока к мо-
менту Д£4 можно получить выражение с помощью 4, 5 и 6
столбцов из уравнений (8.30)
Рассмотренные соотношения получались в предположении,
что г достаточно .(большая величина. В реальных же условиях,
Фиг. 117. Упрощенная схема четвертого этапа
как показали опыты, описанные ниже, величина омического со-
противления значительно меньше емкостного. Поэтому в схеме
фиг. 116 емкость С2 можно считать как бы закороченной сопро-
тивлением г.
203
В этом случае схема принимает вид, изображенный на фиг. 117.
Исходные уравнения для токов и напряжений в этом случае
несколько упрощаются и имеют вид:
Л’л'+£'ж+5;/^+'г'г'=-ю'-г-
I,
(8.39)
Откуда получается диференциальное уравнение 3-го порядка для
определения ia
(LtL-M^ +(L1R2+R1L2 + rLx)d^ +
+ k иъ+r) + Ы % + ^t£ i2=
= (L2Wa-MW1)d-^ + RxWddta 4- Wxd-t. (8.40)
При этом начальные условия задаются той же системой (8.30)
конечных значений для 3-го этапа. Характеристическое уравне-
ние, соответствующее (8.40), будет
(ЛЛ2—M3)xe+(Z.1Z?3+ R^x^ + ^RZ+^x + ^'=0, (8.41)
где R2' = R2 + r.
Решение системы относительно вторичного тока представится
в виде:
i2 = + В2ек'1 + В^*+i2(a. (8.42 )
Значения Bt, В2, Вг определяются из начальных условий с по-
мощью системы, аналогичной рассмотренной выше. 1аш —состав-
ляющая вторичного тока, вызванная э.д.с. вращения ротора.
В2 + В2 + В8 = (й)д^8 = Ь1
—Bt+—в2+—в3=
к, 1 к2 «з R^”
ЛBt + -Lb +_1_в =_
к/ к2г к32 3 R2 +
+ 3 (Ч)д/3
R^ + r 3
Отсюда для коэфициентов В получаются выражения:
В1 = ^; B- = jh
1 Д > - Д •< д ,
(8.43)
=fe8.
204
где
Д==
1
«Г1
кг2
1
Xa'
S
1
K3
K3-2
(«3 — «i) (*8 ~ «г) («а ~ Ki)
tr 2 «т* 2 8
rv^ /*2 **"9
Аг =
дз =
bi
bi
bz
1
X2~1
x,-’
1
«Г*
к,~а
bi
bi
bs
1
«з-1
x3~2
1
K3-x
X3~2
(8.44)
1
X,-1
“Г*
1
Ха-1
ка-3
^8
д
Раскрывая значения определителей для коэфициентов Вх, Ва
и Bt, получим выражения
Вх = - (ii)u3 (Ks-K1)(K—^) {1 + Р2 + Кз) “
, ] 1 1
~М2фЫ
Я2 = -Ш, (к8-к2)(хг-хг){1+ Ь^+к^~
-^x.XgJ^J-J (8.45)
К
(г2)д/3
bi (Xj+Xg) —
— ьз Ki к2
Значение вторичного тока в конце описываемого процесса опять
может быть найдено путем подстановки в формулу (8.42) вме-
сто величины t длительности 4-го этапа Д£4, определяемой фор-
мулой (8.38).
Величина (га)ш должна быть найдена как частное решение
уравнения (8.40).
На описываемом этапе имеются две возможности изменения
вторичного тока во времени. В первом случае, когда все
205
корни характеристического уравнения действительные, вторичный
ток уменьшается как сумма трех экспоненциальных членов. Во
втором, когда действителен только один корень, а два осталь-
ные мнимые, получается
наложение на экспоненциально па-
дающую кривую затухающего ко-
лебания.
В обоих случаях к началу сле-
дующего пятого этапа, во вторич-
ной обметке будет существовать
ток, создающий магнитный поток
того же направления, что и на всех
предыдущих этапах.
V-йэтап. При замыкании контак-
прерывателя емкость первич-
цепи оказывается закорочен-
L
схема
Фиг. 118. Эквивалентная
пятого этапа
(8.46)
тов
ной
ной и магнето работает как два
взаимосвязанных апериодических контура. Эквивалентная схема,
соответствующая этому случаю, изображена на фиг. 118. Исход-
ные уравнения будут для этого случая
Mff+L^+R^=<1
При этом пренебрегаем э.д.с., вызываемой вращением ротора.
Учет этой э.д.с. прибавит лишь немного к решениям этих урав-
нений, так как в начале замыкания контактов прерывателя за
время Л£4 основной магнитный поток изменится незначительно.
Система уравнений (8.46) приводится к уравнению 2-го по-
рядка для первичного и вторичного токов
(Л 4 - ЛП) ^2- + (£^2+l2rj + адг112 = О . (8.47)
Решение этого уравнения относительно первичных и вторич-
ных токов дается выражениями
12 —А^1 + А2ех^
11—В1ех‘1+В2ех’1-
Постоянные Alt А.2> Bt, В2 определяются начальными условиями
t = 0, г1=0, г2 = (г)щ4. (8.49)
Система уравнений для определения коэфициентов получит вид
(8.48)
Д1Н А 2 — (ч)д(4
Bi + B3 = 0
М (Bxxl + В3х2) L , (4,%, 4- А 2Х2) = 0
/И (Л + 4 2л'2) + £2 4" В2х2)4“ R? (^а)д^4 —— 6
(8.50)
206
Величины %! и х2 находятся из характеристического уравнения
(Z.jZ2 — /И2) х2 + (£^2 + L2 RJ х+/?i /?2 = 0. (8.51)
Для авиационных магнето параметры первичной и вторичной
цепей весьма различны. Это относится и к постоянным времени
обеих обмоток. Обычно
Т — —1 Т — —
Это неравенство тем более усиливается, что в величине R2 должно
быть учтено и последовательно соединенное сопротивление дуги
между электродами.
Например, для БСМ-14
£2=34 гн
£1 = 1,2-10~® гн
Тг = 4-10-2 сек
(8.52)
/?2 + г=2-104 ом
^ = 0,2 ом
Т2 = 1,7-10-8 сек
и отношение
Ь. =4,2-10-2.
Корни характеристического уравнения (8.51), выраженные
через постоянные времени первичного и вторичного контуров,
будут иметь вид:
Х1.2 —
_L+JL
т,т,
1
2(1 —№)
1 1
Л Г
(8.53)
Однако 4к2
1
(1-н2)Л
1
(8.54)
(1-«2)Л
При этом |х1|«|л2|. Ток будет состоять, таким образом, из
двух составляющих, одна из которых затухает много быстрее
другой.
Преобразуя выражение для коэфициентов и А2, получим:
д _ _ ( L\Rz 1 , Л ^2^4 _
1— \Ь^2-М^’х2
xs
/ 1 1 1 \ (^)д/4
~ \Л(1 — №) х2 / Xi_________J
х2
207
+ f 1 + ^^4
V^'l^'2 X2 X2 J -^1 ____ j
X2
/____1___ 1 %! \ (^)д/4
Va(l — №) л2 x2J хл_________
JC2
Очевидно, что при выполнении неравенств (8.52) преобладающим
членом является А2. Действительно, при условии соблюдения
неравенства | хх | < < | х21
и
L,R2 _R2 1 _ 1 ( 1 \ _
LxL2— Мг~ L2 1 -кг ~ ГД1 -№/ =
4 ‘
(Лг)д/,
(8.55)
1
*8
Таким образом, при большом различии в постоянных времени
первичного и вторичного контуров и при условии Т\ > > Т2 замы-
кание контактов первичной цепи должно приводить к тому, что
во вторичной цепи изменяется постоянная времени, которая
уменьшается тем сильнее, чем ближе коэфициент связи к
к единице. •
Ток во вторичной цепи начинает быстро падать и дуга, го-
ревшая между электродами свечи и в распределителе магнето,
гаснет. Это приводит к полном}7 прекращению тока во вто-
ричной цепи.
В первичной обмотке процессы идут иначе. При замыкании
контактов прерывателя начинается быстрое возрастание первич-
ного тока, обусловленное исчезновением второго слагаемого
в выражении равенства (8.48).
Коэфициенты Bt и В2 (8.48) соответственно имеют вид
О __ MR? 1 Z, •.
'Х1-Ха
'MR,
LXL2 — /И2
(8.56)
208
При условии —* 0 из (8.56) следует
1 -^2
и через короткое время после замыкания первичной цепи в пер-
вичной обмотке появится слабо затухающий ток, величина кото-
рого определяется выражением
4= (8.57)
Выражение (8.57) получено, как приближение, справедливое для
хг <<л2. Это же соотношение может быть получено и без
детального рассмотрения процесса образования составляющих
первичного и вторичного токов в обмотках. Если предположить,
что высоковольтная дуга во вторичной цепи разрывается в мо-
мент замыкания прерывателя и вторичный ток в этот момент
имеет величину (л2)д/4» то из соображений сохранения в момент
размыкания магнитного потока, пронизывающего первичную цепь,
должно получиться при t = 0
Ф1 — (г2)д/4 М = Z.J (Л)о> (8.58)
откуда непосредственно вытекает соотношение (8.57). Естест-
венно, что то же самое можно получить, исходя из закона со-
хранения энергии потока, проходящего через первичную цепь
к 2 “ 2
или
/ А
— Т~ (li)o •
§ 34. Влияние вторичной цепи на первичную
Рассмотрение этапов работы магнето с замкнутой вторичной
обмоткой приводит к выводу, что в общем случае к моменту
замыкания контактов прерывателя во вторичной цепи существует
ток, величина которого определяется из соотношения (8.57).
После замыкания контактов первичной цепи, вторичная цепь раз-
рывается, а вместе с тем в первичной обмотке возникает ток,
определяемый выражением (8.48). Этот ток затухает в соответ-
ствии с постоянной времени первичной цепи по формуле:
(г4у = (гОо Т, (8.59)
14 Ваграмов и Стародубцев
20У
и к моменту нового размыкания контактов имеет значение
а
^'^=^ = (1^ (8.60}
где о., как и раньше, угол поворота ротора при замкнутых кон-
тактах.
Величина Д^ всегда противоположна основному току it, на-
водимому в первичной цепи при вращении ротора, так как Дг2
создает поток, соответствующий предыдущей полуволне основ-
ного патока.
Далее, анализируя выражения для начальных и конечных зна-
чений токов и напряжений на отдельных этапах, можно на осно-
вании соотношений (8.16), (8.29), (8.43), (8.48), (8.57) заключить,
что величина Д^ пропорциональна ia—току разрыва первичной
цепи.
Действительно, как нетрудно видеть из уравнений (8.16) все
значения токов и напряжений в конце второго этапа пропор-
циональны току разрыва
(^А)д2а ^а/а(Д^2)> (^А)д/2 ia
(Ч)д£2 — ia ^а)дг2 = ia ?а(^^з)>
(8.61)
где/2(Д^2), ^(Д^), 62(Д£а) и <р2(Д£2) —функции, зависящие только
от параметров контуров обмоток магнето.
К концу третьего этапа на основании уравнений (8.29) можно
написать такую же группу соотношений для токов и напряже-
ний. Рассматривая группу уравнений (8.27), нетрудно видеть,
что любой из коэфициентов А, или B-t зависит от величины 1а
в прямой "пропорциональности. Например:
Д _,п> МС(и2^'^-(и^
* 1 («А)2-(О2
, ( <-[Л1С^(Д^)(<»'2)2-/ХД^)] 1 л ,
аг W-(«£F 1 “ а’
где А'2—зависит только от параметров и от Д£2.
* Аналогично:
•^3 = ^а '^3» ^4----ia ^4 ; (8 62}
В^В'р, B2=iaB2\ Bs=iaB’s; B^iaB\. ' '
Величины со штрихами постоянны и не зависят от тока iar
Вставляя это в (8.29), получим:
(^)д23 = ^а/з(^^з)> (^Л)ДА, — ia ёз (^з)« /с дп,
15 ч (о.ЬЗ)
(11)Д23 ~ ia ® (Ч)Д23 = ia ? (^3)-
•210
Таким образом, все токи и напряжения в конце третьего
этапа для обеих обмоток прямо пропорциональны току разрыва ia .
Рассмотрим четвертый этап.
Вторичное напряжение в конце этапа должно быть опреде-
лено из (8.33) с заменой t на Д£4. Коэфициенты В1г В2, Bs и Bi
определяются из уравнений (8.36).
При этом величины blt b2, bs и Ь4 прямо пропорциональны
току разрыва ia.
__ . <р3(Д£8) ... ..
— la С 1
*2 =(иа) дг3 = ia gs (Д^з) = ia b's
b3 = =4^-6 (д*з) = ia bs' (&-64)
Ml I \
M ( I )
= I Cjafs (At3) +-^- ta в (дг8)} = ia b\.
Подставляя полученные значения b в определители (8.36) и (8.37),
получим пропорциональность между Bt и ia. Например, для В1
имеем:
Ь1 «2 Ks «4 ь\ К2 «3 «4
«>=т <3- № bS 1 K2l 1 «Г1 1 «Г1 _ia_ ~ д 1 «2-1 1 1 /<4 — ^'1- (8.65)
bi кТ2 «Г2 кТ2 b’i К22 КТ2 К42
Аналогично B2 = iaB’2‘, Bs — iaB's-, B4 = iaB'4; величины В
со штрихами зависят только от параметров контуров и длитель-
ности этапов &t2, &ts и Д£4. На основании (8.61), (8.63) и (8.65)
получим »
(*а)д£, — i-a ¥4 (д^) 1 zg gg,
(u2^t=iag4(M4) J'
Переходя, наконец, к пятому этапу, мы видим, что коэфи-
циенты Ах; Ая и Вх; В2 уравнений (8.50), определяющие силу
тока в обоих контурах, пропорциональны, как это следует из
соотношений (8.55) и (8.56), величине (z2) д^. Вместе с тем и токи
i3 и zx на пятом этапе пропорциональны 1а. Но из (8.57) следует
пропорциональность (z2)af5 и Gi)a/6 на пятом этапе току разрыва
1Я . Вместе с тем и величина тока Aix будет пропорциональна ia _
Д/Х = &а; 5<1. (8.67;
14*
211
Величина z является функцией параметров цепей магнето и
угловой скорости. При возрастании <о величина В возрастает,
приближаясь к некоторому пределу. Равенство (8.67), устанавли-
вающее пропорциональность между током разрыва первичной
цепи и изменением этого тока при следующем размыкании кон-
тактов, является следствием двух причин:
1. Начальные значения токов и напряжений для каждого пос-
ледующего этапа являются конечными значениями этих величин
на предыдущем этапе.
2. Все явления в переходных процессах описаны линейными
уравнениями с постоянными коэфициентами.
Для полного вычисления величины $ нужно произвести, сле-
дуя от этапа к этапу, фактический расчет величин ia и
В дальнейшем будет дано экспериментальное подтверждение
разобранной теории, пока же важно указать на то обстоятель-
ство, что рассмотренные группы переходных процессов в первич-
ной и вторичной цепях приводят к объяснению влияния вторич-
ной обмотки на первичную. Это влияние прежде всего сказы-
вается в том, что при закорачивании вторичной обмотки пер-
вичный ток должен уменьшаться.
Для подсчета уменьшения первичного тока в установившемся
режиме воспользуемся рассуждениями, уже приведенными нами
в § 31 предыдущей главы.
Ток разрыва цепи при /z-ом размыкании контактов будет
(8.68>
На основании этого рекуррентного соотношения, получим
ia^ = ia S(— (8.69)
т~0
при стационарном режиме л—>оо:
(^)„ = Й (8.70)
Величина с увеличивается по мере повышения числа оборо-
тов, так как при этом уменьшаются отрезки времени Д£8 и Д£4_
Вместе с тем уменьшается затухание процессов и увеличива-
ется Д^.
Предельно большой коэфициент влияния В можно представить
себе, если рассмотреть случай наибольшей скорости вращения
ш—>сюи наименьшего сопротивления вторичной цепи (закоро-
чены электроды свечей).
В этом случае затуханием во вторичной и первичной целях
можно пренебречь и считать, что при размыкании ^прерывателя
во вторичной обмотке наводится ток
Л? ,
— I la (d.< 1)
ь3
212
При размыкании вторичной цепи, например, вследствие гаше-
ния дуги между электродами в высоковольтном распределителе
в первичной цепи появляется ток
Дг1=^(г2). (8.72)
Подставляя из (8.71) в (8.72), получим
где k—коэфициент связи первичной и вторичной обмоток. Уста-
новившийся ток разрыва в первичной цепи при очень высоких
оборотах будет представлен зависимостью
)“ — la j + •
Таким образом, для больших коэфициентов k и высоких обо-
ротов ток разрыва может быть уменьшен почти в 2 раза.
В проведенном рассмотрении мы пренебрегли токами, вызы-
ваемыми э.д.с. вращения на 3-м этапе, когда контакты первичной
Лепи разомкнуты. Величина этих токов при правильном выборе
абриса незначительна, так как основной поток вблизи своего
максимума меняется очень слабо. При слишком малом абрисе
величина токов, наведенных изменением основного потока может
быть соизмерима с токами, природа которых рассмотрена в пре-
дыдущем параграфе. Ток от э.д.с. вращения ротора должен быть
сложен с токами г2. При этом не зависит от ia , и пропорцио-
нальность между Д^ и ia нарушается.
В реальных магнето ток от э.д.с. вращения всегда того же
знака, что и 1г, и учет его увеличивает значение величины В.
ГЛАВА IX
ИСКРОДУГОВЫЕ РАЗРЯДЫ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕ
И АВИАЦИОННОЙ СВЕЧЕ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ
МАГНЕТО
§ 35. Разряд в распределителе
Теоретическими и Экспериментальными исследованиями дока-
зывается, что основной причиной плохой работы магнето в об-
ласти высоких оборотов является влияние предыдущего разряда
на последующий.
213
Для того, чтобы такое влияние могло иметь место, обязатель
ным условием является наличие замыкания вторичной обмотки
некоторым сопротивлением в течение всего времени пока кон-
такты первичной цепи разомкнуты. Таким сопротивлением,
является сопротивление разрядов в авиационной свече и в рас
пределителе.
Визуальное наблюдение разряда в распределителе может
быть произведено на специально препарированном магнето,
у которого крышка распределителя заменяется специальным
устройством, позволяющим наблюдать момент прохождения
рабочего электрода бегунка мимо неподвижного борна. Харак-
терной особенностью разряда в распределителе является то,
что он состоит из двух легко различимых частей — короткой
искры, проскакивающей между электродами в момент размыка-
ния первичной цепи, и длинного „хвоста", тянущегося за под-
вижным электродом почти до середины расстояния между не-
подвижными борнами. „Хвост" менее ярок, чем искра. Длина
его почти не меняется в пределах от 600 до 6000 об/лшн. Однако,
яркость заметным
образом уменьшает-
ся при снижении обо-
ротов. Полярность
разряда не влияет на
характер „хвоста".
При положительных
импульсах (+ па бе-
гунке) внешний вид
разряда тот же, что
и при отрицательной
полярности разряда
(— на бегунке).
Этот хвост пред-
ставляет собою ду-
говой разряд, подоб-
ный обычной воль-
Фиг. 119. Фотография разрядов в распределителе товой дуге, появ-
магнето ляющейся при раз-
мыкании цепей, со-
держащих индуктивность, и известный в электротехнике под
названием сопровождающего тока.
Фигура 119 представляет собою фотографию работы высоко-
вольтного распределителя магнето, нагруженного на авиационную
свечу (4 неподвижных электрода соединены вместе и поданы на
центральный электрод свечи, помещенной в прибор СКП-37 и
находящейся под давлением 7 кг/сж2). Число оборотов магнето
2500 об/мин. На фотографии показаны 3 положения рабочего
электрода. Положение 1 соответствует проскакиванию искры
(контакты прерывателя размыкаются).
214
Положение 2 совпадает с моментом замыкании контактов
первичной цепи. В положении 3 происходит новое размыкание
прерывателя. Для изображенных на фиг. 119 борнов распредели-
теля магнето БСМ-14, угол разомкнутого состояния контактов,
измеренный статическим путем, оказался равным 12,5°.
На этой фигуре отчетливо видно, что погасание дуговой части
разряда как раз совпадает с моментом замыкания контактов
прерывателя первичной цепи (3 = 13,2°.
Отсюда следует, что на всем протяжении угла |3 вторичная
цепь замкнута через „хвост“ дугового разряда, представляющего
собою проводящий мостик ионизированного Г»"'а.
При исследовании явления прохождения тока через ионизи-
рованный искрой газ в распределителе между рабочим электродом
бегунка и соответствующим борном распределителя можно
усмотреть следующие основные свойства искродугового разряда.
1. Длина дуги сопровождающего тока увеличивается с уве-
личением скорости вращения.
2. Время горения дуги уменьшается с повышением оборотов.
31 Длина дуги уменьшается при увеличении искрового про-
межутка.
4. Общая картина искродугового разряда между неподвижным
и подвижным электродами такова, что канал первоначально
проскочившей искры можно считать как бы продолжением не-
подвижного электрода. При этом дуга образуется между концом
этого канала и подвижным электродом. Ток, поддерживающий
дугу, замыкается через канал искры и собственно дугу. Иони-
зированное состояние канала искры поддерживается током дуги,
замедляющим деионизацию.
Трудно рассчитывать на то, чтобы классическая теория дуги
оказалась справедливой для рассматриваемых разрядов, в кото-
рых одним из электродов служит ионизированный искрой газ.
Тем не менее любопытным является тот факт, что характер
происходящих процессов правильно описывается этой теорией.
На основании многочисленных исследований угольных дуг
предложена эмпирическая формула для зависимости напряжения
дуги от силы тока в виде
UB = a+ L+ci+M, (9.1)
где а, Ь, с и d — постоянные; /—длина дуги.
Если придавать этой зависимости физический смысл, то можно
утверждать, что первые два члена учитывают катодное и анод-
ное падение потенциала, а также падение в переходных областях.
Третье и четвертое слагаемые дают падение потенциала в поло-
215
жительном столбе. Соотношение (9.1) было многократно прове-.
рено различными исследователями и распространено на металли-/
ческие электроды. /
Оказалось, что при металлических электродах не только
меняются величины постоянных, но и зависимость от тока при-
обретает иной вид
иЁ=а + Ы + ^±^, (9.2)
L
где п—показатель, меняющийся в зависимости от материалов и
формы электродов, в пределах от 0,34 до 1,38.
В нашем случае интерес представляют лишь дуги, горящие
при весьма малых токах, не превышающих 20—30 ма. Тогда
в уравнении (9.1) имеет смысл удерживать лишь второй и чет-
вертый члены, а в соотношении (9.2) лишь последнее слагаемое.
Члены, независимые от тока, в обоих отношениях малы и могут
быть отброшены (величина их для медных электродов, примерно,
в тысячу раз меньше членов, зависимых от тока).
В соответствии с этим примем для дуговой части искродуго-
вого разряда за уравнение характеристики соотношение:
b + Id
Будем рассматривать процесс во вторичной обмотке магнето
после проскакивания искры. Основную роль в поддерживании
дуги играет индуктивность вторичной обмотки.
Уравнение, учитывающее э.д.с. самоиндукции, дает
L2 = 0. (9.3)
CZ-t
Подставляя сюда значение £7В, получим:
+ R.A + -^4^ =0- (9-4)
С4Г tg
Откуда:
Г’= -1 + const; (9.5)
J l.2R2+ b + Id
const определяется из условий
f=0, i8 = &)o, (9-6)
где (ia)0—значение тока во вторичной катушке магнето в момент
проскакивания искры между электродами.
216
Выполняя интегрирование при начальных условиях (9.6), за
пишем решение (9.5) в следующем виде:
а £з in Г b + Id + i* R2 1
г- + 2/<г ,n p + w+G2v/?;j
(9.7)
Введем постоянную времени вторичной цепи
у __
2~ X •
Тогда решение уравнения (9.7), записанное в явном виде отно-
сительно времени и относительно тока, будет:
'=Т71"
b Id + (С)*7 ^2
b + Id + R2
b+ld+(i^Re T-b-ld]
(9-8)
(9.9)
При высоких скоростях движения подвижного электрода время,
в течение которого существует дуга, определяется десятыми
долями миллисекунды, тогда как постоянная времени вторичной
цепи составляет, примерно, 4 миллисекунды. Следовательно, имеет
место неравенство
2/<< Т,
дающее возможность разложить е т в ряд, в котором можно
ограничиться двумя первыми членами
Учитывая далее, что длина дуги связана со скоростью v подвиж-
ного электрода очевидным соотношением:
l~vt
получим зависимость 12 от t
4a = fe)o2-( • (912)
у / * < *\2
217
Обрыв дуги происходит при ia = 0; при этом t = t0 и находится
из квадратного уравнения:
V + [(*2)оа/?2 + b]to-^i^ = O. (9.13>
Решение уравнения дает для t(J величину
(^ь=-2^[(да2+&]±
±)/+ (9J4)
Смысл имеет лишь корень с положительным значением времени
t, поэтому перед радикалом следует сохранить знак +; тогда
время существования дуги между электродами определится
равенством
= — 2^/ +
+ (£U5)'
Соответствующее соотношение для длины дуги получится, если
обе части умножить на линейную скорость подвижного элек-
трода.
, _ (c)o'J/?2+ь Г KQM + *]’ /п 1 п
Z«~ 2d +]/ --------------4dz----+----2d--- (9Л6)
Под величиной тока (i2)0 везде следует понимать ток, про-
текающий по вторичной обмотке в момент пробоя искрового
промежутка. Этот ток в сотни раз меньше разрядного тока
в искре. Последний, как показано, например, Иткиным, достигает
сотен ампер и питается за счет заряда вторичных емкостей.
В рассматриваемом нами явлении роль такого емкостного тока
сводится лишь к образованию проводящего искрового канала.
Процессы же в дуге обусловливаются током, протекающим-
через все витки вторичной обмотки.
Существенным для дальнейшего является тот факт, что даже
при самых малых скоростях длина дуги превышает 6 мм и, сле-
довательно, имеет большую величину, чем половина расстояния
между борнами высоковольтного магнето БСМ-14. Это еще раз
подтверждает тот факт, что погасание дуги между рабочим,
электродом бегунка и борном распределителя магнето проис-
ходит не самопроизвольно, а вследствие замыкания контактов
первичной цепи магнето.
218
§ 36. Оценка сопротивления искродугового разряда
в распределителе магнето
При рассмотрении вопроса о характеристике искродугового
разряда, мы не вводили явным образом понятие о сопротивлении
разряда, замыкающего вторичную цепь магнето. Однако, выше
при исследовании влияния вторичной цепи на первичную, везде
фигурирует величина г, представляющая собою некоторое усред-
ненное значение сопротивления дуги, замыкающей вторичные
витки. Для того, чтобы увязать величину г с мгновенными зна-
чениями сопротивления, даваемыми характеристикой дуги, нужно
условиться о способе усреднения сопротивления по времени,
т. е. нужно дать определение величины г. В соответствии с гла-
вой VIII будем подразумевать под величиной г такое сопроти-
вление, при замыкании на которое вторичной обмотки, в ней
протекает такой же средний ток, как и при замыкании дуговым
разрядом. Удобство этого определения заключается в том, "что
сопротивление г может быть рассчитано на основании измерений
с помощью обычных измерителей тока и напряжения.
Применительно к .магнето можно предложить следующий
метод измерения среднего значения сопротивления. Будем вклю-
чать последовательно со вторичной обмоткой некоторый источ-
ник э.д.с. с малым внутренним сопротивлением. В момент про-
скакивания искры в распределителе этот источник будет замкнут,
и в цепи помимо основного тока, вызванного взаимодействием
цепей магнето, будет существовать ток, вызванный дополни-
тельной э.д.с.
Вейлу того, что. процесс нарастания тока во вторичной
катушке от дополнительного источника совершается с постоянной
времени, во много раз превышающей период колебаний первич-
ной цепи, замкнутой только на емкость, пренебрежем влиянием
первичной цепи на установление тока во вторичной обмотке.
Уравнение для тока во вторичной цепи в этом случае будет:
+ (Я, + r)i2 = + Е. (9.17)
Решение этого уравнения можно представить в виде:
г3 — i ф + 1е -
Здесь i<p при Е = 0 дает ток, вызванный изменением магнит-
ного потока, в результате описанных ранее процессов. Гр. — со-
ставляющая тока, вызванная наличием постоянной э.д.с., полу-
чающаяся как частное решение уравнения (9.17)
lA+(R._ +(9.18)
21S
Среднее значение тока, протекающего в искродуговом раз-
ряде в распределителе магнето, будет определяться выражением
+ Ie }dt.
(9.19)
Время т определяется временем горения дуги в распределителе,
т. е. временем разомкнутых контактов прерывателя.
Выражение (9.19) можно представить в виде
(Ч)сР = ~ ( iepdt + ~ Г(1 - е^‘ )dt . (9.20)
'J Т J «2 + ' \ /
0 о
Значение среднего тока в одной искре или в нескольких искрах
одной полярности может быть замерено с помощью миллиампер-
метра постоянного тока.
Если выбирать теперь разные значения Е, можно получить
зависимость (i^)ep от э.д.с. при неизменных оборотах магнето.
Получив таким образом зависимость
(h\p = i(E),
установим соотношение для определения г.
Действительно, диференцируя (9.20) частным образом по Е,
получим
о
1 1
~ т(/?2 + г)1 2 V е /+ R2 + r
(9.21)
Левая часть этого равенства может быть получена из экспери-
ментальных кривых. В правой части неизвестным является лишь
величина г. Получается трансцендентное уравнение, из которого
г может быть определено графически, либо табулированием
функции, стоящей в правой части.
г .
—т«,1 можно получить при-
ближенное решение в виде рациональной функции. Разлагая
в ряд и, ограничиваясь четырьмя членами, после подста-
новки в уравнение (9.21) будем иметь
/ д1Л _ 1__________£3 Г. . Я,+г___________1_ (R^ + r^ V
\дЕ)ер R,+r (Яг+г)*4 1+’£s l 2 £а / Г
1 (Rz + r \3 * * 61 1 Т 1 /?34-Г
6 \ £2 ) I 2 £2 6 L2
220.
R+
Для высоких оборотов, когда —у-
. Lt
(9.22)
Откуда для сопротивления г получается выражение
Экспериментальное определение величины г удобно производись
с помощью схемы, изображенной на фиг. 120.
В этой схеме:
М — магнето;
D — высоковольтный распре-
делитель;
С — конденсатор емкостью
12 мкф;
V — электростатический ки-
ловольтметр;
К—кенотрон (использована
лампа ГУ-4, сетка соеди-
нена с анодом);
•V — батарея накала кенот-
рона;
Т—трансформатор до
6000 вольт;
тАх— миллиамперметр;
С1 — оглаживающий конден-
сатор к измерительному
прибору;
— вольтметр к первичной
обмотке трансформато-
ра;
потенциометрический
Фиг. 120. Схема для экспериментального
определения сопротивления искродугс-
вого разряда в распределителе
реостат;
d— искровой промежуток, имитирующий свечу.
Кенотрон соединяется таким образом, чтобы токи 1ф и Ге
были одного направления. Конденсатор С имеет такую емкость,
что с учетом его подзаряда током эмиссии кенотрона, колебания
напряжения не превосходят 39/О. Кенотрон и его батарея накала
поставлены в высоковольтную часть и изолированы от осталь-
ных частей схемы. Клеммы высоковольтного распределителя
соединены через один (все имеют полярность—). Положительные
выводы оставлены неиспользованными. Наличие конденсатора С
большой емкости создает беспрепятственный путь для высоко-
частотных токов искры.
Изменение среднего сопротивления г для БСМ-14 с оборо-
тами изображено на фиг. 121. Из приведенного графика видно,
что при высоких оборотах магнето сопротивление межэлектрод-
ного разряда не только сравнимо с сопротивлением вторичной
обмотки (10000—12000 ом), но ставится меньше последнего. Эти
результаты подтверждены также и путем осциллографирования
221
тока вторичной цепи при наличии искродугового разряда в рас-
пределителе. Опыты, проделанные авторомJ), показывают, что
вторичный дуговой ток не прекращается до момента замы-
кания контактов первичной
цепи. В момент замыкания
этот ток имеет значение тем
больше, чем выше обороты
магнето.
Например, для БСМ-14
этот ток при 4500 об/мин
составляет 30 ма. Оценка
среднего сопротивления ис-
кродугового разряда по
осциллограммам дает значе-
ние, близкое к 10000 ом.
§ 37. Искродуговой разряд
между электродами авиа-
ционной свечи
Фиг. 121. Изменение сопротивления искро- Разряд между электро-
лугового разряда в распределителе маг- дами авиационной свечи по
нето БСМ-14 с оборотами
р характеру физических усло-
, вий, существующих в нем,
должен существенно отличаться от рассмотренного разряда
между электродами распределителя магнето. Пространственное
отделение дуговой части разряда от искровой, всегда наблюдаю-
щееся при разряде между быстро движущимися электродами, не
ймеет места при пробое искрового промежутка свечи.
В последнем случае физическая картина мало отличается от
искрового разряда, хорошо изученного в практике спектрального
анализа.
В частности, работами Райского, проведенными в недавнее
время, показано, что искровой разряд такого типа представляет
собою высокочастотную дугу, в которой существует термическое
равновесие. Было установлено, что искра состоит из канала,
спектр которого представлен линиями газа и так называемого
факела, представляющего собою выброс вещества электрода.
Соболеву удалось применением простого устройства даже отде-
лить факел от канала и исследовать их раздельно.
В опытах последнего автора факел не участвовал в переносе
электрического заряда. Обычно же нужно думать, что он пред-
ставляет собою плазму, хорошо проводящую ток. Между элек-
тродами свечи при малости зазора (0,4 мм) канал и факел
объединены в один проводящий путь, сопротивление которого
много ниже, чем сопротивление разряда в распределителе магнето.
5) Loc. cit., стр. 39.
222
Для величины среднего сопротивления разряда между электродами
авторами книги для свечи ВГ-2 получено «значение, близкое
к 900 ом.
Таким образом, можно считать, что после того как произо-
шел пробой в свече внешняя цепь закорачивается накоротко
в искровом зазоре свечи. В этом случае сопротивление всей
внешней цепи сводится к сопротивлению искродугового разряда
в распределителе магнето. Поэтому наибольшее значение для
работы всей системы зажигания после пробоя зазора свечи
имеет разряд в распределителе магнето. На нейтрализацию его
вредного влияния должно быть обращено внимание конструкто-
ров. Задача состоит в том, чтобы погасить разряд в распреде-
лителе тотчас же после того как произошел пробой искрового
.зазора свечи.
ГЛАВА X
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВО ВТОРИЧНОЙ ЦЕПИ,
УЛУЧШАЮЩИЕ РАБОТУ МАГНЕТО НА ВЫСОКИХ
ОБОРОТАХ
В предыдущих главах было выяснено, что искродуговой раз-
ряд между электродами распределителя является одной из глав-
ных причин уменьшения тока разрыва и вторичного напряжения
на высоких оборотах. Поэтому при конструировании высоко-
оборотных магнето к многоцилиндровым двигателям должно
уделяться большое внимание элементам, вводимым в конструкцию
для уменьшения отрицательного эффекта дугового разряда
в распределителе.
Практическое значение могут иметь следующие способы
улучшения работы магнето на высоких оборотах:
1. Применение дополнительного сопротивления, включаемого
•последовательно во вторичную цепь.
2. Включение последовательно вторичным виткам конденса-
тора постоянной емкости.
3. Применение дополнительных искровых промежутков во
вторичной цепи.
Рассмотрим детальнее теоретические основания и эксперимен-
тальные результаты, которые, как кажется авторам, могут быть
полезны при выборе элементов, улучшающих работу высокообо-
ротных магнето.
§ 38. Дополнительное сопротивление во вторичной цепи
Применение такого сопротивления сводится к включению
последовательно со вторичными витками сопротивления 5000 —
10000 ом. Это сопротивление может быть помещено непосред-
223
ственно на вторичную катушку и выполнено в виде продолже-
ния вторичной обмотки проводом большего удельного сопро-
тивления.
Другой способ применения дополнительного сопротивления
сводится к включению между центральным стержнем свечи и
концом высоковольтного проводника специального полупрово-
дящего штифта сопротивлением в несколько тысяч ом. Есть
сведения о том, что в последнем случае сопротивление умень-
шает также эрозию электронов.
В смысле уменьшения тока в дуговом разряде оба способа
включения эквивалентны.
На основании уравнений (9.11 и 9.12) мы можем представить
ток во вторичной цепи к моменту замыкания контактов прерыва-
теля следующим выражением:
~ RT+~^r2 {^b + ld +
— 2 (/?2 “Ь ^2) 1
+ *о*(Я2 + Я'а)]е Cs -(b+ld)]- (10.1)
Под величиной М следует понимать отношение
<u
где ₽ — угол разомкнутого состояния контактов первичной цепи;
<о — угловая скорость.,
Величины Риш отсчитаны по ротору магнето.
Сопротивления и R'2 соответственно собственные и дополни-
тельные сопротивления вторичной обмотки.
Как видно из формулы (10.1), значение (4)., к концу четвертого
этапа уменьшается по мере увеличения /?'2, вследствие резкого
1
уменьшения экспоненциального члена и множителя —g--------gg- .
R2 +
Вместе с уменьшением , как было показано выше, умень-
шается влияние предыдущего разряда на последующий и, следо-
вательно, исправляется характеристика магнето в области высоких
оборотов. Если бы руководствоваться только этим соображением,
то нужно было бы подбирать такое сопротивление R'2, чтобы
даже при самых высоких оборотах, на которые рассчитываются
магнето, т. е. при <о = <итоЛ. остаточный ток обращался в нуль.
Тогда при определении дополнительного сопротивления величина
R'2 нашлась бы, как корень трансцендентного уравнения, полу-
чаемого из
In А--TJ Ь + М------ + 2 £ = 0. (10.2)
b + Id 4- i02 (Хг т? Л 2) ч>
224
Величина 10 должна быть взята равной расстоянию между рабо-
чим электродом бегунка и неподвижным борном распределителя
в момент замыкания контактов прерывателя магнето.
Решение уравнения можно было бы получить графически,
строя функции
b + Id + i02 (R2 + R\)
b + l(ld
и
Л(/?'2) = 2 , (10.3)
u>
и находя на графике пересечение логарифмической кривой с пря-
мой. Однако, следует иметь в виду, что решение уравнения не
может дать ответа на вопрос о том каким должно быть опти-
мальное значение дополнительного сопротивления. В любой си-
стеме зажигания повышение напряжения на электродах свечи
связано с существованием во вторичной цепи тока, заряжающего
емкость системы, и токов утечки на шунтирующем сопро-
тивлении нагара. Наличие этих токов приводит к тому, что
напряжение на вторичной обмотке будет понижаться на величину,
равную падению потенциала на дополнительном сопротивлении.
Вейлу этого сопротивление, последовательно включенное во
вторичную цепь, играет двоякую роль. Оно уменьшает влияние
предыдущего разряда на последующий и тем самым несколько
увеличивает ток разрыва первичной цепи. С другой стороны,
введение сопротивления во вторичную цепь понижает вторичное
напряжение (при неизменном значении тока разрыва).
В связи с этим, при экспериментальном исследовании влияния
добавочного сопротивления на вторичное напряжение, следует
принять во внимание более тонкие соображения, чем при обыч-
ном измерении U3.
Действительно, дополнительное сопротивление во вторичной
цепи или другие добавочные элементы, введенные для устранения
влияния предыдущего разряда на последующий, могут сыграть
положительную роль только при рабочем режиме магнето, когда
вторичная цепь замыкается через малое сопротивление искро-
дугового разряда.
Если же вторичная цепь магнето разомкнута, либо замкнута
на очень большое сопротивление вольтметра, влияние предыду-
щего разряда на последующий исключено, а падение напряже-
ния на дополнительном сопротивлении, тем не менее, останется.
При этом увеличение сопротивления вторичной цепи ведет
к понижению вторичного напряжения.
Для того, чтобы правильно оценить полезность введения до-
полнительного сопротивления во вторичную цепь, автором *) раз-
работана методика, иллюстрируемая схемой фиг. 122.
Д Loc. cit, стр. 39.
15 Ваграмов и Стародубцев
225
Фиг. 122. Схема измерения влияния дополнитель-
ного искрового промежутка на работу магнето
Вторичная обмотка магнето £3 через дополнительное сопро-
тивление R'z присоединяется к бегунку распределителя. Один из
высоковольтных борнов распределителя через специальный высо-
ковольтный выключа-
тель соединяется со
свечой, ввернутой в
прибор СКП-37, где
поддерживается давле-
ние воздуха 5—7 кг/см2.
Следующий по ходу
бегунка борн распре-
делителя подключает-
ся к измерительной
схеме, состоящей из
амплитудного вольт-
метра и сопротивле-
ния 7?iu, имитирующе-
го нагар авиационной
свечи. В эту же часть схемы могут быть внесены конденсаторы,
имитирующие емкость проводки к свечам. Оптимальным значе-
нием сопротивления будет такое сопротивление, при котором
вторичное напряжение
на шунтирующем со-
противлении А?ш до-
стигает максимума.
На фиг. 123 пред-
ставлены результаты
измерения по такой
схеме для магнето
БСМ-14.
На графике приве-
дена зависимость ам-
плитудного значения
разности потенциалов
на сопротивлении /?ш=
= 300000 ом от вели-
чины дополнительного Фиг 123. Зависимость амплитудного значения раз-
СОПротивления R’2. ности потенциалов от величины дополнительного
Кривая / соответ- сопротивления
ствует схеме с разомкнутым ключом К; при замкнутом ключе К
получается кривая И. В обоих случаях число оборотов по ротору
4500 об1мин. Различие между кривыми получается вследствие
того, что в последнем варианте имеет место влияние предыду-
щего разряда. Это влияние такое же, как при нормальной ра-
боте магнето на двигателе.
Кривая // дает максимум, примерно, около 12000 ом. Это
и есть наилучшее значение добавочного сопротивления при
4500 оборотах.
226
Величина оптимального сопротивления падает с пониже-
нием оборотов, вследствие уменьшения влияния предыду-
щего разряда.
§ 39. Применение конденсатора во вторичной цепи магнето
Применение конденсатора, включенного последовательно вто-
ричной обмотке магнето, можно обосновать следующими сообра-
жениями.
При размыкании контактов прерывателя, во вторичной цепи
начинается возрастание напряжения в соответствии с уравне-
ниями для II и III этапов работы магнето. Это возрастание в пер-
вом приближении подчиняется колебательным соотношениям.
Частоты определяются уравнениями (8.9). Величина этих частот
имеет значение около 104 герц.
Представим себе включенный последовательно вторичной
цепи конденсатор порядка 5000—10000 ом.
Для рассматриваемых частот он представляет небольшое, по
сравнению с внешним, сопротивление ^-^-порядка 1,5-103ол«^
Вейлу этого, при отсутствии внешней емкостной или омиче-
ской нагрузки (П-й этап работы магнето) основные соотношения
для вторичных токов и напряжения с конденсатором будут такими
же, как и без него.
После пробоя искрового промежутка распределителя, картина
несколько изменяется тем, что ко вторичной обмотке подсоеди-
Фиг. 124. Схема вторичной
обмотки с последовательно включенным конден-
сатором
няется проводка к соответствующей свече, имеющая емкость и
сопротивление (нагар, утечка). Строго говоря, в этом случае
нужно рассматривать схему фиг. 124. В этой схеме:
С2 — межвитковая емкость;
С'2 — емкость высоковольтной проводки;
С2 — емкость дополнительного конденсатора во вторичной
цепи;
А*'2—сопротивление вторичной обмотки;
Т?"2 — сопротивление нагара и утечки высоковольтного про-
вода;
i — токи в участках схемы, показанных на фигуре.
227
Исходные уравнения для определения тока утечки и вторич-
ного напряжения, записанные с помощью оператора Р— —
будут
MPi. + LaPi2 + R'2i2 + -Др-’/2° —О
MPi3 + ЦРц + /?/! + — P~4t = 0 (10.4)
±.P-H\~ P-1 (i"2 + i'2)- Д- P-i/.'2= 0.
Ca 2 C 2
Обработка этих уравнений приводит к несколько громозд-
кому соотношению для определения тока. Получается дифе-
ренциальное уравнение 5-го порядка при начальных условиях,
соответствующих концу П-го этапа, рассмотренного в главе VIII,
Уравнение для Z2 имеет вид:
М*} { /?2"С2' + +
+ “ м”> (! + w) + /?"аС; W +
+ -^(P"2C/2 + C2"P"2)(/?1Za+Z1P2')\ 4-
С2 )
+ {(Z^ + + /?,PW'C9(1 +-§£-) +
+ (С' + С2") + RiR2'R”C2 + Z2p2" -£> /1 + 3) +
О д '“'1 \ ^“*2 /
* W Т0 + *£{(*•*'+ с;) (‘+%0 +
+ lRiRz" + Rt'Rs' &) (1 + S?) + +
\ 1 / \ ^2 J 1 2 )
I j R1 . R-l /1 I Cj \ , 1 , 1 ; П - Q Zin c\
CZt' 1 ^-'2 * 1 \ ^2 / i \ '“*2 / I
Прикидка с численными значениями для обычных параметров
контуров магнето показывает, что это уравнение обладает двумя
парами сопряженных мнимых корней и одним действительным
корнем. При увеличении емкости С2" при
С2" » С2 + С,'. (10.6)
228
Последним членом можно пренебречь, равным образом можно
откинуть все члены, содержащие отношение величин распреде-
ленных емкостей С,' и Са к емкости конденсатора С".
Тогда порядок уравнения понижается на единицу и оно прев-
ращается в одно из уравнений, рассмотренных в VIII главе.
Не проводя детального рассмотрения влияния конденсатора С2''
на вторичное напряжение на I-м этапе работы магнето, приве-
дем лишь следующее соображение.
Если контуры первичной и вторичной цепей магнето правильно
настроены, то введение любого конденсатора во вторичную цепь
при неизменном токе разрыва может только понизить вторич-
ное напряжение, так как контуры при этом неизбежно рас-
страиваются.
При неправильно выбранных конструктивных параметрах пер-
вичной и вторичной цепей конденсатор может несколько улуч-
шить условия сложения колебательных процессов во вторичной
цепи. В обоих случаях при неравенствах (10.6) влияние конден-
сатора будет ничтожным.
Основную роль конденсатор играет не на Ш-м предпробойном
этапе, а на IV-м, когда искровой промежуток свечи уже пробит.
При этом конденсатор С2' и сопротивление /?2" практически
можно считать закороченным искро дуговым разрядом между
электродами свечи, так как последний, как было показано в пре-
дыдущей главе, имеет лишь малое сопротивление г< 1000 ом. Рас-
пределенные межвитковые емкости С2" оказываются подключен-
ными параллельно конденсатору С" и несколько увеличивают
его емкость. Полагая для этого случая в уравнении
Са + С2"=С (10.7)
и считая, что /?2" — 0, получим для IV-oro этапа, при нали-
чии конденсатора во вторичной обмотке, уравнение:
{L^-AP} +^{1^+ R1Li} + ^^R1R.2' + ^ + ^ +
(11% [ /?! ] । ^2 _ А
+ dt (С + С. / + ССГ~~ ‘
Отсюда видно, что для тока во вторичной обмотке на чет-
вертом этапе получается по форме то же самое уравнение, что
на втором этапе, при отутствии конденсатора С2". Разница лишь
в том, что вместо малой распределенной емкости С2 здесь фигу-
рирует сравнительно большая емкость С, равная сумме распре-
деленной С2 и сосредоточенной С" емкостей.
Для обычных параметров режим IV-ro этапа при наличии кон-
денсатора из апериодического переходит в колебательный с двумя
частотами. Беря для определения этих частот, в качестве пер-
229
вого приближения, уравнение (10.8) без учета омических сопро-
тивлений, получим:
ш,2 =. / + L2C±y/(LtC1 + LaC)* + 4(M*-L\La^C (10 9>
’ V - 2(Л4г-Л1Л3)С1С 7
Ток во вторичной цепи периодически проходит через нуль.
В этом основное отличие рассматриваемых процессов от явле-
ний на IV-м этапе при отсутствии конденсатора. Число прохожде-
ний через нуль равно отношению времени существования раз-
ряда к длительности полупериода, меньшей (главной) из частот
сложного колебания.
Сам факт прохождения тока во вторичной катушке через
нуль является обстоятельством, весьма благоприятствующим
гашению дугового разряда между электродами распределителя.
Однако, осциллографирование вторичного тока показывает, что
разрыва дуги при первом прохождении тока через нуль не про-
исходит. Напротив, имеется совершенно отчетливо выраженная
отрицательная полуволна. Это указывает на слабое затухание
в контурах и экспериментально подтверждает возможность
использования в качестве первого приближения уравнения (10.5),
без учета омических сопротивлений.
При решении вопроса о выборе емкости конденсатора во
вторичной цепи не следует просто стремиться к гашению дуго-
вого разряда в распределителе магнето. Нужно учесть сообра-
жения, которые приводились в главе VIII о влиянии предыдущего
разряда на последующий.
Если во вторичной цепи существует ток, совпадающий по
направлению с током в первичной цепи при следующем замыка-
нии контактов (совпадают направления магнитных потоков), то
влияние предыдущего разряда на последующий положительно и
увеличивает ток разрыва. С этой точки зрения отрицательная
полуволна вторичного тока может принести пользу, если замы-
кание контактов первичной цепи приурочить к ее абсолютному
максимуму. Учтя это соображение, можно выбрать емкость кон-
денсатора так. чтобы половина наибольшего из периодов двой-
ного колебания была равна времени разомкнутого состояния пре-
рывателя на наивысших оборотах магнето. Обозначая время
четвертого этапа через Д£4, получим:
360 птах 6 птал
(10.10}
где р—угол разомкнутого состояния прерывателя в градусах по
ротору магнето;
птах—максимальное число оборотов ротора в минуту.
С другой стороны,
., Т т
-тг = —
2 w
(10.11)
230
откуда
(10.12)
Подставляя (10.12) в (10.9) и определяя величину С, получим
1 _i с I бт/ — ma*-AV
г- ,' •> Ь ;)____________________(10.13)
г, {6'(пГ)У“ (6" (п?Л)/(/-''>ЛР)с‘
Для величины дополнительной емкости во вторичной обмотке
магнето получается расчетная формула
J„___________ Р*-3,55-__________________________
Cf “ 3,55 • \^L^max - 1,26 • 1^твД£1£2 - ЛР) С. 1 ‘1 '
Для параметров отечественных магнето
£1== 1,2-10—2гм; £2 = 34гн, #=0,8
С1 = 2,5-10~7$; С2 = 200 мк мкф
при угле р = 44° и для максимальных оборотов ramav=4000 об1мин
значение оптимальной вторичной емкости получается
С2 = 7,3 - 103 мк мкф.
Для магнето с большим числом максимальных оборотов
оптимальное значение вторичной емкости несколько снижается.
Экспериментальное
исследование влияния
вторичной емкости на
напряжение магнето
должно проводиться
по той же схеме и
с теми же предосто-
рожностями, что и при
изучении добавочного
сопротивления.
Эффективность кон-
денсатора правильно
может быть оценена
только тогда, когда
магнето работает на
нормальную нагрузку
С искродуговым раз- фиг 125. Зависимость вторичного напряжения
рядом. от величины емкости
На фиг. 125 изображена зависимость вторичного напряжения
при 4500 об!мин от величины емкости С, для магнето БСМ-14.
231
Кривая I показывает изменение напряжения на шунтирующем
сопротивлении RM = 300 000 ом при отключенном предыдущем
борне. Кривая II дает ту же зависимость, но при условии, что
предыдущий высоковольтный борн распределителя замкнут на
искродуговой разряд в свече ВГ-2 (давление 5 кг /см2). Как видно
из сравнения кривых — емкость очень сильно снижает влияние
предыдущего разряда на последующий. Кривые расходятся очень/
мало и только в области больших емкостей. Уменьшение разч
ности потенциалов при малых емкостях объясняется тем, что
значительная доля общего падения напряжения приходится прр
этом на емкостях сопротивления. Это как раз тот случай, когдЬ
для вычисления токов и напряжений надлежит пользоваться
полным уравнением (10.5). Оптимальное значение емкости С./'
из графика получается больше расчетного (10.14) и составляет
примерно 9- 10sмкмкф. Расхождение вызвано некоторым падением
напряжения на емкости Сг", не принятом во внимание при выводе
формулы (10.14).
§ 40. Дополнительный искровой промежуток
во вторичной цепи
Применение дополнительного искрового промежутка может
способствовать сокращению времени горения дуги между элект-
родами бегунка и распределителя.
Имеет смысл применение только промежутков с подвижными
электродами. Пробой промежутков должен происходить при не-
высоком напряжении, а возникающая вслед за пробоем дуга
должна гаситься вследствие быстрого увеличения межэлектрод-
ного зазора. Применительно к магнето дополнительный зазор
может выполняться, например, по схеме, при использовании
которой в распределителе магнето между двумя неподвижными
электродами, присоединенными соответственно к высоковольт-
ному выводу трансформатора и к проводам, .несущим напря-
жение к свечам, вращается изолированное, проводящее тело.
В момент его прохождения между электродами происходит про-
бой образовавшихся малых промежутков. Вслед затем возникают
две дуги между двумя неподвижными электродами и двигаю-
щимся между ними проводником.
Течение апериодического процесса, связанного с наличием
дуги и рассмотренного в главе IX § 35, несколько изменяется.
В этом случае, после пробоя промежутков и свечи, горят три
дуги—две в распределителе и одна в искровом зазоре свечи.
Если пренебречь сопротивлением разряда в авиационной свече
(глава IX § 37) и воспользоваться соображениями § 35, то для
процесса на четвертом этапе при наличии двух дуг в распреде-
лителе можно написать вместо (9.3) уравнение для вторичного
тока ..
+ R^ + 2UB = 0. (10.15)
at
232
Разница с (9.3) в том, что напряжение дуги здесь будет как бы
в два раза больше.
Подставляя сюда принятое нами уравнение характеристики
дуги
U0~b+l-i, <10.16)
г2
получим основное уравнение затухания вторичного тока в виде
А. + 4Ц"— = 0 (10.17)
Clf L- 4-g
или
, di- , п . , Н + I’d „
7.»4-ЛУа +-----------------------------— О, (10.18)
CLl
где Ь’ = 2Ь и V — 21.
Получили то же уравнение, что уравнение (9.4). Разница лишь
в том, что постоянные величины в характеристике дуги удво-
ились.
В соответствии с этим произойдет изменение в значении вто-
ричного тока (ток уменьшится) и в величине времени горения
Фиг. 126. Схема исследования влияния дополнительного
искрового промежутка
разряда (время сократится). Все выводы § 35 главы IX полностью
относятся к рассматриваемому случаю. Поэтому имеют силу
формулы (9.11), (9.12), (9.13), и (9.16).
Для исследования влияния дополнительного искрового про-
межутка на работу магнето были проведены опыты со специально
препарированным магнето БСМ-14.
Высоковольтный вывод трансформатора (фиг. 126) соединялся
с одним из неподвижных борнов А распределителя. Предыду-
щий, по ходу бегунка, борн С замыкался через высоковольтный
выключатель К и свечу с землей. Последующий неподвижный
233
электрод В подавался на измерительную схему. Рабочий и пуско-
вой электроды замыкались друг с другом.
При прохождении бегунка между А и С происходит разряд
через свечу Р на землю. При перемещении бегунка в положе-
ние, изображенное на фиг. 126, разряд осуществляется через;
измерительную часть схемы. Выключением ключа К систему
можно освобождать от влияния предыдущего разряда. Дополни-
тельный промежуток несколько улучшает работу системы на
средних оборотах, но на самых высоких оборотах дает слабый
эффект. Объяснение последнего обстоятельства заключается,
повидимому, в том, что при высоких оборотах э. д. с. вторичной;
цепи значительно превышает падение напряжения на дугах и
поэтому все процессы определяются главым образом взаимо-
действием Л2 и Rt.
§ 41. Зажигание с применением индукционной катушки,
питаемой нерегулируемым генератором постоянного тока
Применением дополнительных устройств во вторичной цепи»
как мы видели выше, можно при высоких оборотах ослабить
влияние предыдущего разряда на последующий и несколько
улучшить работу магнето на высоких оборотах.
Однако эти усовершенствования являются не коренными, так
как не затрагивают основной причины, обусловливающей описан-
ные недостатки. Все неприятности проистекают оттого,
в двух смежных
Фиг. 127. Схема исследования генераторного
зажигания
что
процессах генерации высокого напряжения
первичные токи магнето
имеют разные направле-
ния. Нагрузочные харак-
теристики улучшаются,
если применять питание
первичной цепи постоян-
ным током.
В связи со стремле-
нием получить независи-
мую от оборотов харак-
теристику, обладающую
в то же время хорошим»
показателями в смысле
реакции вторичной цепи,
отсутствия отрицательного влияния
интересно рассмотреть работу системы зажигания, действующей
по принципу батарейного зажигания, но с питанием первичной
цепи от нерегулируемого генератора постоянного тока. Схема
такой установки приведена на фиг. 127. Здесь: 1—генератор по-
стоянного тока с шунтовым возбуждением или с возбуждением
постоянными магнитами; 2—индукционная катушка; 3—преры-
ватель; 4—общее омическое сопротивление цепи Ri + Rz (первич-
ной обмотки, якоря, машины и проводки). Впервые такая схема
234
исследована экспериментально Рубиным Б. И., теория работы
дана автором *).
Идея работы схемы сводится к стремлению компенсировать,
падение характеристики в батарейном зажигании (вышедшем из
употребления на самолетах) эквивалентным увеличением э.д.с.
источника. Рассмотрим рабочий процесс такой системы. Обозначим,
индуктивность первичной цепи Llt индуктивность якоря генера-
тора L, сопротивление первичной цепи Rx, сопротивление якоря,,
щеток и проводки R. Для простоты пренебрежем реакцией якоря
генератора. Тогда для этой схемы будем иметь
(Z.J + L) + (/?! + /?) г, — к/гФ, (10.19)
где к — постоянная машины;
Ф — поток полюсов машины;
п — число оборотов в секунду.
Воспользуемся методом решения, изложенным в главе VIII,.
применительно к первичной цепи магнето.
Представим (10.19) в виде:
div Rx + R _ кФ
dt + Z-! + L 1 ~ Z-! + £2
(10.20),
и будем искать решение при кратковременном включении, когда
постоянная времени
г>=^4» * и
тогда решение (10.20) можно представить бесконечным рядом
КФП V / 1<"+1 1 + Я V” (к А т
‘. = -дГ+^2.(-1) <“> ' (10'21>
т=1 х '
Величина kt этой формулы означает время замкнутого со-
стояния контактов прерывателя. Если система зажигания пред-
назначена к работе на двигателе с числом цилиндров Z, при
угле разомкнутых контактов ₽ й угле замкнутых контактов а; то
М~
<U 7Г п
(10.22)
Подставляя (10.22) в (10.21) имеем:
Оо
кФ/г \х
т=
/?г + R
£j -f- £ / ’
(10.23>
J) Loc. cit., стр. 39.
235
При малости отношения — и большом п, ряд очень быстро
-сходится. Ограничиваясь первым членом ряда и совершая при
этом ошибку, не превышающую величины второго члена, найдем
. кФ ₽
ll=L^L V ’
Получаем весьма интересный результат. Генератор с линейно
возрастающей характеристикой в комбинации с индукционной
катушкой дает систему зажигания, ток разрыва которой, а сле-
довательно, и вторичное напряжение в первом приближении не
зависят от оборотов. Ток разрыва определяется в этом случае
постоянными параметрами генератора, первичной цени катушки
и профилированием прерывающего устройства.
Учет второго члена в ряде (10 23) показывает, что система
имеет некоторую слабую тенденцию к возрастанию тока раз-
рыва с оборотами. Действительно, для ix получим зависимость:
кФ—
= /1 _ _L + £ И
1 Z-j-f-Z. ( 2 Z.j + Z. it ti j
(10.25)
Отсюда видно, что повышение оборотов приводит к неболь-
шому возрастанию так как
1 Rx + R 1
2 Z,j + L г. п
(10.26)
Таким образом, „динамо-батарейная* система зажигания с пи-
танием от нерегулируемого генератора постоянного тока должна
иметь очень стабильную характеристику тока разрыва первич-
ной цепи и вторичного напряжения. В то же время, по принципу
своей работы, она обладает очень хорошей отдачей и не имеет
отрицательного влияния предыдущего разряда на последующий.
Для сравнения работы такой системы с обычным магнето
была собрана специальная схема, состоящая из генератора
ГС-200 и трансформатора от магнето. БСМ-12. Трансформатор
оставался на своем месте в магнето. Его высоковольтный вывод,
как обычно., соединялся с бегунком распределителя. Первичная
цепь разрывалась и в нее включались провода от щеток генера-
тора. Ротор магнето полностью размагничивался. Измерение то-
ков разрыва в первичной цепи и напряжений во вторичной об-
мотке проводилось теми же амплитудными приборами, что и для
измерений, приведенных выше. Снятие характеристик проводи-
лось при синхронизированных оборотах генератора и магнето.
Результаты экспериментов приведены на фиг. 128 и 129. На
фиг. 129 показано изменение первичного тока с оборотами. Раз-
.236
личные значения токов разрыва подбирались путем изменения
тока возбуждения генератора (возбуждение независимо от акку-
муляторной батареи). Пунктиром изображена зависимость тока
разрыва от оборотов при
замыкании вторичной обмот-
ки на сопротивление дуги
между шаровыми разряд-
никами при зазоре в 3 мм.
Токи разрыва больше при
замкнутой вторичной цепи,
что находится в полном со-
гласии с изложенной выше
теорией влияния предыду-
щего разряда на после-
дующий.
Нагрузочные характери-
стики для такой системы за-
жигания получаются очень
выгодными. Влияние преды-
дущего разряда на после-
дующий способствует улуч-
шению работы системы. По-
этому здесь можно считать
желательным выбор мини-
Фиг. 128. Изменение вторичного напряже-
ния с оборотами прн генераторном зажи-
гании
мального времени, в течение которого контакты разомкнуты.
Фиг. 129. Изменение тока разрыва пер
вичной цепи с оборотами
а
Отношение ——R нужно при-
ближать к единице, за счет
сокращения угла ₽ (а и
углы замкнутого и разомк-
нутого состояния контак-
тов).
При выборе времени ра-
зомкнутого состояния кон-
тактов
2Р
Zw
(10.27).
следует исходить из един-
ственного условия: при наи-
большей скорости вращения
вторичное напряжение, из-
меняясь в соответствии с постоянными контуров, должно за
время т успеть достигнуть своего максимума.
Принимая по Тэйлор-Джонсу, что максимум напряжения до-
стигается в пределах периода, меньшего из 2-х частот, соответ-
237
ствующих колебаниям двойной системы, какую представляет
собою индукционная катушка, получим, пользуясь формулой
для частот J
’=Г7=
2к (1 — №)
=----~ " л___________________.===- , (10.28)
Д/ — + -— 4- / / 1 4- 5 V 4(! ~к^
У £2сэ \l2c2 l.cJ цСЩс,
_п£, о 1 , ^-21 + L 12 + А. r _
где о = 1 ч-------------—, l12 и А21—взаимоиндукции. •
^2
Вычисления и эксперимент для обычных параметров катушек
к приборам зажигания дают для т величину порядка т = 2-10~4сек.
Отсюда для угла р, в прерывающем устройстве системы за-
жигания при предельном числе оборотов 6000 об/мин и 12 ци-
линдрах, получим:
₽ = ^--т=:.2тс'100’2 • 10~4 3^6,28-10-2 радиан ^3,4.
Для угла а имеем выражение
а + р=^ = 40°; а = 36,4°; —^ = 0,91.
Z ’ а + р
’’
Таким образом, приведенный подсчет показывает, что при
этом типе зажигания следует время разомкнутого состояния
ограничивать практически до размеров, возможных с конструк-
тивной точки зрения.
Все это приводит к следующим выводам.
1. Для рассмотренных систем так называемый „хвост искры1*
безвреден, напротив, при его наличии напряжение и ток в по-
следующем разряде возрастают.
2. Динамо-батарейное зажигание с питанием от нерегулируе-
мого генератора постоянного тока обладает электрическими
характеристиками, лучшими во всех отношениях по сравнению
с эквивалентным магнето.
3. Такое зажигание позволяет сократить время разомкнутого
состояния контактов прерывателя до ничтожных пределов, обу-
словленных периодом собственных колебаний в связанных кон-
турах первичной и вторичной обмоток. Это дает возможность
уменьшить энергию дуговой части искры и средний вторичный
ток и тем самым сократить обгорание (эрозию) электродов свечи.
4. Следует считать целесообразным ведение работ по кон-
структивной разработке динамо-батарейного зажигания с пита-
нием от генератора постоянного тока, применительно к много-
цилиндровым и высокооборотным двигателям.
238
ГЛАВА XI
КОНСТРУКЦИИ АВИАЦИОННЫХ МАГНЕТО
§ 42. Отечественные авиационные магнето
1. Описание конструкции авиационных магнето типа БСМ
Рабочие магнето авиационных двигателей семейства БСМ вхо-
дят в общую серию авиационных четырехискровых магнето. За один
оборот ротора получается четыре искры. Оно имеет автоматическую
Фиг. 130. Магнето БСМ-12 со снятой верхней крышкой
регулировку опережения и приспособлено под коллекторную эк-
ранировку. Крепление — фланцевое или на площадке (супорте)
стяжной лентой, в зависимости от типа мотора.
Конструктивно магнето типа БСМ выполнено из следующих
основных узлов: 1) передней крышки, 2) корпуса, 3) трансформа-
239
тора, 4) ротора, 5) задней крышки с прерывательным механизмом..
6) распределителя1,, 7) экрана распределителя, 8) верхней крышки.
Магнето БСМ-12. Магнето БСМ-Г2 предназначено для ра-
боты на двенадцатицилиндровом двигателе.
Основное обозначение типа магнето расшифровывается следую-
щим образом: Б — большая, С — серия, М — магнето.
Большой серией принято на наших отечественных заводах ус-
ловно называть магнето, предназначенные для установки на авиа-
ционные моторы.
Число, стоящее после буквенного обозначения магнето, показы-
вает число цилиндров двигателя, для которого магнето предназ-
начено.
Передняя крышка 2 (фиг. 130) отлита из алюминиевого сплава
и является передней опорой валика ротора; она снабжена центриру-
Фиг. 131. Корпус магнето БСМ-12
ющим буртиком для посадки в корпус. С внутренней стороны
в крышку запрессована наружная обойма переднего шарикопод-
шипника ротора. Питание подшипника смазкой производится из
коробки, с заложенной в ней фильцем, имеющим выход к внешней
обойме шарикоподшипника.
240
Крышка имеет центральное отверстие для валика ротора; кроме
того, в крышке имеются четыре отверстия для прохода стяжных
болтов, два отверстия под контрольно-посадочные штифты и дуго-
вая канавка для сальника (уплотнительного шнура).
Передняя крышка выполнена по контуру торцовой стороны кор-
пуса магнето. На верхнем ребре крышки имеется стрелка, указы-
вающая направление вращения ротора магнето.
Корпус магнето (фиг. 131) отлит из алюминиевого сплава и
является основной деталью, на которой смонтированы все основные
узлы магнето (ротор, передняя и задняя крышки, трансформатор).
В тело корпуса залиты полюсные башмаки 22 из шихтованной спе-
циальной стали.
Сверху к башмакам при помощи двух винтов 21 укреплен сер-
дечник 28 (фиг. 132) трансформатора. Внутри полюсных башмаков
корпус имеет точную рас-
точку (под ротор), обеспе-
чивающую требуемый
воздушный зазор между
башмаками и ротором, а
по бокам — две расточки
для посадки крышек
В верхней части корпус
имеет два сквозных от-
верстия, а в нижней —
две открытые канавки для
прохода четырех стяжных
болтов 24, крепящих к
корпусу переднюю и зад-
нюю крышки. На торцах
корпуса имеются по две
установочные шпильки 19
и 23 — под переднюю и
заднюю крышки, а также
две шпильки 20, сверху Фиг. 132. Трансформатор магнето
для установки верхней
крышки. Кольцевая вы-
точка 25 служит для центрирования передней крышки.
На корпусе имеется специальная подкладка, которая крепится
к основанию корпуса четырьмя винтами. В основании корпуса
имеются две контрольные шпильки для фиксирования подкладки и
отверстия под контрольные шпильки площадки магнето.
Трансформатор (фиг. 132) состоит из сердечника 28, первичной
и вторичной обмоток и конденсатора. Сердечник собран из отдель-
ных, электрически изолированных друг от друга пластин специаль-
ной стали. На сердечнике намотаны две обмотки — первичная! и
вторичная, между которыми помещен конденсатор. С боков транс-
форматор защищен гетинаксовыми щеками 29, на которых укреп-
16 Баграмог и Стародубцев
241
лена соединительная пластина (барет) 30. На барете имеется пру-
жинный контакт для соединения первичной обмотки с клеммой вы-
ключения магнето. Кроме того, к барету припаян вывод низкого
напряжения 27, идущий к прерывателю магнето. На цилиндриче-
скую поверхность трансформатора, называемую бандажом, выве-
ден контакт высокого напряжения 26, соединенный со вторичной
обмоткой трансформатора.
Первичная обмотка выполнена из медного эмалированного про-
вода ПЭЛ диаметром 1 мм. Она имеет пять рядов, число витков ее
равно 152—172.
Один конец первичной обмотки припаян к сердечнику трансфор-
матора и тем самым через сердечник и полюсные башмаки с мас-
сой магнето. Второй конец первичной обмотки, как указывалось
выше, выведен из трансформатора .через щеку и припаян к барету.
На первичную обмотку наматывается конденсатор, представ-
ляющий собой алюминиевую фольгу с проложенной между вит-
ками конденсаторной бумаги. Конденсатор наматывается
в 35 витков набором из двух слоев фольги 0,011 X 32 мм и шести
слоев конденсаторной бумаги 0,015 X 38 мм. Соединение концов
подобно первичной обмотке. Емкость конденсатора 0,07—0,25 мкф.
Поверх конденсатора наматывается вторичная обмотка, выпол-
ненная из медного эмалированного провода марки ПЭС диаметром
0,07 мм. Вторичная обмотка имеет 37 рядов: число витков ее лежит
в пределах 12000—13000.
Первый и каждый пятый ряд обмотки изолированы слоем кемб-
рика. Остальные ряды изолированы одним слоем лакобумажной лен-
ты. Снаружи обмотка трансформатора закрыта хлопчатобумажной
лентой, пропитанной специальным составом, и покрыта лаком.
Один конец вторичной обмотки соединяется с выводом кон-
денсатора и первичной обмоткой, а через нее с массой; второй ко-
нец соединяется с контактом высокого напряжения на бандаже
трансформатора.
Ротор магнето (фиг 133) состоит из постоянного магнита 38
цилиндрической формы с П-образными полюсными наконечниками
36 и 43 и втулки 18 (фиг. 134), валика ротора 1 с основанием авто-
мата 33 изменения угла опережения зажигания, двух пар центро-
бежных грузов 34 и 44, ведущей шестерни 16 и двух шарикопод-
шипников 41 и 45.
Постоянный магнит отлит из железо-нихель-алюминиевого
сплава и выполнен в виде полого цилиндра.
Полюсные П-образные наконечники выполнены из железа с ма-
лым содержанием углерода. С торцовых сторон они плотно при-
жаты к магниту, а боковыми сторонами образуют четыре полюсных
наконечника, сдвинутых между собой на 90°. G П-образными по-
люсными наконечниками магнит соединен в осевом направлении
бронзовой втулкой, а сами полюсные наконечники, для жесткости
крепления, при помощи бронзового кольца 37 и винтов 40 соеди-
нены в одно целое.
242
На бронзовую втулху напрессована ведущая шестерня. Она вы-
полнена из стали с посадкой на шпонку по бронзовой втулке и имеет
27 зубьев.
При работе автомата валик ротора свободно поворачивается по
втулке.
Валик ротора в передней своей части имеет конус под муфту
привода от двигателя. Основание автомата опережения напрессо-
вано на шпонке на валик ротора и имеет две оси 32, на которые на-
саживаются центробежные тела, состоящие из двух пар грузиков
34 и 44, соединенных между собою плоскими пружинами. Кроме ос-
новной пружины каждая пара центробежных грузиков имеет по две
усилительные пружины. Эти грузики связаны с передним полюсным
наконечником ротора, на котором имеются для них две оси 35.
Фиг. 133. Ротор .магнето
Таким образом, валик ротора и постоянный магнит (ротор) сое-
динены между собой центробежными грузиками.
При вращении ротора со скоростью выше 1000 об]мин
грузики под действием центробежных сил, преодолевая на-
тяжение пружин, стремятся разойтись и повернуться на своей оси.
Но так как они связаны между собой пружинами, то расстояние
между центрами осей полюсов и основания автомата будет умень-
шаться, а следовательно, ротор-магнит будет смещаться в сторону
опережения. Ротор-магнит через передачу шестернями жестко свя-
зан с кулачком и бегунком, поэтому последние также переместятся
в сторону опережения, и момент разрыва первичного тока наступит
раньше, а величина тока разрыва останется неизменной. Таким об-
разом, абрис у магнето БСМ-12 есть величина постоянная.
Основание автомата жестко связано с валиком ротора, а сле-
довательно, с приводом, т. е. с коленчатым валом двигателя.
Основание автомата имеет кольцевой борт 31, служащий огра-
ничителем расхождения центробежных грузиков автомата при пол-
ном угле опережения. Величина угла опережения в градусах пово-
рота ротора выбивается на торцовой части задней крышки магнето.
16*
243
У магнето БСМ-12 изменение угла опережения 25 ± 2° по ва-
лику ротора.
Начало работы автомата 1000 ± 200 об/мин, конец работы авто-
мата 1800 ± 200 об/мин по валику ротора магнето. Действительные
данные работы автомата опережения указаны в формуляре маг-
нето.
На шейках валика напрессованы два шарикоподшипника 41 и 45,
на которые он опирается в передней и задней крышках магнето.
Задняя крышка с прерывателъным механизмом. Задняя
крышка (фиг. 135) отлита из алюминиевого сплава и имеет залитые
в своем теле гайки для крепления к ней сопряженных с нею дета-
лей. В центре нижней части ее запрессована внешняя обойма зад-
Фиг. 134. Магнето БСМ-12
него шарикоподшипника ротора. В нижней части крышки имеются
четыре сквозных отверстия для прохода стяжных болтов, крепя-,
щих крышку к корпусу. Выше этих отверстий размещены два от-
верстия для контрольно-посадочных штифтов, запрессованных со-
ответственно в корпусе магнето.
На задней крышке размещена эксцентриковая втулка 13 (фиг.
134), прижатая к крышке шайбой 14, укрепленной с помощью че-
тырех винтов с гайками. В эксцентриковой втулке с некоторым
эксцентриситетом относительно наружного диаметра втулки раз-
мещены два шариковых подшипника 10.
Во внутренние обоймы шариковых подшипников впрессован ва-
лик распределителя 11, на конце которого, обращенном в сторону
ротора, на шпонке посажена ведомая (текстолитовая) шестерня 15,
закрепленная на валике гайкой 17. Шестерня имеет 81 зуб. Экс-
центрик 13 предназначен для регулирования расстояния между
244
осями шестерен, а следовательно, и зазора между зубьями этих
шестерен.
В верхней части крышки двумя заклепками прикреплена тексто-
литовая пластина 67 (фиг. 135) с двумя овальными отверстиями,
одно из которых, в зависимости от направления вращения ротора,
служит для выхода провода первичной обмотки трансформатора
к прерывателю. Там же в верхней части крышки смонтирован вы-
вод 53 для провода вторичной обмотки, прикрепленной к крышке
двумя винтами 51, законтренными пластиной 52.
Вывод вторичной обмотки трансформатора выполнен из твердой
. резины и имеет контактную кнопку 68, соприкасающуюся с контак-
том высокого напряжения трансформатора, и провод 54, передаю-
щий ток высокого напряжения в крышку распределителя. Провод
проходит через изоляционную трубку из лакированного шелка, за-
канчивающуюся шайбой с напайкой.
На задней крышке со стороны прерывателя смонтирована пла-
стина прерывателя 50 и прямоугольная шпонка 55 для фиксирова-
ния крышки распределителя.
На конце валика распределителя, обращенном в сторону рас-
пределителя, на шпонке смонтирован кулачок прерывателя 64.
Кулачок прерывателя магнето выполнен из стали, имеет 12 ра-
бочих выступов и укреплен на валике с помощью гайки. Чередова-
ние выступов кулачка равномерное, через 30°.
Внутри кулачка вставлен бегунок из твердой резины, имеющий
омедненную посадочную поверхность. В бегунке залиты два элек-
трода — рабочий и пусковой и пусковое кольцо. На бе-
гунке имеется стрелка, указывающая направление вращения бегун-
ка. Крепление бегунка на кулачке произведено винтом и замковой
шайбой.
Рабочий электрод бегунка Б соединен электрически с центром бе-
гунка А и воспринимает ток высокого напряжения через скользящий
угольный контакт 72 (уголек с пружиной) в центре крышки распре-
делителя (фиг. 136).
Пусковой электрод бегунка Г смещен по отношению к рабочему
электроду в сторону, противоположную вращению бегунка, и соеди-
нен электрически с пусковым кольцом В. Кольцо проходит на рас-
стоянии 0,3—0,8 мм от пускового электрода 73 крышки распредели-
теля, к которому подается ток от пусковой катушки или пускового
магнето.
Со стороны прерывателя задняя крышка имеет два симметрично
расположенных гнезда, в одно из которых, в зависимости от направ-
ления вращения магнето вставлен эксцентрик основания пластины
прерывателя, предназначенный для установки наивыгоднейшего мо-
мента разрыва контактов прерывателя — наивыгоднейшего абриса.
Нормально абрис по первой грани кулачка равен 10—13° (в градусах
ротора). Основание прерывателя можно сместить, ослабив винты
крепления пластины прерывателя, посредством поворота эксцентри-
ка в ту или другую сторону. Если основание пластины прерывателя
245
смещается по вращению кулачка, то разрыв первичной цепи проис-
ходит позже, так как подушка рычажка набегает позже. Если же
основание пластины прерывателя смещается против вращения ку-
лачка, то разрыв последует раньше.
Со стороны прерывателя на торце задней крышки нанесена риска
для установки против нее рабочего электрода бегунка при регулиро-
вании зажигания. Основание пластины прерывателя крепится к зад-
ней крышке двумя винтами сквозь овальные отверстия в пластине.
Фиг. 135. Задняя кратка магнето
На основание пластины прерывателя установлены: сама пластина 61'
(контактная стойка), масленка кулачка 57, эксцентрик пластины пре-
рывателя (контактной стойки) и сухарь прерывателя 66.
Контактная стойка сидит свободно на оси 60, запрессованной в:
основание пластины прерывателя. Она имеет неподвижный контакт
56 (наковальня) и крепится к основанию пластины прерывателя дву-
мя винтами 59. На ось пластины прерывателя посажен рычажок
прерывателя 62. Он имеет подвижный контакт 63 (молоточек), тек-
столитовую подушку 58, скользящую своим выступом по выступам
кулачка, и пружину 65, замыкающую собой контакты (силою
650 ±100 г). Оба контакта выполнены из платино-иридиевого
сплава.
Сухарь прерывателя 66 выполнен из латуни и служит для креп-
ления на нем второго конца пружины рычага прерывателя и конца
провода первичной обмотки трансформатора для передачи тока
низкого напряжения на прерыватель. Следовательно, подвижный
контакт прерывателя соединен при помощи пружины с первичной об-
моткой трансформатора.
246
. Эксцентрик контактной стойки предназначен для регулирования
зазора между контактами прерывателя.
При ослаблении винтов крепления пластины прерывателя (фиг.
135), контактная стойка может быть смещена вращением эксцент-
Фиг. 136. Крышка распределителя
рика в ту или другую сторону относительно своей оси. Вместе
с ней смещается и рычажок с текстолитовой подушкой. Если рыча-
жок прерывателя приблизится к кулачку, зазор между контактами
увеличится, если удалится — зазор уменьшится. Зазор между кон-
тактами должен быть 0,25—0,36 мм.
На основание пластины прерывателя установлена масленка 57,
с заложенными в нее двумя фитилями. Конец одного фитиля выходит
из масленки и скользит по выступам кулачка, смазывая его.
Вентилируется полость задней крышки через пять отверстий в бо-
ковой части задней крышки. Отверстия прикрыты колпачками, за-
щищающими полость задней крышки от попадания грязи, масла
и т. д.
Крышка распределителя 9 (фиг. 136) выполнена из твердой
резины и имеет соответственно числу цилиндров двигателя 12 рабо-
чих электродов. В центре распределителя расположен центральный
электрод 72 и ниже его пусковой электрод 73.
В центральный электрод вставляется уголек с пружиной. Диаметр
угольха 4 мм. Как было указано выше, уголек обеспечивает элек-
247
трпческое соединение вывода вторичной обмотки трансформатора
с рабочим электродом. Центральный электрод распределителя соеди-
нен при помощи залитой арматуры с боковым гнездом распредели-
теля 70, куда входит конец вывода вторичной обмотки трансформа-
тора, передающий высокое напряжение на распределитель.
С наружной стороны крышки имеются гнезда для проводов,
крепление которых осуществляется остроконечными винтами 71,
прокалывающими провода.
Гнезда для проводов не имеют нумерации, за исключением гнезда
первого электрода, обозначенного цифрой 1, как с внутренней, так
и с внешней стороны распределителя, и гнезда пускового
электрода, обозначенного буквой П. Зарядка распределителя
проводами, идущими к свечам, производится с первого элект-
рода в направлении, указанном стрелкой; магнето с правым враще-
нием — по стрелке с обозначением ПВ и у магнето с левым вра
щением — по стрелке с обозначением ЛВ. Стрелки имеются также
с внутренней стороны распределителя.
В гнездо, обозначенное буквой П, крепится провод от пускового
магнето или пусковой катушки. Распределитель центрируется в зад-
ней крышке пояском на распределителе и прямоугольной шпонкой
на торце задней крышки. Крепление распределителя осуществляется
алюминиевым экраном.
Экран распределителя 8 (фиг. 134) укреплен к задней крышке
магнето тремя винтами. Отверстия под эти винты в экране выпол-
нены резьбовыми, что препятствует выпаданию винтов из экрана
В верхней части тела экрана залиты две гайки, предназначенные для
крепления патрубка коллектора свечных проводов, и два контрольно
посадочных штифта для центрирования экрана в задней крышке.
К внутренней стороне экрана на заклепках укреплена пластинчатая
пружина, прижимающая распределитель к крышке магнето. Чтобы
распределитель плотно прилегал к стенке крышки, на три прилива
распределителя надеты демпферные резиновые втулки, на которые
давит экран. »
Верхняя крышка 5 (фиг. 130) выполнена из алюминиевого сплава.
Она закрывает трансформатор и крепится на корпусе магнето двумя
винтами. В верхней своей части крышка имеет клемму выключения
магнето, которая состоит из специального винта и гайки; они закры-
ты гайкой, навинченной на выступающий из крышки штуцер.
Винт клеммы имеет поверхностную изоляцию из карболита. На
винт навинчена гайка, соединяющаяся своим торцом с контактной
пластинкой на барете трансформатора. Во впадине винта клеммы
размещен конец провода, соединяющий магнето с переключателем.
Магнето БСМ-12 выпускается как правого, так и левого враще-
ния. Направление вращения считается со стороны привода.
Модификации «.магнето типа БСМ-12. Магнето
БСМ-12С. Это магнето снабжено автоматом опережения шарнирно-
го типа. Шарнирный автомат имеет те же грузики, что и обычный
248
автомат, но соединенные шарниром, с пружинами, закрепленными на
одном из грузиков. Его преимущество по сравнению с автоматом
БСМ-12 состоит в том, что механические усилия в нем передаются
через ось шарнира, тогда как в БСМ-12 они воспринимаются пру-
жинами (фиг. 137).
У магнето БСМ-12С диапазон изменения угла опережения 28+2°
по валику ротора. Начало работы автомата 1200 об/мин и конец
3500 об/мин.
Это магнето имеет также: 1) сменную трубку вывода высокого
напряжения, 2) уголек распределителя диаметром 6 мм (вместо
4 мм в БСМ-12), 3) демпферные пружины в экране распределителя
вместо демпферных резиновых втулок.
Все остальные детали магнето БСМ-12С взаимозаменяемы с дета-
лями магнето БСМ-12.
Магнето БСМ-12Ш. Это магнето по своей конструкции, в основ-
ном, аналогично магнето БСМ-12С. Имеет небольшие конструктив-
ные изменения, вызванные требованиями двигателей, на которые это
Фиг. 137. Автомат опережения: а) бесшарнирный и
б) шарнирный
магнето устанавливается. У магнето БСМ-12Ш диапазон изменения
угла опережения 18+2° по валику ротора. Начало работы автомата
1300 об/мин, конец работы автомата 2000 об/мин по валику ротора
магнето.
Магнето БСМ-12ШУ. При эксплоатации магнето БСМ-12Ш на
моторах АМ-38Ф наблюдались механические дефекты магнето; рас-
шатывалась шпонка основания автомата, разрушались зубья тексто-
литовой шестерни, разрушался кольцевой пйз автомата, ограничи-
вающий расхождение центробежных грузов, разбалтывалось соеди-
нение бегунка с валиком распределителя.
Исследование показало, что причина разбалтывания соединений
и разрушения деталей ротора магнето вызывались резонансными
крутильными колебаниями магнето. Для устранения этих дефектов
магнето БСМ-12Ш было модернизировано и получило обозначение
БСМ-12ШУ (шарнирное усиленное). Оно отличается от магнето
БСМ-12Ш следующим:
249
1. Новой усиленной конструкцией ротора магнето (фиг. 138).
2. Усиленным автоматом опережения. В роторе БСМ-12Ш
посадка основания автомата на валик ротора осуществляется
с помощью прессовой посадки и фиксируется шпонкой. В роторе
магнето БСМ-12ШУ посадка шлицевая (фиг. 139). Оси центробеж-
Фиг. 1йК а) шарнирно-усиленный ротор магнего
БСМ-12Ш и б) ротор магнето БСМ-12ШУ
ных грузиков имеют 10 мм (в БСМ-12Ш 8 мм). Кроме того, оси в
переднем полюсном наконечнике выполнены заодно целое с ним.
Торцовая стенка переднего полюсного наконечника выполнена тол-
Фиг. 139. Посадка основания автомата на валик ротора
магнето:
а) БСМ-12Ш; б) БСМ-12ШУ
щиной 6 мм, вместо 4,5 мм в роторе БСМ-12Ш. Это значительно
повысило его механическую жесткость и уменьшило магнитное со-
противление.
3. Усиленным креплением бегунка. Введено трехточечное креп-
ление бегунка.
4. Измененным модулем зубчатой передачи шестерни магнето
Усилена прочность текстолитовой шестерни за счет изменения моду-
ля зуба с Л1=1 (БСМ-12Ш) на Л4=1,5 при той же осевой длине
зуба.
250
Магнето БСМ-12М-300. Эксплоатации авиационных магнето на
современных двигателях предъявила новые повышенные требова-
ния к механической и электрической прочности системы и потребо-
вала увеличение высотности.
1. Для улучшения электромагнитных и электрических характе-
ристик в конструкцию магнето БСМ-12С внесены следующие из-
как у магнето
<ТГПЖТ|Ш
менения:
1) ротор модифицированного магнето (фиг. 140) выполнен ламе-
лированным (клеточным). Клеточный ротор состоит из вала, осно-
вания с центробежными телами и самого ротора. Еал ротора запрес-
совывается в ступицу основания автомата, а его бортик с двумя
лысками зачеканивается в паз, выфрезерованный в основании. Цен-
тробежные тела (грузики) шарнирного типа
БСМ-12С. Ротор клеточного ти-
па состоит из следующих дета-
лей:
а) бронзовой втулки; б) двух
торцовых фланцев из немагнит-
ного материала, выполненных
заодно целое с двумя осями
для центробежных грузиков;
в) восьми стягивающих закле-
пок; г) четырехполюсных нако-
нечников; д) кольца;е) магнита
цилиндрической формы; ж) ре-
зинового кольца; з) резиновых
прокладок; и) стяжной гайки:
к) шестерни. Диаметр магнита
на 2 мм больше диаметра маг-
нита магнето БСМ-12С. _ „
2) трансформатор имеет дру- БСМ ^'(с^ва^БСМ-^М^права)
гие обмоточные данные и кон-
денсатор, включенный последовательно во вторичную цепь для
устранения влияния предыдущего разряда на последующий (см.
главу X, § 39);
3) корпус отлит из алюминиевого сплава, в который залиты по-
люсные башмаки из электромеханической стали. Корпус отличается
от магнето БСМ-12С следующим:
а) введением нижней перемычки из ламелированного железа
(фиг. 103); б) уширением и спрямлением железа башмаков;
в) меньшей высотой башмаков; г) большим внутренним диамет-
ром расточки под ротор, вместо0 64 выполнен 0 66; д) уменьше-
нием посадочного размера под заднюю крышку; е) двумя алюми-
ниевыми приливами для крепления трансформатора скобами.
2. Для повышения высотности магнето:
1) рабочий электрод бегунка выполнен шириной 2 лги, вместо
3 мм;
251
2) увеличено расстояние между соседними электродами распре-
делителя за счет уменьшения ширины электродов с 4 мм до 2,5 мм-,
3) увеличено расстояние между соседними электродами по по-
верхности за счет выемок, сделанных в резине распределителя.
4) внутренняя поверхность верхней крышки покрыта лаком
с целью уменьшения потерь на тихий разряд и корону;
5) козырек вывода высокого напряжения выполнен с развитой
геометрией;
6) вывод высокого напряжения изолирован шелком;
7) устанавливаются две гетинаксовые пластины, отделяющие по-
лость прерывательного механизма от бегунха и вывод высокого на-
пряжения от задней крышки;
8) втулка (вывод) высокого напряжения удлинена.
3. Повышение механической прочности достигнуто в основном:
1) изменением крепления шарикоподшипников ротора;
2) увеличением модуля зуба текстолитовой шестерни с М=1 до
М=1,5.
Диапазон изменения угла опережения зажигания, создаваемый
автоматом, равен 30°.
Модификация магнето типа БСМ значительно повысила маг-
нитные, электрические и высотные характеристики магнето.
При лабораторных испытаниях магнето БСМ-12М-300 получены
сравнительные данные, приведенные в табл. 15.
Таблица 15
Высотность ма-
гнето в метрах
при пробивном
напряжении
8 киловольт
Максимальный
магнитный поток
при холостом холе
в максвеллах
Вторичное напряжение
на проводах, имеющих
максимальное напряже-
ние, при /?ш=0,5 мего-
ма в киловольтах
Наименование
магнето
БСМ-12 С 17350 8,7 7000
БСМ-12М-300 22400 13,5 10000
Магнето БСМ-12М-180. Это магнето в первом варианте (серия В)
отличалось от магнето БСМ-12М-300 следующим:
1) отсутствием пусковой цепи: пусковых электродов на бегунке
и на распределителе и пускового кольца на бегунке. Это мероприя-
тие сделано для повышения высотности магнето. Запуск осуще-
ствляется через трансформатор рабочего магнето;
2) изменением диапазона угла опережения автомата — 18° (вме-
сто 30°).
252
Испытание магнето БСМ-12М-180 на моторе АМ-38Ф показало,
что запуск через рабочий электрод менее надежен, чем при дубли-
рованном запуске через рабочий и пусковой электроды от пусковой
катушки при магнето БС-12ШУ.
Для устранения этого недостатка выпускается магнето-
БСМ-12Л4-180 серии Е. В этом магнето бегунок с одним раба
Фиг. 141. Магнето БСМ-14
чим электродом заменен бегунком с пусковым и рабочим. Способ
закрепления бегунка и посадочные диаметры сохранены неизмен-
ными.
Это устранит возможность появления обратных вращений винта.
В остальном указанное магнето находится в полном соответствии
по конструктивному выполнению с магнето БСМ-12М-180 серии В.
Магнето БСМ-14. Магнето БСЛ4-14 предназначено для работы на
четырнадцатицилиндровом двигателе. Общий вид магнето БСМ-14
представлен на фиг. 141.
Магнето БСМ-14 выпускается как правого, так и левого вра-
щения.
Главные узлы магнето БСМ-14 выполнены в основном так же,
как и у магнето БСМ-12; небольшие конструктивные изменения
вызваны особенностями двигателей, на которые эти магнето уста-
навливаются.
253
Магнето БСМ-14 отличаются от магнето БСМ-12 следующим;
1) передняя крышка выполнена в виде фланца (европейский тип),
которым магнето крепится на моторе;
2) ведущая шестерня имеет 24 зуба;
3) ведомая шестерня имеет 84 зуба;
4) кулачок имеет 14 рабочих выступов. Чередование выступов
неравномерное (табл. 16). Абрис по первому выступу кулачка, в гра-
дусах ротора, равен 16—18°;
5) распределитель имеет 14 рабочих электродов.
Таблица 16
Поправки на в.м.т. 14-цилиндрового двигателя
№№ чередо- вания искр по порядку №№ цилиндров Поправки в градусах пово- рота коленча- того вала Поправки в гра- дусах поворота ротора магнето Величина абриса в градусах пово- рота ротора маг- нето
I 1 0° 0° 18°
2 10 + 1° +1°45' 19°45'
3 5 + 4° 4-7° 25’
4 14 + 2 30' 4-4’23' 22°23’
5 9 —2°ао' — 4’23' 13°37'
6 4 — 4’ — 7° 11°
7 13 1 о - 1’45' 16°15'
8 8 0° 0° 18°
9 3 4- 1°45' 19°45'
10 12 ,-4-4° 4-7’ 25°
11 7 4- 2°30' 4- 4’23' 22°23'
12 2 — 2°30' — 4’23' 13°37'
13 11 —4° — 7° 11°
14 6 — 1° —1°45’ 16°15’
Примечания. 1. В цилиндрах № 1 и 8 расположены главные
шатуны.
2. Допустимые отклонения абриса в градусах поворота ротора + 1°45’.
3. Знак означает запаздывание, знак • опережение.
Все остальные детали магнето БСМ-14 взаимозаменяемы с маг-
нето БСМ-12.
Модификации магнето типа БСМ-14. Магнето БСМ-
14В'. Во время работы серийных магнето БСМ-14 на двигателях
АШ-82Ф и АШ-82ФН на высотах 6000—7000 м появились случаи
перебоев в работе магнето. Кроме того, при эксплоатации магнето
на моторе наблюдались механические дефехты, аналогичные дефек-
там магнето БСМ-12Ш.
254
Для повышения высотности и механической прочности магнето,
советскими конструкторами внесен ряд изменений в серийное маг-
нето БСМ-14. Модернизированное магнето получило обозначение
БСМ-14В (высотное).
Разработка магнето шла по двум направлениям: изменений, на-
правленных на повышение электрических и высотных характери-
стик; изменений, направленных на повышение механической проч-
ности.
1. Повышение электрических и высотных характеристик магнето
достигнуто путем увеличения воздушных промежутков между эле-
ментами, несущими высокое напряжение, и массой и усиления изо-
ляции там, где не' представляется возможным увеличить воздуш-
ные промежутки.
Ниже приводятся те изменения, которыми магнето БСМ-14В от-
личается от БСМ-14.
1) для увеличения расстояния между пусковым и рабочим элек-
тродами бегунка, уменьшена ширина электродов бегунка с 3 до
1,5 мм, за счет чего расстояние между электродами увеличено с
15+0,45 до 17,5+0,5; кроме того увеличена длина резины на элек-
тродах бегунка.
2) для устранения перекрытия с одного электрода на другой:
а) увеличено пробойное расстояние по воздуху между электро-
дами распределителя за счет уменьшения их ширины с 4 до 2,5 мм\
б) удлинен путь поверхностного перекрытия по резине введением уг-
лубления между электродами;
3) для устранения возможного разряда высокого напряжения на
массу или поверхностного перекрытия, а также уменьшения потерь
на тихий разряд (корону), наиболее близко расположенные к транс-
форматору металлические детали, как-то верхняя крышка, гайка
большой шестерни, покрыты лаком; кроме того, в верхней части
крышки прикреплена гетинаксовая пластина;
4) введена регулировка наивыгоднейшего распределения искр
путем регулировки бегунка в кулачке. Для этой цели в кулачке
круглые отверстия под винты- заменены овальными. После установки
наивыгоднейшего распределения положение бегунка в кулачке фик-
сируется разрезным кольцом с внутренней накаткой. Кулачок имеет
накатку на внешней поверхности;
5) внутренняя поверхность экрана также покрыта лаком для
уменьшения потерь на тихий разряд.
2. Увеличение механической прочности магнето достигнуто за
счет:
1) применения усиленного ротора типа ШУ с шарнирным автома-
том, заимствованным из магнето БСМ-12ШУ;
2) введения трехточечного крепления бегунка;
3) усиления прочности ведомой (текстолитовой) шестерни за счет
изменения модуля зуба с М = 1 на модуль М — 1,5 при той же осе-
вой длине зуба.
255
Результаты испытаний показали преимущества модернизирован-
ных магнето БСМ-14В но сравнению с магнето БСМ-14
по высотным характеристикам и механической прочности (повыше-
ние высотности на 4000 м).
Магнето БСМ-9. Магнето БСМ-9 предназначено для работы на
девятицилиндровом двигателе.
Магнето БСМ-9 выпускается только левого вращения. Главные
узлы этого магнето выполнены в основном так же, как и у магнето
БСМ-12 и БСМ-14; небольшие констоуктивные изменения вызваны
особенностями двигателей, на которых они устанавливаются.
Магнето БСМ-9 отличаются от магнето БСМ-14 следующим:
1) передняя крышка выполнена в виде фланца треугольной фор-
мы (американский тип фланца), в вершинах которого имеются обра-
ботанные овальные отверстия под шпильки крепления магнето
к мотору. Овальные отверстия крышки дают возможность провора-
чивать магнето в диапазоне 5°, что облегчает регулировку магнето
(установку момента зажигания);
2) ведущая шестерня имеет 32 зуба;
3) ведомая шестерня имеет 72 зуба;
4) кулачок имеет 9 рабочих выступов, абрис по первому выступу
кулачка 13—16° (табл. 17);
Таблица 17
Поправки на в.м.т. 9-цилиндрового двигателя
№№ чередо- вания искр по порядку №№ цилиндров Поправки в градусах пово- рота коленча- того вала Поправки в гра- дусах поворота ротора магнето Величина абриса в градусах пово- рота ротора маг- нето
1 1 0° 0° 15°
2 3 4~2°42’ -f-3° 18°
3 5 4~ 1°46' 4-2° 17°
4 7 — 3°56' — 4°25’ :0°35'
5 9 — 30’ — 34' 14°26’
6 2 + 30' 4-34’ 15°ЗГ
7 4 ф 3°56' 4- 4°25' 19°25'
8 6 — 1°4б — 2° 13°
9 8 — 2°42’ -3° 12°
Примечания. 1. В цилиндре X? 1 расположен главный шатун.
2. Допустимые отклонения абриса в градусах ротора + 1е10'.
3. Знак »-|-г означает запаздывание, знак „—“ опережение.
5) распределитель имеет 9 рабочих электродов;
6) диапазон изменения угла опережения автомата 15±2° по ро-
тору магнето.
Основные данные магнето типа БСМ приведены в таблице 18.
256
Основные данные магнето типа БСМ
гн ‘зад сч c't сч 04 ( UO* кГ uo" LO uo” lO to »О to
няаоОннвОяе эиьиввц экра- нир. n я п и » н »
2 ‘ЯО1ЯВ1НОН изо ou ввэ^вянОэОи HHiOTXdu эннэзкывц О О О О Q О О LO to иО иС Ю мО *С 7 7 7 7 7 7 7 S S 3 8 S 8 S ио Ю Ю Ю IO to to а к: "7 с tc. *г. О О Ю to 7 7 § §
ггк ‘BiraiEBnd -adu яотнвхнол doeeg Ю to to Ю »О »-О ю СО со СО со^ со «О со ООО о" о о 1 ' 1 1 1 1 1 to LO to to uo «О to c4 04 04 О о О О о о о 0,25-0,35 0,25-0,35 0,25—U,35
Bdoi -od xeoAVvdj а вяьввХн HHBd.i noadau ou andgy О о о со со со го 7 7 7 7 7 7 7 О О О О О О О •"« ‘ 5 V— 10-13 13-16 10—18
Работа автомата по оборотам ротора ниж/до ‘uaHojj О О О О О о с О О О о О О с о о о о О О tT сч сч сч сч сч сч о: 1 1 1 1 1 II 0'0 О о О о О О О о О О С О О О (О со СО О' < г-, ЫГ 3200 -3500 1150-13-50 1100-1300
ниж/go ‘оввьвц 800-1200 ЯПЛ—19ПП c c c c c а UVV'— i 800-1200 1100-1300 1100-1300 800-1200 ЙОГ ЮПП 900-1100 900 -1000
Число оборотов ротора, об/мин эънчввтэивдо 5ООо ДАЛЛ ! 5 о о о о с ? 2 S? ° S с 5 О О О ОК 5 ио IO to to 1Г С > с V OUUV 3600 .яг,лл
Э1ЧНЧВВ ниион 4200 ЛОЛЛ $ 2 £ ° ° с >оооок Ч СЧ СЧ CN сч о Г xt- тГ TJ- Ч 5 S S S СЧ о о ЧГ СО СО
Э1ЧНЧ!гВИИНИ1Д[ Q О С О О С со со о 5 о о о с 0 о о о с 0 СО СО СО О’ ООО > о о о СО СО СО
(cdoiod Biodoaou xenXirudJ я) вннвлнжве яохнэиои иияонвюэб -эи еинэнэиеи nvavadjj 23-27 23-27 ОЯ 07 г- о о сч СЧ СЧ СЧ СО 1111 со СО СО ос сч —• — GN о ос СЧ ь- сч со СО Г-1 СЧ
вннвлижве В1НЭИО1Ч вяаонвхээЗэц авт. V я » » » я V я
жж ‘ЭНИН -indeed ионтгоЗхиэве -g вн noiXwawodu иоа -OdHOH ИННЧЕЭ1В1НиЭЦ г*» ь- Ь- <*• t*« t~-
oisHJBw edoiod iod -ooo нитго ее dnaii овэиь
Тип магнето g S H S о s ТГ О» СЧ CN c7 < «-и । i . ,-»otn 0^00000000 сдсдеащщмиеаши:
17 Баграмов и Стародубцев
257
Магнето типа Б С
Магнето типа БС является рабочим магнето для авиационных
моторов и входит в общую серию, двух-четырехискровых магнето.
За один оборот ротора магнето дает две или четыре искры. Магнето
имеет ручную или автоматическую перестановку момента зажигания
и выпускалось как экранированное, так и неэкранированное. Креп-
ление фланцевое или на площадке, в зависимости от конструкции и
места крепления магнето.
В настоящее время магнето типа БС почти снято с эксплоатации
и заменено более усовершенствованным — типа БСМ. Поэтому ог-
раничиваемся кратким описанием конструкции.
Магнитная система магнето (фиг. 94) состоит из четырех или
двухполюсного колоколообразного магнита, полюсных башмаков и
сердечника трансформатора. Магнит выполнен из хромистой или ко-
бальтовой стали. Концы магнита снабжены полюсными наконечни-
ками, набранными из тонких листов динамной стали, причем в четы-
рехполюсном магните эти наконечники снабжаются перемычками,
набранными также из тонких листов, благодаря которым одноимен-
ные полюса соединяются между собой. Торцы полюсных наконечни-
ков соединяются бронзовой цапфой, которая в механическом отно
шении скрепляет полюса и несет на себе заднюю ось ротора-магни-
та, на которой укреплены шариковый подшипник и кулачок.
Передняя ось несет на себе ведущую шестерню и шариковый под-
шипнику На эту ось устанавливается также муфта привода. Полюс-
ные башмаки и сердечник трансформатора набраны из тонких,
изолированных друг от друга листов динамной стали. Полюсные
башмаки залиты в алюминиевый корпус магнето.
Трансформатор состоит из сердечника, первичной и вторичной
обмотки и конденсатора.
На сердечнике намотаны первичная и вторичная обмотки, между
которыми помещен конденсатор.
Первичная обмотка из медного эмалированного провода диамет-
ром 1 мм с числом витков 165, одним своим концом соединяется
с сердечником, т. е. с массой, а другим с соединительным мостиком
с пружинящими щетками.
Конденсатор ленточного типа состоит из полосок алюминиевой
фольги, изолированных диэлектриком. Соединение концов подобно
первичной обмотке. Конденсатор имеет емкость 4),2—0,25 мкф.
Вторичная обмотка из медного провода с числом витков 12000—
13000, одним концом соединена с первичной и через нее с массой, а
другим — с контактом, выходящим на бандаж трансформатора.
С боков трансформатор защищен гетинаксовыми щеками, а сверху—
защитной лентой.
Прерыватель состоит из корпуса, рычажной системы с пружина-
ми и кулачка. В верхней части бронзового или дюралюминиевого
корпуса прерывателя укреплен двумя винтами изолированный кон-
тактодержатель; последний несет регулирующий контакт и фибро-
258
вый упор. Дюралюминиевый рычажок укреплен на стальной беи с
яерегулирующимся контактом и фибровой подушкой. Двумя пружи-
нами рычажок прижимается с силой 500—900 г к контакту контак-
тодержателя. Оба контакта платино-иридиевые.
Центровка прерывателя осуществляется буртиком, входящим
в выточку корпуса, и стальным кольцом, укрепленным двумя вин-
тами. Два штифта на корпусе центрируют заднюю крышку прерыва-
теля. При ручном опережении эта крышка имеет рычаг, к которому
крепится тяга управления опережением зажигания. Прерыватель
приводится в действие при помощи кулачка, вращающегося вместе
с ротором. Число выступов кулачка равно числу полюсов магнита и,
следовательно, числу искр, даваемых магнето за один оборот
ротора.
Бегунок укреплен на бронзовой (ведомой) шестерне и вращается
вместе с ней с половинной скоростью коленчатого вала. На бегунке
в двух параллельных плоскостях распрложены по два электрода,
причем электроды первого ряда смещены по отношению к электро-
дам второго ряда на определенный угол, в зависимости от числа ци-
линдров. Один из электродов каждого ряда является рабочим элек-
тродом, а другой — пусковым. Пусковые электроды первого и вто-
рого рядов смещены по отношению к рабочим электродам в сторону,
противоположную вращению бегунка, во избежание обратного удара
винтом при запуске мотора.
Рабочие электроды соединены между собой и с центральным
контактом бегунка, к которому подводится высокое напряже-
ние от трансформатора, посредством центрального угольного кон-
такта бегунка. Оба пусковых электрода соединены с пусковым коль-
дом на бегунке, к которому подводится .высокое напряжение
от пусковой катушки или пускового магнето. Бегунок вращается
внутри коробки распределителя, образованной двумя секторами.
Секторы распределителя внутри имеют электроды, расположенные
в двух плоскостях соответственно расположению электродов на бе-
гунке. Число электродов соответствует числу цилиндров двигателя.
С наружной стороны секторы имеют гнезда, в которые вставляются
провода, идущие к свечам; номера около гнезд показывают порядок
чередования искр. Отверстие на левом секторе для присоединения
провода от пускового магнето или катушки обозначено буквой П.
Бегунок и секторы распределителя выполнены из твердой резины.
Размещение контактов распределителя в двух плоскостях позво-
ляет уменьшить его размеры в радиальном направлении и тем самым
уменьшить габаритные размеры магнето.
Изменение опережения зажигания у магнето с ручным опереже-
нием достигается поворотом прерывательного механизма вокруг оси
кулачка ротора.
Прерывательный механизм поворачивается из кабины летчика
рычагом и тягой, которая соединяется с рычагами прерыватель-
ных механизмов магнето.
17:.:
259
При повороте прерывателя по направлению вращения ротора опе-
режение будет позднее, при повороте против вращения ротора —
раннее.
На фиг. 142 представлен автомат опережения зажигания, смонти-
рованный в прорези ротора магнето типа БС. При вращении ротора*
бронзовые грузики /, под влиянием центробежной силы, стремятся
Фнг. 142. Автомат опережения зажигания магнето БС:
1—бронзовые грузики; 2—кулачковый валнк; 3—спиральная пружина;
4—шарнирный штифт; 5—кулачок прерывателя; в— направляющий палец
разойтись и, будучи связанными с кулачковым валиком 2, на кото-
ром сидит кулачок прерывателя 5, при помощи шарнирных штиф-
тов 4, поворачивают кулачковый валик вместе с кулачков на опре-
деленный угол. Чем быстрее вращается ротор, тем с большей силой
будут расходиться грузики, и тем больше будет угол опережения.
• Спиральные пружины 3, сидящие на направляющих пальцах 4,
препятствуют свободному расхождению грузиков. При малых обо-
ротах центробежные силы не могут преодолеть упругости спираль-
ных пружин, и кулачковый валик в связи с этим не поворачи-
вается.
Это обстоятельство очень важно потому, что кулачок при нера-
ботающем автомате опережения устанавливается в положение позд-
него зажигания и до определенного числа оборотов (период запуска),
положение позднего зажигания должно сохраниться.
При определенном числе оборотов спиральная пружина сож-
мется до конца, грузики не смогут больше разойтись, и дальнейшее
260
увеличение опережения зажигания прекращается. В этот момент
.должен получиться максимальный угол опережения.
При уменьшении числа оборотов валик и кулачок поворачиваются
под действием спиральных пружин относительно ротора в направ-
лении против вращения, соответственно уменьшая опережение за-
жигания.
Подобные автоматические регуляторы, по сравнению с автома-
тами типа БСМ, обладают тем же недостатком, что и ручные, так
как позволяют изменять опережение зажигания лишь в определен-
ных пределах, ограниченных характером изменения первичного
тока, т. е. работают с изменением абриса.
.Магнето типа БС имеет предохранительный искровой промежу-
ток для защиты изоляции вторичной обмотки трансформатора ог
пробоя при повышении напряжения, получающегося при обрыве про-
вода, идущего от вторичной обмотки к свече, и при увеличении за-
зора в свече. Предохранительным промежутком является воздуш-
ный промежуток между рабочим электродом бегунка и бронзовой
ведомой шестерней.
В верхней части передней крышки на стальной пустотелой оси
монтируются бронзовая шестерня и бегунок. Передняя крышка и
шестерня имеют на себе регулировочную риску (глава XV § 51).
На торце впрессованы три штифта для монтажа секторов рас-
пределителя. Для смазки имеется масленка (наружная), из которой
масло поступает на ось шестерни и шариковый подшипник.
Верхняя крышка магнето имеет клемму выключения магнето и
масленку (наружную), откуда масло по трубкам поступает для смаз-
ки заднего шарикового подшипника и кулачка. На торце имеется
вырез, закрываемый верхней крышкой прерывателя.
В корпус залиты полюсные башмаки. На задней части, с боков,
под углом ввернуты стальные винты, ограничивающие поворот пре-
рывателя (при ручном опережении) или закрепляющие прерыватель
(при автоматическом опережении). Для (крепления магнето болтами
к площадкам на нижней части корпуса имеются латунные втулки
с резьбой; здесь же проходит маслопроточная канавка для отвода
масла. В корпусе расположены гнезда для шариковых подшипников,
корпуса прерывателя и шпильки для крепления передней крышки.
Корпус и крышки выполнены из алюминиевого сплава.
Магнето типа БСМ по сравнению с БС имеет следующие преиму-
щества-.
1. Магнит отлит из железо-никель-алюминиевого сплава, чем до-
стигается большая электрическая мощность и снижение веса маг-
нето.
2. Все детали магнето, находящиеся под высоким напряжением,
выполнены так, что значительно повышают высотность Магнето.
3. В зубчатой передаче применены материалы: текстолит по
стали, дающие малое изнашивание шестерен; применение тексто-
лита для шестерни несколько облегчает вес магнето.
261
4. Прерыватель обеспечивает надежную работу магнето на боль-
ших оборотах; кулачок прерывателя обеспечивает нужную равно-
мерность новообразования.
5. Магнето не имеет наружных масленок и в дополнительной
смазке в процессе работы не нуждается в течение 300 часов.
6. Автомат опережения обеспечивает работу магнето без из-
менения абриса (наивыгоднейщего момента размыкания первич-
ной цепи),
7. Конструкция магнето рассчитана на работу без предохрани-
тельного искрового промежутка.
§ 43. Иностранные авиационные магнето
Сдвоенное магнето типа DF
Ввиду того, что наличие в системе зажигания двух одинаковых
-рабочих магнето приводит к увеличению количества приводов, сум-
марного веса и к менее компактной конструкции магнето, некоторы-
ми фирмами осуществлен переход на одно сдвоенное магнето (мото-
Фиг. 143а. Генератор высокого напряжения магнето
I
ры Аллисон, Роллс-Ройс, Даймлер-Бенц, «Гриффон» и BMW-801).
Намечается тенденция выделения из магнето распределителей..
На моторах Аллисон, Нэ'пир «Сейбер», Роллс-Ройс, «Гриффон»
и др. они представляют собой самостоятельные агрегаты с индиви-
дуальными приводами.
262
Магнето типа DF, выпускаемое американской фирмой Бендикс-
Сцинтилла, устанавливается на 12-цилиндровых V-образных двига-
телях Аллисон 1710, эксплоатируемых в сухопутной авиации.
Система зажигания этих двигателей состоит из такого сдвоенного
магнето, в котором сосредоточена только генераторная часть, и двух
отдельных распределителей с самостоятельными приводами. На мо-
Фиг. 1436. Корпус и ротор магнето
торах Аллисон 1710, устанавливаемых на самолетах морской авиа-
ции, работают магнето DFN, которые не отличаются от DF кон-
структивно, но имеют антикоррозийное покрытие.
Магнето не имеет устройства для изменения угла опережения и
работает с постоянным углом опережения зажигания.
Для моторов Аллисон-1710 модели «Е» опережение зажигания
на стороне выхлопа составляет 34° до в.м.т., а на стороне всасыва-
ния — 28° до в.м.т. в градусах угла поворота коленчатого вала; для
моторов модели «С» -— 35° до в.м.т. на стороне выхлопа и 29° до
в.м.т. на стороне всасывания.
Сдвиг момента зажигания на 6° между свечами на стороне вы-
хлопа и всасывания достигается смещением прерывательного меха-
низма, связанного со свечами на стороне всасывания, на 9° (по ро-
тору магнето) в сторону направления вращения магнето. Свечи на
стороне выхлопа имеют отъемные, легко заменяемые при необходи-
мости, экранированные проводники на участке от коллектора до
свечи. Кроме того, предусмотрен принудительный обдув свечей воз-
духом от скоростного напора. Системы зажигания двигателей Ал-
лисон выпуска последних лет приспособлены для работы под над-
дувом.
Конструктивно, как указано выше, магнето DF состоит из двух
частей: 1) генератора высокого напряжения (фиг, 143 а) и 2) двух
распределителей 11 (фиг. 144).
263
Генератор высокого напряжения. Генератор высо-
кого напряжения устанавливается в развале между блоками в вер-
тикальном положении (ось ротора расположена перпендикулярно
оси коленчатого вала) и имеет фланцевое крепление на моторе. Фла-
Фиг. 143в. Прерывательный механизм
магнето
, звездообразным магнитом из
нец (генератора) 9 (фиг. 143 а)
снабжен двумя овальными от-
верстиями под монтажные
шпильки; благодаря этим от-
верстиям магнето может быть
повернуто на небольшой угол
для получения точной регули-
ровки пои установке магнето на
двигателе. На приводном вали-
ке ротора установлена шлице-
вая втулка для соединения рэ-
тора магнето с моторным при-
водом посредством промежу-
точной муфты 15. Генератор
приводится во вращение от на-
клонного валика, ведущего.
правый распределитель тока.
Магнето имеет четырехпо-
люсный (четырехискровый) ро-
тор (фиг. 143 б) с постоянным
высококоэрцитивного железо-
никель-алюминий-кобальтового сплава, снабженного четырех-
полюсным наконечником 16, изготовленным из динамного
железа. За один оборот ротора магнето создает четыре искры.
На оси ротора магнето посажен кулачок 17 с четырьмя выступами,
который обеспечивает размыкание контактов двух прерывателей.
На фиг. 143 б слева показан корпус магнето с двумя трансформато-
рами 8, В корпус залиты две пары полюсных башмаков 19, на кото-
рых крепятся трансформаторы. Для улучшения отвода тепла посред-
ством принудительного обдува от скоростного напора на корпусе
магнето устроено оребрение.
На фиг. 143 в приведен механизм прерывателей магнето, состоя-
щий из двух прерывателей 20. Прерыватели ^магнето DF безрычаж-
ного типа (подвижный контакт укреплен не на рычажке, а на пру-
жине). Прерыватели этой конструкции обладают незначительной
инерцией, поэтому повышают устойчивость работы магнето на мак-
симальных оборотах. Прерыватели включены в первичные цепи
трансформаторов, один из которых дает высокое напряжение на
распределитель, связанный со свечами стороны выхлопа, а другой —
на распределитель, связанный со свечами стороны всасывания.
Рабочий зазор между контактами прерывателя устанавливается
равным 0,3—0,35 мм. Для регулировки зазора следует ослабить два
винта 26, крепящих основание данного прерывателя к плите со стой-
кой, и вращать эксцентриковый винт 27 в ту или иную сторону. Ра-
264
бочне зазоры в контактах прерывателей проверяются щупом 0,3 —
0,35 мм в момент полного размыкания. На каждом из прерывателей
имеется фетровый фильц 25, пропитанный специальным маслом для
смазки кулачка.
На обойме. 21 (корпусе) и стойках 22 и 23 прерывателя имеются
риски для правильной установки магнето на двигателе. С этой же
Фиг. 144. Комплект экранировки системы зажигания:
-1—главный магистральный шланг; 5—магистральные шланги коллекторов!
6—высоковольтные провода к магнето; 7—индивидуальные шланги свечей со
стороны ^всасывания; 8—каркас экранировки; 9 — втулка из пластмассы;
10— индивидуальные шланги свечей со стороны выхлопа; 11—распределитель;
12—корпус распределителя
целью сделан срез 24 на торцовой части кулачка (глава XV, § 51).
Прерывательный механизм плотно закрывается крышкой.
Трансформаторы 8 (фиг. 143 а) имеют слюдяную изоляцию меж-
ду слоями вторичной обмотки и резиновое заполнение между кожу-
хом трансформатора и обмотками, что повышает электрические по-
казатели магнето. .
В магнето DF, в отличие от магнето БСМ и БС, конденсаторы 13
(фиг. 143 а) вынесены из трансформаторов и укреплены на корпусе
магнето рядом с трансформаторами, что дает возможность легко
265
заменить их, не меняя трансформаторы. Конденсаторы подключены
параллельно контактам каждого из двух прерывателей. Конденсатор
имеет бумажную изоляцию.
Каждая из крышек 10 (фиг. 143 а) трансформатора снабжена
двумя выводными штуцерами: штуцер 11 — для провода, снимающе-
го высокое напряжение с вывода вторичной обмотки трансформа-
Фиг. 145. Схема зажигания мотора „Аллисон": •
/—колодка распределителя, 2—клемма выключения зажигания; 3—вывод вы-
сокого напряжения; -4—конденсатор; 5—вторичная обмотка трансформатора;
б1—первичная обмотка трансформатора; 7—сердечник трансформатора; 8—по-
люсные башмаки; 5—блок прерывателя; J0—вращающийся магнит; 11—кула-
чок; 12— электрод распределителя; 13—рабочий электрод бегунка; /4—пуско-
вой электрод бегунка; 15—угольный контакт распределителя; 16—пусковое
кольцо бегунка; 17—бегунок; 18, 19—свечи со стороны всасывания и выхлопа;;.
•Й>-провод к выключателю зажигания; 21—провод к пусковой катушке
а) положение ротора при + Фет,п; б) положение ротора при + Фет<,х; в) по-
ложение ротора при —Фет;п ; г) положение ротора при — Фет<,л;
тора и передающего его распределителю; штуцер 12 — для провода,,
идущего к переключателю магнето. Этот провод заканчивается на-
конечником 14, проходящим через штуцер 12.
Для удобства монтажа на корпусе магнето около каждого вы-
водного штуцера имеются обозначения: Н.Т. INT — трансформатор,
обслуживающий свечи со стороны всасывания (внутренние свечи);
Н.Т. ЕХН — трансформатор, обслуживающий свечи со стороны
выхлопа (наружные свечи); G.R. INT—клемма выключения для про-
вода, со стороны всасывания, идущего к переключателю зажигания;
G.R.EXH — клемма выключения для провода со стороны выхлопа,,
идущего к переключателю.
266
Принцип работы магнитной и электрических цепей сдвоенного
магнето легко уяснить из схем, приведенных на фиг. 145. При сов-
падении осей полюсов ротора и полюсных башмаков магнитный по-
ток в сердечниках обоих трансформаторов имеет максимальную
величину. Когда ротор магнето повернется на 45° от начального по-
ложения, величина магнитного потока, проходящего через сердеч-
ники, будет равна нулю (если пренебречь остаточным магнетизмом
сердечников}, так как силовые линии магнитного потока будут за-
мыкаться мимо сердечников. При повороте ротора еще на 45 маг-
нитный поток проходит через оба сердечника в обратном направле-
нии и достигает максимальной величины. Таким образом, в резуль-
тате изменения магнитного потока по величине и направлению при
повороте ротора на 90° магнето образует за время полного оборота
ротора магнето четыое искры с каждого трансформатора. Высокое
напряжение от вторичных обмоток 5 через соединительные высоко-
вольтные провода 3 подводится к распределителям 1, откуда оно по
проводам подводится к свечам 18 в соответствии с чередованием
искр.
Распределители и экранированные провода.
Ток высокого напряжения от магнето (генератора) распределяется
по свечам с помощью двух распределителей 11, установленных по
одному на каждый блок двигателя (фиг. 144). Каждый из распреде-
лителей имеет специальный привод от коленчатого вала мотора с пе-
редаточным числом 1 : Распределитель, установленный на правом
блоке, обслуживает свечи, стоящие со стороны выхлопа (наружные
свечи), и распределитель, установленный на левом блоке, обслужи-
вает свечи на стороне всасывания (внутренние свечи).
Колодка 1 распределителя (фиг. 145) имеет в центре угольный
контакт /5, через который подводится высокое напряжение от маг-
нето к рабочему электроду бегунка 13. Через провод 21, от пусковой
катушки подводится высокое напряжение к пусковому электроду
бегунка 14.
На колодке распределителя имеются гнезда с цифрами (от 1 до
12) 'для обозначения проводов, идущих к свечам. Эти цифры
указывают порядок чередования искр, а не порядок работы цилинд-
ров (IL, 2R, 5L, 4R, 3L, 1R, 6L, 5R. 2L, 3R, 4L, 6R). Например, провод
от контакта 1 распределителя идет к свече цилиндра 1L, провод от
контакта 10 идет к свече цилиндра 3R и т. д. К контакту с буквой
М подсоединяется провод высокого напряжения от магнето и
к контакту с буквой В подсоединяется провод от пусковой ка-
тушки. На моторе V-1710-35 провод от пусковой катушки под-
водится к правому распределителю (т. е. к наружным све-
чам), на последующих номерах моторов (V-1710-63,-83,-85,-93) пус-
ковой ток подводится к внутренним свечам, и, следовательно, провод
от пусковой катушки подводится к левому распределителю. Колодка-
распределителя и бегунок устанавливаются в массивном корпусе 12
267
(фиг. 144), образующем вместе с коллектором сплошной металличе-
ский экран для высоковольтной цепи системы зажигания.
Все высоковольтные провода (диаметром 5 мм по изоляции)
имеют экранировку, которая состоит из главного магистрального
шланга 4, двух магистральных шлангов 5 алюминиевых труб с ин-
дивидуальными шлангами / к свечам со стороны всасывания, двух
алюминиевых труб с индивидуальными шлангами 10 к свечам со сто-
роны выхлопа и двух- экранированных проводников 6 к магнето.
Полный комплект экранировки системы зажигания приведен на
фиг. 144. Экранировка крепится на двигателе с помощью специаль-
( них хомутиков. Экранированные отводы проводов к свечам со сто-
роны выхлопа сделаны отъемными и могут быть при необходимости
заменены.
Участок провода, входящий в экран свечи, заключен в керами-
ческую втулку с пружинным контактом и резиновую втулку, служа-
щую Для уплотнения места стыка угольника и экрана свечи.
Магнето мотора Мерлин-ХХ
На английских моторах Мерлин-ХХ устанавливаются рабочие
магнето следующих типов: Ротакс NSE 12/4, BTHC5SE12S ш
BTHC6SE 12S.
Все эти магнето относятся к четырехискровым экранированным
авиационным магнето, имеющим вращающийся ротор-магнит и не-
подвижный трансформатор. Изменение угла опережения зажигания
производится вручную (поворотом прерывателя) на угол 30° по ро-
тору магнето, что составляет 20° по коленчатому валу. На крышке
прерывателя магнето крепится рычаг управления опережением за-
жигания. Рычаги эти связаны посредством качалок с рычагами на
концах валика управления дросселем. Этим обеспечивается измене-
ние опережения зажигания в зависимости от положения дросселя.
Оси качалок расположены так, что при полном открытии дросселя
опережение зажигания уменьшается приблизительно на 3° по срав-
нению с полным опережением.
Для крепления на моторе все три типа магнето имеют фланец
европейского типа, для сцепления с приводом магнето — шлицевую
муфту. Для присоединения к магнето коллектора проводов зажигания
имеется штепсельная колодка у коллектора и гнезда для штепселей
в верхней части распределительной колодки магнето.
Магнето взаимозаменяемы, но при замене магнето типа ВТНС5
каким-либо другим (ВТНС6 или NSE 12/4) необходимо менять кол-
лектор, в то время как замена NSE 12/4 на ВТНС6 (или наоборот)
производится без замены коллектора.
Магнето значительно отличаются друг от друга схемой прохож-
дения тока высокого напряжения, конструкцией ротора и весом. Ос-
новые данные магнето мотора Мерлин-ХХ приведены в таблице 19.
Краткое описание отдельных магнето приводится ниже.
26S
Основные технические данные магнето
269
Магнето типа NSE 12/4. Разрез магнето приведен - на
фиг. 146.
Конструктивно магнето выполнено из следующих узлов: корпуса
с трансформатором и бегунком, распределительной колодки с кор-
пусом, верхней крышки, прерывателя, ротора.
Магнитная система состоит: из ротора — магнита, полюсных
башмаков, залитых в корпус, и сердечника трансформатора. Для
7
Фиг. 146. Разрез магнето типа NSE 12/4:
1—ротор; 2—кулачок; 3—трансформатор; 4—конденсатор; 5—бегу-
нок; 6—распределительная колодка; 7—большая шестерня; 8—ма-
лая шестерня
уменьшения потерь на токи Фуко полюсные башмаки и сердечник
трансформатора выполнены из динамного железа. Ротор состоит из
постоянного магнита в виде полого цилиндра с четырехполюсны-
ми наконечниками. На конце оси ротора насажен на шпонке четы-
рехвыступной кулачок и закреплен гайкой. Для улучшения охлаж-
дения магнето и для удаления ионизированного воздуха из корпуса на
оси ротора имеется крыльчатка. Прерыватель магнето—рычажного
270
типа. Рычажок подвижного контакта значительно уменьшен по срав-
нению с рычажками в других магнето. Рабочая часть контакта вы-
полнена из сплава платины и иридия. Нормальный зазор между кон-
1 актами прерывателя устанавливается равным 0,25—0,3 мм. Регули-
ровка зазора в случае его отклонения от указанных пределов про-
изводится следующим образом: ослабляют контргайку неподвиж-
ного контакта и затем ввинчиванием или вывинчиванием последнего
доводят зазор между контактами до требуемой величины; после
этого необходимо контрящую гайку надежно затянуть. Зазор между
контактами проверяется щупом в момент полного размыкания.
Трансформатор имеет сердечник с большой посадочной поверх-
ностью, поэтому крепление его производится с помощью двух на-
жимных планок и четырех шпилек с гайками, чем обеспечивается
соприкосновение сердечника с полюсными башмаками по всей по-
садочной поверхности. Конденсатор имеет корпус из пластмассы и
устанавливается над трансформатором.
Распределительная система магнето имеет специальный распре-
делительный сектор из латуни с шестью выступами, с которых сни-
мается (через воздушный промежуток) напряжение на вспомогатель-
ные контакты бегунка, непосредственно связанные с рабочими элек-
тродами.
В магнето все части, находящиеся под высоким напряжением,
значительно удалены от массы магнето, что несколько повысило
устойчивость и надежность работы магнето, а также улучшило его
высотную характеристику.
Магнето NSE 12/4 является лучшим из устанавливаемых на мо-
торах Мерлин-ХХ как по конструкции, так и по электрическим дан-
ным, но уступает другим современным магнето в отношении рабо-
тоспособности на некоторых режимах работы двигателя, так как
регулировки момента зажигания в нем ггроизодится поворотом пре-
рывателя. Недостаток этого устаревшего способа регулировки мо-
мента зажигания особенно неблагоприятно сказывается при за-
пуске двигателя, так как при этом из-за позднего зажигания уста-
навливается неблагоприятная величина абриса, уменьшается ток
разрыва и понижается напряжение, развиваемое магнето.
Магнето типа BTHC5SE12S. Разрез магнето приведен на
фиг. 147. Магнето этого рта значительно отличается от типа
NSE12/4 схемой прохождения тока высокого напряжения от транс-
форматора до распределительной колодки. В магнето ВТНС5 пере-
дача напряжения от трансформатора к бегунку осуществляется не
через пружинный контакт (как в магнето NSE12/4), а через воздуш-
ный промежуток, что является его недостатком, так как после не-
скольких переборок магнето, во время которых производится за-
чистка контактов трансформатора и бегунка, воздушный промежу-
ток увеличивается и магнето начинает работать неустойчиво на
малых оборотах. Оба рабочих контакта бегунка находятся под вы-
соким напряжением, что также является некоторым недостатком
конструкции магнето.
271
i
Конденсатор крепится к трансформатору и корпуса из пласт-
массы (как в магнето NSE12/4) не имеет.
В отличие от магнето NSE12/4, постоянный магнит магнето
ВТНС5 намагничивают (вдоль оси) как двухполюсный магнит, хотя
он выполнен в виде полого цилиндра. Четырехполюсная магнитная
система ротора осуществлена с помощью П-образных наконечников,
аналогично тому, касс это выполнено в роторе отечественных магне-
то типа БСМ. Эффективная сила магнитной системы ротора срав-
Фнг. 147. Разрез магнето типа BTHC5SE12S:
7—ротор; 2— кулачок; 3— трансформатор; 4—конденсатор;
5— бегунок; 6—распределительная колодка; 7—большая ше-
стерня; 3—малая шестерня
нительно невелика из-за наличия в ней значительного потока рассея-
ния. ,'Прерыватель магнето—рычажного типа, но масса движущийся,'
частей значительно больше, чем в NSE12/4, поэтому работа магнето
на больших оборотах менее устойчива, чем NSE12/4, из-за собствен-
ной вибрации подвижного контакта.
Магнето типа ВТНС6 SE12S. Магнето ВТНС6 является
улучшенной моделью ВТНС5.
Электрическая схема магнето ВТНС6 совершенно аналогична
схеме магнето NSE12/4, но менее отработана конструктивно, так, на-
пример, распределительный сектор в магнето ВТНС6 имеет корпус
из пластмассы, в который заделано шесть электродов, в то время
272
как в магнето NSE12/4 он выполнен цельнометаллическим. То же
самое можно сказать и о прерывателе, в котором сокращены пути
тока низкого напряжения (по сравнению с ВТНС5), а масса движу-
щихся частей совершенно такая же, как и в ВТНС5.
Постоянный магнит-ротор выполнен из кобальтовой стали в виде
четырехполюсного (как и в магнето NSE12/4), в котором одноимен-
ные полюса замкнуты между собой П-образными наконечниками, что
позволяет использовать силу обоих одноименных полюсов одновре-
менно.
Характерным отличием магнето ВТНС6 от ВТНС5 и NSE12/4
является возможность регулировки абриса магнето с помощью ку-
лачка на оси ротора, который фиксируется втулкой с зубцами на
торцах. На венчике кулачка имеется 20 зубьев, а на венчике оси ро-
тора — 19, таким образом, абрис магнето ВТНС6 можно изменять на
ggg окружности.
Конденсатор магнето ВТНС6 аналогичен конденсатору ВТНС5.
Для присоединения коллектора, магнето имеет штепсельную ко-
лодку, геометрические размеры которой такие же, как у магнето
NSE12/4, но отличаются от размеров колодки магнето ВТНС5. Маг-
нето ВТНС6 работает значительно устойчивее, чем ВТНС5, но усту-
пает в надежности работы магнето NSE12/4.
Во всех трех типах магнето все крышки и корпуса выполнены из
алюминиевого сплава.
Магнето моторов Райт-Циклон
На четырнадцатицилиндровых моторах Райт-Циклон типа
R-2600, эксплоатируемых в сухопутной авиации, устанавливаются
магнето двух типов: магнето фирмы Бендикс-Сцинтилла типа
SF14L-4 (фиг. 148) и магнето Бендикс-Сцинтилла SF14L-3
(фиг. 149). Если же двигатели предназначены для эксплоатации на
самолетах морской авиации, то на них устанавливаются магнето
Бендикс-Сцинтилла типа SF14LN-4 или SF14LN-3, которые отли-
чаются от SF14L-4 и SF14L-3 антикоррозийным покрытием. Магнето
не имеют приспособления для изменения угла опережения зажигания
во время работы двигателя и работают с постоянным опережением
зажигания в 20° до в.м.т.
На девятицилиндровых двигателях Райт-Циклон устанавливают-
ся магнето типа SF9L-1, которые по конструкции отдельных узлов
(ротор, бегунок и др.) стоят значительно ниже магнето четырнадца-
тицилиндровых моторов. Более совершенным по конструкции эле-
ментов является приведенное на фиг. 150 магнето SF9L-2.
Все магнето моторов Райт-Циклон имеют установочный фланец
американского типа и шлицевую муфту сцепления с приводом маг-
нето. Так как электрические данные всех магнето четырнадцатици-
линдровых моторов одинаковы, то магнето этих моторов взаимоза-
меняемы.
18 Ваграмов и Стародубцев
273
Магнето моторов Райт-Циклон имеют следующие особенности
в конструкции, отличающие их от отечественных магнето.
1. Отдельный от трансформатора конденсатор, что позволяет
заменить его в случае пробоя, не меняя трансформатора.
2. Слюдяная изоляция между слоями вторичной обмотки транс-
форматора и резиновая оболочка между обмотками трансформатора
и кожухом его.
Фиг. 148. Разрез магнето типа SF14L-4:
1—ротор; 2—крыльчатка; 3— кулачок; 4—малая шестерня;
5—большая шестерня; 6— бегунок; 7—конденсатор бегунка;
8—распределительная колодка; 9—вывод высокого напряже-
ния; 10— трансформатор
3. Контактная система прерывательного механизма безрычаж-
ного типа, с двумя пружинами, что дает возможность получить
лучшую работу прерывателя на всех оборотах, а в особенности на
больших.
4. .Шестерни редуктора имеют косые зубья, что обеспечивает
большую плавность зацепления.
5. Контакты распределительной крышки (колодки) сменного типа.
6. Постоянный магнит ротора изготовлен из алюминий-никель-ко-
бальтового сплава, обладающего лучшими магнитными свойствами,
чем железо-никель-алюминиевые сплавы.
274
Несмотря на большие габариты и вес магнето четырнадцатици-
линдровых моторов Райт-Циклон, а также последние модели маг-
нето девятицилиндровых моторов могут быть отнесены к современ-
ным авиационным магнето высокого напряжения.
Магнето типа SFI4L-4. Продольный разрез магнето пред-
ставлен на фиг. 148.
Магнето предназначено для работы на четырнадцатицилиндро-
вом авиационном двигателе Райт-Циклон типа R-2600. По принципу
Фиг. 149. Разрез магнето SF14L-3:
1—большая шестерня; 2—малая шестерня; 3—распределительная ко-
лодка; 4—вывод высокого напряжения; 5—ось кулачка; б—ротор;
7—крыльчатка; 8— бегунок; 9— конденсатор бегунка; 10—трансформатор
конструкции это магнето относится к типу магнето с вращающимся
постоянным магнитом и неподвижным трансформатором. Магнето
принадлежит к восьмиискровым магнето (за один оборот ротора
дает восемь искр). Передаточное число от коленчатого вала двига-
теля к ротору равняется 1 : 7/8. Магнето работает с постоянным уг-
лом опережения зажигания в 20° (по коленчатому валу мотора).
Крепится оно на моторе трехвыступным фланцем, имеющим прорези
для точной установки и направляющий бортик.
Магнитнай система состоит из постоянного магнита-ротора, сер-
дечника трансформатора и полюсных башмаков (последние залиты
18*
275
в корпус). Ротор магнето представляет собой ось с насаженным на
нее цилиндрическим постоянным магнитом. На концах постоянного
магнита укреплены два пакета четырехвыступных полюсных нако-
нечников. Полюсные наконечники расположены так, что их выступы
Фиг. 150. Разрез магнето SF9L-2:
1—ротор; 2—трансформатор; 3—малая шестерня; 5—вывод высокого напряже-
ния; 6—бегунок; 7—распределительная колодка
смещены друг относительно друга на 45°. Таким образом, ротор ра-
ботает как восьмиполюсный, давая в сердечнике трансформатора
восемь максимальных значений магнитного потока. На оси ротора,
посажена четырехлопастная крыльчатка и кулачок с восемью высту-
пами.
Трансформатор имеет сердечник из динамного железа. Корпус
его выполнен из твердой резины. Трансформатор имеет дополнитель-
ную пластину крепления его к корпусу магнето, к которой присоеди-
276
нено начало первичной обмотки. Точка соединения первичной и вто-
ричной обмоток имеет вывод на клемму, расположенную на кор-
пусе, к которой присоединена ламель переходного мостика, идущего
с< прерывателю и конденсатору. Изоляция вторичной обмотки слю-
дяная, а первичной —- эксцельсиоровая. Между обмотками имеется
асбестовая прослойка. Пространство между корпусом трансформа-
тора и вторичной обмоткой заполнено резиновой массой, что устра-
няет зависимость изоляции трансформатора от влажности воздуха.
Магнето имеет два конденсатора: один включен параллельно
контактам прерывателя (емкость 0,35 мкф), а другой — последова-
тельно со вторичной обмоткой трансформатора, емкостью 2250 мк.
мкф, расположенный в выточке изоляции бегунка. Этот конденсатор,
соединенный последовательно с витками вторичной обмотки, обес-
печивает нормальное исхрообразование на всем диапазоне оборо-
тов. Оба конденсатора имеют слюдяную изоляцию.
Наверху передней части корпуса имеется гнездо для двухрядного
подшипника оси бегунка и большой шестерни. Бегунок крепится на
•фланце оси большой шестерни и имеет форму диска, что облегчает
его балансировку. Рабочий контакт бегунка сменный, а пусковой —
незаменяемый. В центре бегунка помещается контакт, соединенный
с одной обкладкой вторичного конденсатора; вторая обкладка этого
конденсатора соединена с рабочим контактом. Бегунок выполнен из
твердой резины и имеет пружинный контакт для вывода высокого на-
пряжения с трансформатора.
Прерывательный механизм смонтирован на торцовой части маг-
нето. Прерыватель отличается весьма малой инерцией пружинной
системы подвижного контакта и работает без вибрации до 20000
размыканий в минуту. Контактная система может быть сдвинута при
регулировке абриса в сторону рабочего вращения кулачка или в про-
тивоположную сторону. Так как, начиная с 500. об/мин ток разрыва
больше 3,5 а (в первичной обмотке), то это вызывает на более высо-
ких оборотах перегрев обмоток и перегрузку (контактов. Поэтому
потребовалось кроме слюдяной изоляции между слоями вторичной
обмотки трансформатора увеличить контактную поверхность преры-
вателя.
Для обеспечения принудительного охлаждения магнето, имею-
щего вентилятор на оси ротора, книзу задней части корпуса при-
креплен воздушный обтекатель, к которому подводится воздух с по-
мощью трубки, выведенной другим концом на капот мотора на-
встречу воздушному потоку.
Распределительная колодка выполнена из твердой резины. Кон-
такты в колодке могут быть заменены в случае их выгорания.
Шестерни редуктора — одна стальная, другая — текстолитовая
имеют косые зубья, чем обеспечивается плавность и бесшумность'
зацепления. Благодаря хорошей изоляции конденсатора и трансфор-
матора и значительному удалению деталей, находящихся под вы-
соким напряжением, от массы магнето, магнето имеет хорошую вы-
сотную характеристику и работает устойчиво и безотказно. Все
277
крышки магнето и части корпуса выполнены из сплава алюминия..
Верхняя крышка трансформатора имеет штуцер для ввода провода
от переключателя и вентиляционные каналы. Общий вес магнето
8,2 кг. Электрическая схема магнето приведена на фиг. 151.
Фиг. 151. Электрическая схема магнето SF14L-4:
/—контакт; 2—рабочий контакт бегунка; 3—пружинный контакт; 4—графито-
вый контакт; 5—конденсатор бегунка; 6—фланец осп бегунка; 7—бегунок;
8—большая шестерня; 9—пусковой контакт; 10—малая шестерня; 11—распреде-
лительна» колодка; 12—пусковое кольцо; 13—клемма пускового кольца;
14—контакт провода от переключателя; 15—конденсатор прерывателя; 16—соеди-
нительный провод; 17—вторичная обмотка; 18—первичная обмотка; 19— сер-
дечник; 20—полюсная стоика; 21—стойка неподвижного контакта; 22— пру-
жина подвижного контакта; 23—толкатель; 24— кулачок; 25—крыльчатка;
26— ротор
Магнето типа SF14L-3. Поперечный разрез его представлен
на фиг. 149. Электрическая схема магнето приведена на фиг. 152.
Магнето типа SF14L-3 отличается от SE14L-4 конструкцией преры-
вательного механизма. Корпус прерывательного механизма удлинен,
так как передача от валика ротора магнето к кулачку осуществляет-
ся через редуктор с отношением 4 : 7.
Узел прерывательного механизма состоит из корпуса, контакт-
ной системы, кулачка с четырнадцатью выступами, ведомой шестер-
ни, имеющей общую с кулачком ось, вращающуюся в двух шарико-
278
подшипниках, Кулачок приводится во вращение от ведущей шестер-
ни, сидящей на конусной части оси ротора. Обе шестерни редуктора
прерывателя цилиндрические с косыми зубьями; ведущая шестерня
стальная, ведомая — текстолитовая. Передаточное число от колен-
чатого вала к кулачку прерывателя будет равно:
7 4 ___1_
8 ‘ 7 2 '
Следовательно, скорость вращения кулачка равна скорости вра-
щения бегунка распределителя магнето. Смазка кулачка осуществ-
Фиг. 152. Электрическая схема магнето SF14L-3:
1—контакт; 2—рабочий контакт бегунка; 3— пружинный контакт,
4—графитовый трущийся контакт; 5— конденсатор бегунка; б—фланец
оси бегунка; 7—бегунок; S— большая шестерня; 9— пусковой контакт
бегунка; 10—малая шестерня; //—распределительная колодка; /2—пу-
сковое кольцо; 13— вторичная обмотка; 14—контакт провода от пере-
ключателя; 75—первичная обмотка; /<?--сердечнц к; 77—полюсная стой-
ка; 18—конденсатор прерывателя; 19—переходная панель; 20—конус
для кулачка; 27—шарикоподшипники; 22—ведомая шестерня; 23— веду-
щая шестерня; 24—крыльчатка; 25—стойка неподвижного контакта;
26—пружина подвижного контакта; 27—текстолитовый толкатель;
28—кулачок; 29—ротор
ляется жидким маслом, которым пропитана трубочка из фильца.
Электрическая схема магнето SF14L-3 (фиг. 152), отличается не-
значительно от электрической схемы магнето SF14L-4 (фиг. 151).
OQe схемы имеют следующие взаимозаменяемые элементы: транс-
279
форматор, конденсатор, бегунок и распределительную крышку (ко-
лодку). Кроме элементов схемы, которые перечислены выше, в маг-
нето SF14L-3 и SF14L-4 взаимозаменяемыми являются: шестерни ре-
дуктора, экраны распределительных колодок, шарикоподшипники
задние и верхние крышки, контактные системы и ротор магнето.
Фиг. 153а. Электрическая схема магнето SF9L-1:
1—ротор; 2—полюсная стойка; 3—сердечник; 4—первичная обмотка; 5—вто-
ричная обмотка; 6—контакт провода от переключателя; 7—переходной мостик;
8—стойка неподвижного контакта; Р—пружина подвижного контакта; 10—тол-
катель; 11—кулачок; 12—конденсатор; 13—провод к свечам; 14—распредели-
тельная колодка; 15— кл'ёмма пускового кольца; 16—контакт; 17— пружинный
контакт; 18—графитовый контакт; 19-пусковое кольцо; 20—рабочий элек-
трод; 21—бегунок; 22—пусковой электрод; 23—фланец оси бегунка; 24—боль-
шая шестерня; 25—малая шестерня
Изменение абриса в магнето SF14L-3 достигается поворотом ку-
лачка прерывателя на оси, так как он фиксируется шайбой, имеющей
два зубчатых венчика.
Основные данные магнето приведены в таблице 19.
Магнето типа SF9L-2. Магнето SF9L-1. относится к числу
авиационных рабочих четырехискровых магнето высокого напряже-
ния, с вращающимся постоянным магнитом и неподвижным транс-
форматором. Оно предназначено для работы на девятицилиндровом
двигателе. Представленное на фиг. 150 магнето SF9L-2 является
улучшенной моделью SF9L-1, электрические схемы которых при-
ведены на фиг. 153 а и б.
280
1 Фиг. 1536. Электрическая схема магнето SF9L-2:
J—контакт; 2—рабочий контакт бегунка; 3—пружинный контакт;
4—ось; 5—фланец оси бегунка; 6— бегунок; 7—пусковой кон-
такт; 8—большая шестерня; 9—малая шестерня; 10—распреде-
лительная колодка; 11—клемма пускового кольца; 12—контакт;
13— контакт провода от переключателя; 14—первичная обмотка;
15—вторичная обмотка; 16—полюсная стойка; Г1—сердечник;
18— провод к переключателю; 19—переходная клемма; 20—кон-
денсатор; 21—стойка неподвижного контакта; 22—пружина по-
движного контакта; 23—ротор; 24—толкатель; 25—кулачок
Магнето мотора Пратт-Уитни R-2800
Система зажигания 18-цилиндрового мотора R-2800 американ-
ской фирмы Пратт-Уитни по своей конструкции является наиболее
совершенной из применяющихся на современных мощных многоци-
линдровых двигателях. Система включает два взаимозаменяемых
18-искровых высотных магнето американской фирмы «Дженерал-
Электрих» и комплект экранированной проводки P18HG-PI.
Оба магнето с целью охлаждения вынесены вперед и ус-
тановлены на монтажных фланцах картера редуктора, прежде пред-
назначавшихся для монтажа распределителей тока высокого напря-
жения. Магнето не имеют механизма изменения опережения зажига-
ния и работают с постоянным моментом искрообразования. Правое
магнето обслуживает передние свечи цилиндров двигателя, а ле-
вое — задние.
Магнитная система магнето (фиг. 95) коммутаторного типа со-
стоит из двух постоянных магнитов, каждый из которых имеет
внутренний и внешний полюсные башмаки, сердечника трансформа-
тора и ротора. Постоянные магниты изготовлены из алюминий-ни-
281
кель-кобальтового сплава, обладающего прекрасными магнитными
свойствами. Полюсные башмаки выполнены из листовой стали. Ро-
тор изготовлен из листовой малоуглеродистой стали, имеет девять
выступов. Полюсные башмаки обрабатываются по поверхности, при-
легающей к выступам ротора, только после установки в корпусе
магнето, с целью получения надлежащего зазора между ними и
ротором.
Постоянные магниты, в отличие от обычных схем, намагничены
в направлении своей малой оси, причем полюса, примыкающие к
внутренним полюсным башмакам, одноименны. Как показано на
фиг. 95, сердечник трансформатора укрепляется на внутренних по-
люсных башмаках северных полюсов магнитов, и магнитный поток
в сердечнике трансформатора создается одним из двух магнитов,
в зависимости от положения выступов при вращении ротора.
При положении I ось одного выступа ротора совпадает с осью
полюсной дуги внешнего башмака магнита. В этом положении по
сердечнику трансформатора замыкается магнитный поток от левого
магнита; при этом поток направлен слева направо и имеет макси-
мальную величину. При повороте ротора на 10° по часовой стрелке
(положение. II), магнитные потоки обоих магнитов замыкаются на
выступы ротора, минуя сердечник трансформатора. При дальнейшем
вращении ротора на 10° (положение III) через сердечник трансфор-
матора замыкается поток от правого магнита. При этом магнитный
поток имеет максимальную величину и направлен справа налево.
При повороте ротора еще на 10° (положение IV) величина магнитно-
го потока, проходящего через сердечник, будет равна нулю, так как
силовые линии магнитного потока вновь будут замыкаться мимо
сердечника. Следовательно, при наличии девяти выступов у ротора
обеспечивается получение 18 импульсов магнитного потока за один
оборот ротора, что позволяет получить 18 искр за один оборот. Оче-
видно, что ротор должен вращаться с числом оборотов, вдвое
меньше, чем коленчатый вал.
Прерывательный механизм состоит из кулачка 6 с девятью вы-
ступами (фиг. 154), сидящего на шлицах па оси ротора, и двух пре-
рывателей, смонтированных на диске прерывателя 4. Оба прерыва-
теля включены в первичную цепь и работают поочередно. Регули-
ровка прерывателей с тем, чтобы они размыкались при положении
ротора, обеспечивающем получение тока наибольшего напряжения
во вторичной цепи, достигается вращением монтажного диска пре-
рывателей. Прерыватель, имеющий обозначение N1, обслуживает
цилиндры заднего ряда, а прерыватель N8 — цилиндры переднего
ряда.
Выступы кулачка имеют неравномерный профиль и подобраны
в соответствии с положением прицепных шатунов двигателя в мо-
мент запала свечи, т. е. у магнето имеется «кулачковая компен-
сация».
Распределитель тока высокого напряжения включает 18 элект-
родов, установленных на изоляторах из керамика, бегунок распре-
282
делителя 8, установленный на оси ротора магнето, и экран 9 из изо-
ляционного материала, предупреждающий искрообразование между
электродами и крышкой магнето.
Фиг. 154. Детали магнето Дженерал Электрик:
7—кулачок ротора; 2— ротор; 3— масленка кулачковой
шайбы; 4—диск прерывателя; 5—конденсатор; 6— кулач-
ковая шайба; 7—крепление бегунка; 8— бегунок; 9—изо-
лирующий экран; 10—угольная щетка; 11—изолятор элек-
трода; 12— кольцо электродов; 13—ленточный проводник;
14— винт - проводник; 13—контакт первичной цепи;
16— магнитный элемент; 77—контакт высокого напря-
жения; 18— первичная обмотка; 19—вторичная обмотка;
20—контакт первичной обмотки с массой; 21—контакт
первичной цепи; 22— корпус магнето
283
В прилив экрана распределителя введен контакт 17 высокого на-
пряжения трансформатора магнето; проводник, проложенный в эк-
ране, подводит ток от этого контакта к бегунку распределителя
через угольную щетку 10 и пружинху. Бегунок имеет только один
рабочий электрод. Зажигание при запуске осуществляется посред-
ством трансформатора рабочего магнето.
Коллектор проводов изготовлен из литых алюминиевых деталей,
с хорошей резиновой изоляцией проводников. Экранированные про-
водники от коллектора к свечам — съемные и легко заменяются при
повреждениях. Весь комплект проводки снимается с двигателя без
снятия винта. Проводха системы и магнето эксплоатируется без
наддува. Хорошие изоляционные свойства проводки обеспечиваются
надежной изоляцией из резины, а в магнето — большими воздушны-
ми промежутками. Магнето S18LG-PI при большой простоте конст-
рукции обладает высокими изоляционными свойствами.
При монтаже магнето на двигателе обеспечивается установка
валика ротора относительно коленчатого вала с точностью до 0,5°
путем перестановки конической шестерни на шлицах валика ротора
и в зацеплении с ведущей шестерней. Корпус и крышки магнето из-
готовлены из литого алюминия.
Вес каждого магнето 12,5 кг. Вес комплекта проводки с экрани-
ровкой 12,3 кг.
Сдвоенное магнето Бош
Сдвоенное магнето фирмы Бош имеет оригинальную ком-
мутаторную многоискровую магнитную систему, восмиискро-
вую — для девятицилиндровых двигателей, двенадцатиискровую —
для двенадцатицилиндровых двигателей и четырнадцатиискровую —
для четырнадцатицилиндровых двигателей.
На фиг. 155 приведена конструктивная схема магнитной-системы
магнето типа ZM-14 DR-13, которое устанавливалось на четырнадца-
тицилиндровом моторе BMW-801. Сердечники 3 трансформаторов —
эллиптического сечения — расположены в верхней и нижней частях
схемы. Десять магнитов 1 из никель-алюминий-кобальтового сплава,
размеров 30 X 30 X Ю мм, установлены между полюсными башма-
ками 2 — по пять штук с каждой стороны. На более поздних образ-
цах установлено только два магнита размером 30 X 30 X 50 мм.
Башмаки расположены так, что два кулачка семикулачкового ро-
тора могут находиться одновременно против полюсных башмаков
северного полюса одного магнита и южного полюса другого маг-
нита. Другие два башмака в этот момент не замыкаются кулачками
•(фиг. 155 а). Ротор представляет собой коммутатор, набранный из
тонких листов электротехнической стали. Последний замыкает маг-
нитные потоки постоянных магнитов через сердечники трансфор-
маторов.
Вращение коммутатора (ротора) на 25,7° от этого исходного по-
ложения замыкает магнитную цепь второй пары полюсных башма-
284
ков, соединяя их другой парой кулачков (фиг. 156 б). Таким обра-
зом, изменение направления магнитного потока осуществляется через
25,7° поворота ротора, создавая четырнадцать магнитных импуль-
сов в каждом из сердечников за один оборот ротора. Следовательно,
для четырнадцатицилиндрового двигателя ротор должен вращаться
со скоростью в два раза меньше, чем коленчатый вал.
Индукция магнитного потока в сердечнике у вновь намагничен-
ного магнето — около 10000 гаусс. Однако, эта величина во время-
Фиг. 156. Схема магнитной системы и прерывателя
магнето типа ZM-14DR-13:
1—магниты; 2—полюсные наконечники; 3—сердечник-
трансформатора
работы в течение короткого времени снижается до 9250 гаусс, а при:
снятии трансформатора и ротора — до 8800 гаусс.
Два трансформатора магнето имеют различную маркировку.
Трансформатор Ml питает свечи у впускных клапанов, М2 — у вы-
хлопных.
Во вторичную цепь трансформаторов (между концом вторичной
обмотки и контактом высокого напряжения) последовательно вклю-
чены конденсаторы. Емкость конденсатора около 13000 мк миф. Со-
противление вторичной обмотки около 10000 ом, первичной обмот-
ки 0,4—0,5 ом.
Прерыватель установлен на корпусе магнето со стороны,,
противоположной приводу. В прерывателе (фиг. 155 г) установлены
четыре пары контактов, соединенных по два на каждую первичную
обмотку. Благодаря установке двух пар контактов в первичной цепи,
285-
каждый контакт имеет одну и ту же полярность при разрыве пер-
вичной цепи. Это происходит потому, что одна пара контактов раз-
мыкает первичную цепь, когда ток течет с движущегося (подвиж-
ного) контакта к соединенному с массой неподвижному контакту а
другая — при течении тока в противоположном направлении — от
контакта, соединенного с массой. Учитывая полярность контактов,
фирма Бош изготавливала анодный контакт из платино-иридиевого
сплава, а катодный — из вольфрама.
Винты контактов прерывателя установлены в шаровых направ-
ляющих. Это обеспечивает дополнительную регулировку, при кото-
рой поверхности контактов могут быть установлены строго парал-
лельно, чем достигается уменьшение износа контактов. Рабочий
зазор между контактами прерывателя равен 0,28—0,4 мм.
Емкость каждого конденсатора, включенного в первичную об-
мотку 0.28 мкф. Конденсаторы изготовлены из фольги с бумажной
изоляцией и заключены в цилиндрический корпус из латуни.
Прерывательный механизм имеет две кулачковых шайбы с семью
кулачками; одна служит для системы Ml, а другая — для М2.
Кулачки компенсированные, изменение момента запала для каждого
цилиндра по углу поворота коленчатого вала равно ±3°.
Бегунок распределителя здесь посажен прямо на валик ротора
(так как необходимость в передаче отсутствует) и вращается вместе
с ним с одной и той же скоростью. Такое упрощение стало возможно
потому, что для четырнадцатиискрового магнето четырнадцатици-
линдрового двигателя число оборотов ротора магнето должно быть
равно числу оборотов бегунка и должно иметь вдвое меньшую ве-
личину, чем число оборотов коленчатого вала мотора. Ток высокого
напряжения подводится к двум кольцевым коллекторам от каждой
системы Ml и М2 через контакты высокого напряжения Для каж-
дой системы установлены отдельные колодки распределителя, изго-
товленных из двух частей. Ширина электродов бегунка составляет
7 мм, это вызвано необходимостью перекрыть диапазон запальных
положений при компенсирующих кулачках. Это обстоятельство не-
сколько ухудшает высотные характеристики магнето. Для улучше-
ния характеристик электроды колодок распределителя сделаны уже
на 4 мм
Магнето имеет предохранительный искровой промежуток. Раз-
ряд в. виде искры происходит в воздушном промежутке между до-
полнительным электродом, соединенным с одним из электродов
бегунка, и шарикоподшипником Величина этого промежутка около
•30 мм.
Экранировка магнето выполнена хорошо: между всеми стыкую-
щимися поверхностями частей корпуса в специальных канавках про-
ложена металлическая сетка. За счет отсасывающего действия
потока воздуха от вентилятора создается принудительная вентиля-
ция магнето. Для этой цели у грибообразного наконечника трубки,
идущей от магнето, имеется несколько малых отверстий на плоской
нижней стороне грибка. Воздух отсасывается через эти отверстия из
трубки, идущей от корпуса прерывателя, Впускная трубка обеспе
швает’ подачу теплого и относительно сухого воздуха от задней
части двигателя. Возможно засасывание влажного воздуха, так как
в этой трубке отсутствуют фильтры воздухоотделителя. Для запус-
ка двигателя применяется пусковая катушка Бош UVT24/4 (низкого
напряжения). Включение ее при запуске в цепь низкого напряжения
системы М2 производится при помощи реле. )
Магнето герметичное и может быть приспособлено к работе под
наддувом. Угол опере-
жения зажигания
BMW-801 устанавли-
вается в зависимости от
режима мотора, не-
посредственно от по-
ложения рейки топлив-
ного насоса. При повы-
шении наддува от но
минального до взлетно-
го опережение зажига-
ния уменьшается (что
является обычным для
всех германских мото-
ров).
Механизм изменения
опережения зажигания
размещен на носке ре-
дуктора в приводе маг-
нето и представляет со-
бой шлицевую муфту,
соединяющую вал (ро-
тор) магнето с валом
привода. Осевое пере-
мещение этой муфты
Щволь
15000г,
14000-
13 ОС 6 -
12000 -
11000 -
10000-
S000-
80U0-
7000
6000-
5000
ьооо
о
_____I_I_I-1-12S
Емкость проводи
Мг
Емкость гр'оводни210рр F
50 0 1000 1500 2000
Число оборотов вмин./моглег
Фиг. 156. Характеристики магнето ZM-14DR-13
сопровождается изменением положения вала магнето относительно
привода и, следовательно, угла опережения зажигания.
При более простой конструкции это магнето имеет весьма высо-
кие характеристики и меньший вес (7,6 кг), чем некоторые одинар-
ные магнето, устанавливаемые на четырнадцатицилиндровые дви-
гатели (SF14L-3 Бендикс-Сцинтилла)
На фиг 156 (вверху) приведено изменение располагаемого на-
пряжения магнето в зависимости от высоты при 1300 об/мин. ротора.
На кривой приведены наименьшие цифры, полученные при испыта-
нии магнето, так как благодаря кулачковой компенсации ве-
личины напряжения для каждого цилиндра имели некоторые откло-
нения.
Напряжение 6000 вольт на высоте 13750 м, очевидно, лимити-
руется пробивными напряжениями в искровом предохранительном
промежутке или на корпусе магнето.
287
286
Кривая изменения располагаемого напряжения в зависимости от
числа оборотов ротора, при емкости цели 210 мк мкф и шунтирую-
щем сопротивлении.200.000 ом, приведена на фиг. 156 (внизу). За-
зоры при испытании между контактами прерывателя устанавлива-
лись 0,28 мм.
Рабочий (нормальный) зазор между контактами прерывателя
магнето в моторах Райт-Циклон устанавливается равным 0,3 мм.
ГЛАВА XII
РАБОТА СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ В ВЫСОТНЫХ УСЛОВИЯХ
§ 44. Высотность системы зажигания
Работа системы зажигания авиационного двигателя весьма чув-
ствительна к изменению внешних атмосферных условий. Особенно
резко влияет на работу системы зажигания уменьшение атмосфер-
ного давления, происходящее при подъеме самолета на высоту.
Как уже рассматривалось, пробивные потенциалы искровых зазо-
ров связаны с величинами произведений длин искрового промежутка
на давление законом Пашена
U p = 'A(pd). (12.li
Это соотношение указывает на то, что при понижении давления
воздуха, длина промежутков, которые могут быть пробиты данным
напряжением, растет в обратном отношении к понижению давления.
Строго говоря, если меняется температура, величина давления дол-
жна быть заменена молекулярной плотностью, или для постоянного
химического состава — удельным весом. Давление воздуха меняется
с высотой в соответствии с данными так называемой стандартной
атмосферы (табл. 20).
Из таблицы видно, что давление и плотность падает на высоте,
например, 20 км более чем в десять раз. Это значит, что величина
искровых зазоров, пробиваемых тем же напряжением, возрастает
более чем в 10 раз. Таким образом, если некоторое напряжение на.
земле может пробить 3-миллиметровый воздушный зазор, то на вы-
соте 20 км оно перекроет 30-миллиметровый промежуток. Все это
приводит к тому, что, начиная с некоторой высоты, искры проска-
кивают не в искровом зазоре свечи, а в распределителе с рабочего
электрода на корпус, с рабочего электрода на пусковой,или в каком-
либо другом месте. Подача искр в цилиндр прекращается. Мотор
перестает работать. Та высота, до которой аппаратура зажигания
может обеспечить бесперебойную работу мотора, носит название вы-
сотности системы зажигания.
Система зажигания в целом’ состоит из отдельных частей: маг-
нето, распределителя, коллекторов, угольников, экранов све-
чей и т. д.
2£8
Международная стандартная атмосфера
Таблица 20
Высота h Давление воздуха рь Температура воздуха Ть Удельный вес воздуха Д
м KZjCM2 °абс кг]м*
0 1,033 288 1,225
1000 0,917 281,5 1,112
2000 0,811 275,0 1,006
3000 0,715 268,5 0,909
4000 0,628 252,0 0,819
5000 0,550 255,5 0,736
6000 0,481 249,0 0,659
% 7000 0,418 242,5 0,589
8000 0,363 236 0,525
9000 0,314 229,5 0,466
10000 0,269 223 0,413
** 11000 0,231 216,5 0,363
12000 0,197 216,5 0,310
130(0 0,168 216,5 I 0,265
14000 0,143 216,5 0,226
15000 0,123 216,5 0,194
16000 0,105 216,5 0,165
17000 0,090 216,5 0,141
18000 0,076 216,5 0,121
19С00 0,065 216,5 0,103
20000 0,056 216,5 0,08
Следует всегда иметь в виду, что высотность всей системы оп-
ределяется той ее частью, в которой пробой при понижении давления
наступает раньше.
Поэтому все узлы зажигания, несущие высокое напряжение, дол-
жны быть одинаково высотными.
Для характеристики изменения работы свечей с высотой вводят
понятие о потребном напряжении. Под потребным напряжением по-
нимают ту разность потенциалов, которую нужно приложить г< элек-
тродам свечи при нормальном режиме двигателя для того, чтобы
искрообразование в искровом зазоре было бесперебойным. Эта ве-
личина меняется с высотой в зависимости от условий наддува дви-
19 Ваграмов и Стародубцев
289
гателя и его температурного режима. Потребное напряжение для
современных двигателей немного уменьшается с понижением вы-
соты.
С другой стороны, аппараты зажигания, вследствие изменения
корпусе магнето с высотой, по-
плотности и отчасти температуры в
Фиг. 157. Кривые потребного и распола-
гаемого напряжения:
1—располагаемое напряжение; 2—потреб-
ное напряжение
нижают свое напряжение в
соответствии с законом Па-
шена. То напряжение, кото-
рое может развивать система
зажигания на данной высоте
в отсутствии искрового за-
зора свечи, получило\ не
совсем удачное название:
«располагаемое напряже-
ние».
Условием нормальной ра-
боты зажигания авиационно-
го двигателя являе.тся без-
условное превышение распо-
лагаемого напряжения над
потребным.
На фиг. 157 приведены
кривые располагаемого 1 и
потребного 2 напряжения.
Как видно из фигуры, при
высоте 11300 м располагае-
мое напряжение много выше
потребного, и система будет
работать -нормально, при
11300 м и выше располагаемое напряжение меньше потребного.
Зажигание работать не будет.
Физические условия работы аппаратуры зажигания на высоте
Мы объясняли понижение высотности зажигания, руковод-
ствуясь законом Пашена, считая, что в зажигании начинаются пере-
бои потому, что искра проскакивает не в зазоре свечи, а где-нибудь
3 другой точке вторичной цепи.
Такое описание является не совсем точным, так как помимо
уменьшения пробивной прочности существуют другие явления,
уменьшающие высотность.
Пожалуй не будет слишком резким утверждение, что узкое рас-
смотрение проблемы высотности, с точки зрения закона Пашена, яв-
ляется причиной, которая в течение ряда лет тормозит развитие
высотных приборов, отвлекая конструкторов по ложному пути. Дей-
ствительно, если руководствоваться только законом Пашена, то
можно утверждать, что всегда можно добиться нужного увеличения
высотности увеличением межэлектродных расстояний. Все габариты
290
высоковольтной части нужно только увеличить во столько раз, во
.сколько понижена плотность воздуха.
Однако, в действительности это не так. В неоднородных электри-
ческих полях, 'которые существуют всегда при сложной конфигура-
ции электродов вторичной цепи, еще задолго до искрового пробоя
начинаются тихие разряды типа короны. Эти разряды существуют на
магнето уже при атмосферном давлении, что легко можно заметить
по слабому фиолетовому свечению электродов и проводов магнето,
если наблюдать его работу в темноте. Начало зажигания коронных
разрядов определяется градиентом потенциала у электродов и плот-
ностью воздуха. Градиенты же потенциалов лишь слабо зависят от
расстояний между электродами, а при больших зазорах почти вовсе
от них не зависят. Поэтому потери энергии на корону останутся
почти неизмененными при любых зазорах в магнето.
Критическая напряженность электрического поля Ек, при кото-
рой начинается коронирование, сравнительно невелика и определяет-
ся с достаточным приближением эмпирической формулой, пригод-
ной, правда, только для проводов.
Ей=31,О8-(1+^)^, (12.2)
\ ° г0 / см
здесь г0 — радиус коронирующего провода,
8 — плотность воздуха, отнесенная к плотности при нормаль-
ных условиях, как к единице.
При^наличии заострений и углов эта величина несколько изме-
няется, но во всех случаях критическая напряженность £* имеет
порядок при нормальных условиях, понижаясь почти линейно
с уменьшением плотности воздуха.
Вычисление тока короны представляет довольно сложную задачу
даже при простой форме электродов. Она решена для некоторых
частных случаев: для случая провод — плоскость, провод —
две плоскости, для п проводов между двумя плоскостями.
Капцову удалось рассмотреть более сложную задачу и найти
формулу вольтамперной характеристики короны для провода, иду-
щего в ящике квадратного сечения с длиной квадрата 2h, что более
•близко к реальным условиям (например, провод, идущий в коробе,
j=i,685
Л2 In (1,079—
\ го
(12.3)
•где J — сила тока короны, К — подвижность ионов, г0 — радиус
провода, U — напряжение, Uk — напряжение зажигания короны.
Анализ частных случаев вольтамперных характеристик позволяет
считать, что в большинстве случаев зависимость тока короны от на-
291
пряжения квадратичная. Ее можно представить формулой, пригод-
ной и для магнето.
J = BUp(Up-Uk). (12.4)
Здесь Up — потребное напряжение,
U* —критическое напряжение зажигания короны.
Поскольку Uk является функцией, резко, падающей с пониже-
нием давления, сила тока короны быстро растет с высотой, и напря-
жение магнето, даже без искровых пробоев, падает настолько, что.
зажигание становится невозможным.
Избавиться от короны изменением формы или габаритов отдель-
ных или всех частей магнето нельзя.
Поэтому попытки улучшения высотности методами изменения
геометрии электродов в распределителе и корпусе магнето являются,
в значительной степени паллиативными.
Дело осложняется еще тем, что корона дает начало процессам,
которые снижают высотность не сразу, а по истечении некоторого
времени.
К таким явлениям относятся прежде всего химические реакции
в короне. В коронном разряде происходят такие химические превра-
щения, которые в нормальных условиях не происходят. Образуется
озон, окислы азота, активные атомарные азот и кислород.
Эти газы, взаимодействуя с влагой воздуха, образуют проводя-
щую пленку азотной кислоты на поверхности изоляторов. Действие
кислоты в сочетании с обработкой поверхности коронным разрядом
приводит к появлению утечки зарядов вдоль поверхности, что, в
свою очередь, ухудшает поверхность. Появляются поверхностные
скользящие пробои. Поверхность изолятора (твердая резина) обугли-
вается и вторичная цепь замыкается слоем углерода.
Все эти причины приводит к тому, что варьируя геометрические
параметры, как-то раздвигая электроды, заделывая их в изоляторы,
убирая пусковой электрод и т. п. можно повысить высотность си-
стемы зажигания лишь до 10—12 ки.
Для дальнейшего повышения высотности нужны другие способы..
Наддув системы зажигания
Совершенно очевидное и радикальное решение вопроса высот-
ности состоит в изоляции системы зажигания от внешних атмосфер-
ных условий. Действительно, если бы можно было всю систему за-
жигания поместить в промежуточную оболочку, то, создав в ней
некоторое давление, атмосферное или более высокое, можно был»
бы не заботиться больше о высотности. На любой высоте было бы
одно и то же давление в аппаратуре зажигания и, следо-
вательно, было бы одинаковым напряжение, развиваемое маг-
нето.
На деле создать вполне герметичную систему очень трудно,
всегда будет утечка газа в местах слабого уплотнения.
292
Однако, с малой утечкой не представляет особого труда бо-
роться путем восполнения потерянного газа, посредством подачи
его от какого-либо имеющегося на самолете источника сжатого
газа.
Таким образом, для эффективного и радикального повышения
высотности необходимо перейти на системы с наддувом. Наддув
'безусловно необходим при высотах полета более 10 км. Однако, и
при меньших высотах улучшение высотности при помощи наддува
имеет несомненные преимущества перед другими способами. Дей-
ствительно из-за коронных разрядов достижение высотности без
наддува носит временный характер и с течением времени утрачи-
вается.
Например, для свечей АС-130 высотность при пробивном напря-
жении в 7 кв после 5 часов работы вблизи «потолка» снижается
с 11 до 8 км.
Не лучше обстоит дело и с другими элементами зажигания.
Вообще работы по повышению высотности без наддува нужно при-
знать несовременными, не отвечающими требованиям современ-
ной авиации.
Введение наддува позволяет не только повысить высотность, но
и одновременно дает возможность осуществить вентиляцию всей
системы зажигания. Вентиляция позволяет своевременно убрать из
системы вредные газы и тем предохранить изоляторы и проводники
•от коррозии и утечек.
Следует заметить, что требование герметизации и наддува
удачно сочетаются с требованием надежности экранировки. Созда-
ние плотных металлических кожухов и гибких металлических шлан-
гов в равной мере необходимо для обеих целей.
Для наддува пригоден любой газ, имеющийся на самолете, за
исключением горючих смесей. Это может быть воздух, углекислота,
азот, отработанные моторные газы или специальные смеси с высо-
кими пробивными потенциалами.
Вопрос об источнике газа для наддува особенно просто решается
для моторов, у которых карбюратор устанавливается после нагне-
тателя хотя бы после первой ступени нагнетателя. В этом случае,
герметизировав систему магнето, можно подвести к ней воздух пря-
мо от нагнетателя. Тот же путь, конечно, пригоден и для наддува
магнето на моторах с непосредственным впрыском.
Для моторов, у которых сжатию в нагнетателе подвергается го-
рючая смесь из карбюратора, подача газа из нагнетателя в магнето
недопустима. Здесь нужно пользоваться либо кабинным нагнетате-
лем, либо специальной помпой, либо подачей охлажденных выхлоп-
ных газов мотора. Возможно применение и самонаддува с помощью
помпы, встроенной в корпус магнето.
На самолетах с потолком, меньшим 15 км, достаточно осущест-
влять наддув только в полости магнето, в распределителях и в эк-
ранных полостях свечи. Шланги и коллекторы могут работать в
этих условиях и при пониженном давлении. Если система зажига-
293
ния должна работать на большой высоте, следует наддувать все
элементы системы зажигания.
В некоторых системах зажигания вместо наддува осуществляет-
ся надежная герметизация. Такую герметизацию, конечно, невоз-
Фиг. 158. Герметизация свечей и угольников:
а) 1—свеча; 2— керамический наконечник провода:
3—резиновая уплотнительная втулка;.4—медное кольцо
(впресованное в резиновую втулку); 5—накидная гай-
ка угольника; 6—угольник; 7—провод; 8—резиновая
уплотнительная втулка; 9—накидная гайка экрана
проводки; б) 7—текстолитовая шайба; 2— конусная ре-
зиновая втулка; 3— конусная выточка во втулке; 4—эк-
ранная часть свечи; 5—гнездо, заполненное компаун-
дом; в) 1—конусная резиновая втулка; 2— текстолито-
вая шайба; 3—конусная выточка во втулке; 4—экран-
ная часть свечи; 5—гнездо, заполненное компаундом»
можно осуществить для всей системы. Обычно, ограничиваются
созданием герметичности в экранах свечей, где это сделать доста-
точно просто.
На фиг. 158 приведен пример герметизации, осуществленный для
свечей и угольников на моторе Пратт Уитни.
291
Для систем зажигания, работающих с наддувом, нужно приме-
нять провода, не имеющие утечки воздуха в пространстве между
жилой и изоляцией и в самой жиле. Такое уплотнение достигается
наполнением пустых мест внутри жилы специальным компаундом.
Для иллюстрации систем зажигания с наддувом можно приве-
сти систему наддува на самолете «Тандерболт».
На этом самолете установлены магнето с вынесенными распре-
делителями. В каждом рас-
пределителе имеются две по-
лости. В одной из полостей
происходит движение бегун-
ка, и искры распределяются
по свечам. Во второй полости
осуществляется присоедине-
ние проводов, ведущих к све-
чам, к соответствующим бор-
нам. В самом магнето и в
первой полости поддержива-
ется повышенное давление,
одновременно с наддувом в
этих полостях осуществляет-
ся и вентиляция.
Вторая полость распреде-
лителя и коллектор вен-
тилируются, но не наддува-
ются.
Свечи лишены вентиляции
и наддува, однако полости
свечей тщательно гермети-
Фиг. 159. Высотная характеристика систе-
мы зажигания с наддувом на моторе
„Пратт Уитни**
зированы и в них поддерживается плотность воздуха, соответствую-
щая нормальным условиям.
Наддув осуществлен с помощью специальной трубки, забираю-
щей воздух из полости дроссельной заслонки карбюратора. При та-
ком соединении давление наддува зависит от Р*.
Испытания всей системы показали, что при номинальном режи-
ме на любых высотах до 10000 м внутри системы зажигания под-
держивается давление, эквивалентное высотам 2000—3000 м.
При более форсированных режимах давление в системе зажига-
ния будет еще выше, а эквивалентная высота еще ниже.
Система наддува на самолете «Тандерболт» лишена обратного
клапана, поэтому на малых высотах, когда турбокомпрессор не ра-
ботает, давление в камерах магнето ниже атмосферного, что яв-
ляется некоторым недостатком.
На фиг. 159 приведена высотная характеристика описанной си-
стемы. Как видно, при любых высотах полета эквивалентная
«высота» в магнето не превышает трех километров.
295
Для обеспечения надежной работы на больших высотах двига-
тели Аллисон V-1710-93 имеют наддувную систему зажигания, при-
чем под наддувом находятся только магнето и внутренние полости
распределителей.
Воздух от нагнетателя после первой ступени подводился по
дюритовому шланку к магнето, от которого отводятся две трубки
к распределителям. На
фиг. 160 приведена схема
наддува магнето и распре-
делителей мотора Алли-
сон V-1710-93. Конец воз-
духопровода, со стороны
нагнетателя, соединен с
приемным клапаном, ко-
торый подает в воздухо-
провод либо сжатый воз-
дух из нагнетателя, либо
атмосферное давление, а в
тех случаях, когда давле-
ние в улитке нагнетателя
меньше атмосферного,
вследствие дросселирова-
ния мотора.
На фиг. 161 показано
расположение приемного
клапана 3 и воздухопрово-
да 4 к магнето 1 на дви-
гателе Аллисон V-1710-93.
Фиг. 160. Схема наддува системы зажигания Для охлаждения све-
на моторе „Аллисон* чей, расположенных на
стороне выхлопа, преду-
смотрен специальный ,над-
дув (фиг. 162). По обе стороны фюзеляжа самолета имеются за-
борники, через которые воздух поступает в горизонтальные
трубы, расположенные ниже свечей (заборник воздуха на
фиг. 163 указан стрелкой).
Против каждой свечи в трубе имеется прорезь, через которую
охлаждающий воздух попадает на свечу.
Согласно фирменному описанию, двигатели последних выпусков,
включая модели V-1710-93 и 85, оборудованы полностью вентили-
руемой экранировкой. Целью вентиляции является удаление кон-
денсата (влаги) из коллекторов и распределителей. Сухой воздух
для вентиляции забирается, в этом случае, из охлаждающей си-
стемы свечей с помощью резиновых трубок (показано стрелкой на
фиг. 162), расположенных в передних торцах коллекторов со сто-
роны выхлопа.
Воздух, пройдя наружные коллекторы, попадает в полости про-
водов каждого из распределителей, которые отделены от полостей
296
Фиг. 161. Коммуникация системы наддува на моторе ;Аллпсон“
297
Фиг. 162. Система охлаждения свечей и заборник воздуха для
вентиляции коллекторов
Фиг. 163. Заборник воздуха для охлаждения свечей
1
298
бегунков, находящихся под наддувом, герметичным уплотнением
Из распределителей воздух идет в коллекторы с проводами, обслу-
живающими внутренние свечи, и далее отводится в атмосферу через
специальные отверстия в торцах этих коллекторов.
Опыты с отечественными приборами зажигания показали, что
потребный наддув для их нормальной работы сравнительно неве-
лик; в магнето и распределителе должно поддерживаться давление
450—500 мм ртутного столба (эквивалентная высота 4—5 км), а
свечи должны получить давление в полости экрана около 600 мм
ртутного столба. Несомненно, отечественные моторы в скором вре
мени будут снабжены системами, имеющими наддув.
ГЛАВА XIII
ЭКРАНИРОВКА СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ
§ 45. Возникновение высокочастотных колебаний,
обусловливающих помехи радиоприему
При рассмотрении этапов работы системы зажигания мы ви-
дели, что все они имеют колебательный характер. Однако, в связи
с тем, что в рабочих процессах магнето участвуют значительные
индуктивности с железом и. емкость первичной цепи, частоты коле-
баний, соответствующие рабочим этапам, имеют порядок величины
около 104—105 герц и не могут вызвать серьезных помех радио-
приему. Правда, эти процессы имеют не стационарный характер, и-
при разложении в ряд Фурье дают заметные третьи и пятые
гармоники. Но и эти колебания являются настолько длинноволно-
выми, что не имеет смысла говорить о сколько-нибудь значитель-
ных помехах радиоприему.
Источником помех радиоприему являются электрические про-
цессы во вторичной цепи, разыгрывающиеся на границах отдельных
рабочих этапов Наиболее пильные помехи приходятся на долю двух
моментов в работе цепей зажигания: 1) пробоя искрового зазора
в распределителе; 2) пробоя искрового промежутка свечи.
Меньшие помехи происходят от работы прерывательного меха-
низма первичной цепи, неплотности контактов электрической систе-
мы вторичной цепи и коронных разрядов во вторичной цепи.
При пробое искрового зазора в распределителе происходит вне-
запный процесс (длительностью около 10 ' секунды) подключения
незаряженного электричеством провода; ведущего от распредели-
теля к свече и ее центрального электрода ко вторичной Цепи маг-
нето, имеющей высокий потенциал. После такого поди пючения на-
чинается процесс зарядки провода, так как это происходит с
длинными линиями, т. е. с целым рядом колебаний в проводе.
Пробой искрового промежутка свечи происходит также в корот-
кое время порядка 10 сек. В результате этого пробоя линия от
259
трансформатора магнето до соответствующей авиационной свечи
•оказывается замкнутой накоротко. Начинается процесс разрядки ли-
нии, который, как известно, имеет также колебательный характер.
Как процесс зарядки, так и процесс разрядки линии, ведущей
к свече, может быть описан диференциальными уравнениями свобод-
ных колебаний в линиях, имеющими вид
д-и „ , дъи
—,=Reit + (cR + lg) -dt+LCTti
... Л’ (13.1)
„ . , „ , . di , дг1 ' '
—» = Rgt + (с7?+ Lg) — + Lc .
дх2 -о v ()t dt?
В этих уравнениях и — потенциал точки проводника;
х — расстояние точки от конца;
R — сопротивление единицы длины;
g — проводимость утечки, включающая
утечку через корону;
i — ток в точке х;
L и с — самоиндукция и емкость, рассчитанные
на единицу длины.
Решение этих уравнений в простейшем случае без учета потерь
приводит к обычному уравнению Даламбера колебания струн и дает
выражение для токов и напряжений в виде
и = е~ (х - vt) +f.2 (х + vt) ] з
z= у/ L-e ^-[(/, (х — vt)— f2(x-\ vt)\,
здесь и /о представляют собой форму падающей волны, зави-
сящую от характера разряда, т. е. от характера искрового замыка-
ния; величина v — скорость распространения процессов, а—ко-
эфициент затухания, зависящий от излучения энергии помех.
При заряжении провода, идущего к свече, начальные условия
имеют вид:
ИН(О> —О *Н'О) —0 (13 3)
ИК(О)—0 /KIO)"^-
При замыкании провода через искровой разряд в свече
^н(О)=0 ч /Н(О) —0. (13.4)
При конечном состоянии ток во всех точках можно считать равным
току короткого замыкания.
За подробным решением этих уравнений в различных частных
случаях мы отсылаем читателя к соответствующим разделам курса
:&90 z
теории переменных токов. Применительно к системе зажигания ряд
частных случаев рассмотрен в работах Иткина.
Для нас существенно следующее.Вне зависимости от формы па-
дающей волны условия отражения на концах линии приводят к тому,
что в проводе, ведущем к свече, при его зарядке начинаются коле-
бания с периодом, соответствующим
4/
Г = (13.5)
где I — длина провода.
Таким образом, до пробоя искрового зазора происходят
колебания в четверть длины волны в проводе, ведущем « данной све-
че. При этом излучаются волны, длина которых близка к учетверен-
ной длине провода, ведущего к свече. Эти волны, следовательно,
имеют величину порядка 10 м, причем покрывается значительный
диапазон, так как, во-первых, процессы не стационарны и в связи с
этим имеются всевозможные гармоники, во-вторых, длина прово-
дов к разным свечам различна, что приводит, например, для 14-ци-
линдрового двигателя, к набору из 14 различных групп длин волн.
При пробое искровых зазоров свечей, в проводах, ведущих от
магнето к свечам, начинаются колебания в режиме короткого за-
мыкания линии. Свободные колебания при таком режиме, как- из-
вестно, происходят с периодом, определяемым соотношением
(13.6)
это указывает на то, что линия колеблется в полволны.
Длина излучаемых волн соответствует удвоенной длине соответ-
ствующих проводов.
Таким образом, при пробое искровых зазоров свечей генерирует-
ся цуг волн, длина которых вдвое короче, чем при пробое промежут-
ков в распределителе магнето.
Все колебания вместе с их гармониками покрывают сплошным
спектром, модулированным с основной звуковой частотой, опреде-
ляемой числом искр в секунду, значительный диапазон от долей
метра до многих десятков метров. Максимум излучаемой энергии
приходится на долю десятиметрового диапазона.
Применение системы зажигания без мер подавления излучения
рассмотренного вида совершенно недопустимо, так как при этом
помехи радиоприему вообще не позволили бы пользоваться радио-
связью.
§ 46. Экранирование системы зажигания
Наиболее действенным способом защиты от помех радиоприему
со стороны системы зажигания является полная экранировка всех
токонесущих частей этой системы как в высоковольтной, так и в
низковольтной цепи.
301
Сущность экранирования состоит в том, что электромагнитные
поля излучения компенсируются полями вихревых токов, возникаю-
щих в хорошо проводящих поверхностях, замыкающих излучающую
область. Чем выше удельная проводимость вещества экранов, тем
лучше качество экранировки. Но даже и при наличии экранировки
помехи радиоприему от системы зажигания существуют. Основными
путями проникновения помех являются провода высокого напряже-
ния от магнето к свечам, провода низкого напряжения от магнето
к переключателям, провод, соединяющий пусковой электрод в рас-
пределителе магнето с пусковой катушкой.
В последнем случае помехи проникают в бортовую сеть через
первичную цепь пусковой катушки, связанной с первичными емкост-
ными, а иногда и гальваническими связями.
Все цепи, по которым могут проникать помехи, должны быть без-
условно надежно экранированы.
В настоящее время все самолеты как иностранного, так и оте-
чественного производства имеют коллекторную экранировку прово-
дов, подающих высоковольтные импульсы на авиационные свечи.
Шланговая система, применявшаяся раньше, дает худшие резуль-
таты и теперь почти нигде не применяется. Толщина экранов, кото-
рые делаются из меди или алюминия, может быть весьма малой.
Можно считать, что увеличение толщины стенок экранов свыше
0,2 мм не дает улучшения экранировки. Однако сочленение отдель-
ных частей экранировки должно быть плотным, и переходное сопро-
тивление в месте соединения должно • быть малым (не более
10 ~3 ома).
В конструктивном отношении системы экранировки различных
‘Самолетов имеют много общего, хотя способы крепления, размеры
и другие данные могут заметно варьировать.
Все системы экранировки должны удовлетворять некоторым об-
щим требованиям, сводящимся в основном к следующим:
1. Экранирующая система должна быть непрерывней без щелей
л разрывов.
2. Контакты в местах сочленения отдельных узлов экранировки
должны быть надежными и не должны меняться во времени от виб-
раций и других причин.
3. Экранирующая система должна иметь возможно короткие пе-
реходы на массу.
4. Система экранировки должна быть выполнена из металла с
большой удельной проводимостью.
5. Экранирование не должно уменьшать надежности зажигания
и высотность.
6. Экранировка должна быть достаточно герметичной, чтобы
предотвратить попадание грязи и влаги внутрь системы.
На фиг. 164 изображены различные детали экранировок, приме-
няемые иностранными фирмами. Места разъема для обеспечивания
надежного контакта стягиваются обычно с помощью накладных
таек, затягиваемых ключом. Уплотнение контакта достигается при-
302
менением шайб Гровера. Например, особенностью конструкции от-
дельного шланга мотора Аллисон является крепление его способом,
предохраняющим провода от изломов. Шланг крепится под углом
к коллектору. Провод магнето на этом самолете имеет разъем для
Фиг. 164. Детали системы экранировки:
а) Юнкере „Юмо“-211; б) „Харрикен"; в) Аллисон; г) .Мерлин"; д) Даймлер-
Бенц ДВ-601
того, чтобы можно было полностью заменить шланг. В этой кон-
струкции применены гибкие герметичные экраны «Райт Флекс», за-
щищенные снаружи медной плетенкой.
На самолете «Харрикен» применена конструкция отдельного
шланга, в котором у самого центрального электрода включено демп-
фирующее сопротивление для гашения высокочастотных колебаний,
возникающих при пробое искрового зазора свечи. Это же сопро-
303
тивление играет некоторую положительную роль, понижая интен-
сивность разряда в свече и тем уменьшая эрозию (распыление)
электродов.
На фиг. 165 изображены штуцерные разъемы и экраны, разрабо-
танные для отечественных моторов НИСО НКАП.
Контакт в штуцерном соединении осуществляется через резьбу
соединительной накидной гайки и через прямой контакт конической
поверхности и полусферой, которая входит в нее при завинчивании
гайки. Гайки завертываются ключом и имеют контрящие шайбы Гро-
вера.
На фиг. 166 приведены монтажные схемы системы экранировки
зажигания, отличающиеся тем, что в одном случае провода управ-
Фиг. 165. Штуцерные разъемы и экраны:
а) угольник для свечи; б) экран провода; в) экран проводов от
магнето к коллектору; г) концы штуцеров; д) втулка
ления зажиганием прокладываются в отдельных экранах, в другом
они проложены в экране общем для каждого мотора.
Провода от магнето к переключателям и от пусковых катушек
к пусковым двухполюсным кнопкам могут монтироваться как в об-
щем, так и в раздельных экранах.
Уровень помех в проводах низкого напряжения меньше, чем в
проводах высокого напряжения; в последних он достигает десяти и
более вольт, тогда как в первом он держится на уровне нескольких
десятых вольта.
Вся электропроводка самолета должна быть отнесена на воз-
можно далекое расстояние от системы зажигания. Ни в коем случае
недопустим монтаж проводов зажигания (хотя бы низкого напря-
жения) вместе с другими проводами электропроводки.
304
Фиг. 166. Коллектор проводов зажигания моторов АШ
20 Ваграмов и Стародубцев
305
При эксплоатации системы зажигания нужно помнить, что ма-
лейшие неплотности отверстия, поломы экранировки обязательно
вызовут повышение уровня помех. Особенно внимательно нужно сле-
Фиг. 167. Кривые интенсивности помех при разных условиях
Дить за местами сочленений. Все гайки должны быть туго затянуты
ключом.
На фиг. 167 мы даем кривые интенсивности помех при разных
условиях. Кривые 1 и 2 показывают, что зачистка поверхностей кон-
тактов и их плотная затяжка во много раз снижает уровень помех.
306
ГЛАВА XIV
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ
§ 47. Пусковые системы зажигания
Пусковое зажигание является вспомогательным устройством
в системе зажигания моторов,, и служит для воспламенения рабочей
смеси при запуске двигателя. При запуске двигателя требуется дать
начальное вращение коленчатого вала мотора по ходу; вращение
коленчатого вала двигателя при запуске осуществляется различными
способами — сжатым воздухом, вспомогательными двигателями
(тепловыми и электрическими) и т. п.; причем максимальное число
оборотов коленчатого вала мотора при всех способах запуска дости-
гает 80—100 об/мин. При этих оборотах установленные на двигателе
рабочие магнето не могут обеспечить зажигание рабочей смеси в ци-
линдрах двигателя в момент его запуска. Поэтому в современных
двигателях воспламенение рабочей смеси при запуске моторов осу-
ществляется посредством электрических приборов — индукционных
катушек с вибратором, питаемых от аккумуляторов или с помощью
пусковых магнето, вращаемых от руки.
Пусковое магнето
Системы зажигания отечественных двигателей оборудуются пус-
ковыми магнето «Электрозавода» типа ПС и ПСЭ (фиг. 168). Назна-
чение и. устройство
магнитной и электри-
ческой системы у пу-
скового магнето та-
кое же, как и у рабо-
чего магнето БС. В
отличие от рабочего
пусковое магнето в
своей конструкции <
не имеет распредели-
теля тока высокого
напряжения. Кроме
того ротор-магнит
пускового магнето
приводится во враще-
ние от руки; пуско-
вое магнето распола-
гается обычно в ка-
бине пилота.
Фиг. 168. Схема конструкции пускового магнето:
клемма П— вывод вторичной обмотки; клемма ПН—
к выключателю зажигания; клемма М—для соедине-
ния корпуса магнето с массой
Основные данные
пусковых магнето
приведены в табли-
це 21.
20*
307
Таблица 21
Основные данные пусковых магнето
Тип Число искр за один оборот ротора Минималь- ные обороты Передаточное число от ручки привода^ ротору Наличие экрани- ровки Вес кг
ПС 2 700 J 4 Не экрани- ровано 3,1
ПСЭ 2 700 4 Экраниро- вано 3,4
На английском двигателе «Мерлин XX» применяется пусковое
магнето с цепным приводом от стартера. В этом случае пусковое
магнето смонтировано близко от рабочего магнето, частота искр
увеличена.
Пусковая катушка
Благодаря широкому применению источников электрического1
тска на современных самолетах, наиболее распространенным аппара-
том для запуска авиационных двигатели стала пусковая катушка-
бобина с вибратором (прерывателем). Она трансформирует ток низ-
кого напряжения батареи в ток высокого напряжения, необходимый
для получения искры.
В настоящее время на авиационных двигателях отечественного
производства наиболее распространенным типом является пусковая
катушка КП-4716, выпускаемая заводом АТЭ. Питание катушки
осуществляется от аккумуляторной батареи напряжением 24 вольта..
Конструктивная схема пусковой катушки КП-4716 изображена
на фиг. 169. Пусковая катушка КП-4716 представляет собой бобину,
на которой установлен вибратор для прерывания тока. На сердеч-
нике, набранном из железной проволоки, намотана сначала первич-
ная обмотка, а сверху — вторичная обмотка бобины, изолированные
друг от друга. Первичная обмотка имеет 250 витков провода ПЭ®
диаметром 0,64 мм, вторичная— 12000 витков провода ПЭС диамет-
ром 0,07 мм.
Обмотки с сердечником помещены в карболитовый кожух, так
что сердечник выступает из дна кожуха. На кожухе укреплена пру-
жина вибратора, на конце которой сидит подвижный контакт. Кроме
того, на кожухе монтируется латунная пластина (мостик), в которую1
ввинчивается винт с неподвижным контактом, позволяющим регу-
лировать вибратор.
Катушка с вибратором заключена в литой алюминиевый разъем-
ный кожух, который служит одновременно и экраном катушки. Кон-
цы первичной обмотки проходят через залитую в карболитовый ко-
жух арматуру; один конец первичной обмотки через винт вибратора
соединен с контактным наконечником, а от мостика и другого конца
первичной обмотки идут два гибких прозода, которые присоеди-
;ок
ия юте я к клеммам реле храповика, если мотор запускается электри-
ческим стартером. Начало вторичной обмотки припаяно к бронзовой
пружине, замыкающейся на массу-экран. Конец обмотки высокого
напряжения выведен сбоку изоляционного кожуха через латунную
втулку.
На фиг. 169 приведена электрическая однопроводная схема сое-
динения катушки. Пусковая схема может быть выполнена и двух-
проводной; схема присоеди-
нения аккумуляторной бата-
реи в этом случае отличается
от однопроводной _лишь тем,
что не имеет соединения
первичной обмотки на мас-
су.
В 24-вольтовой катушке
контакты вибратора в сред-
нем размыкаются 100 раз
в секунду, следовательно,
столько же искр дают катуш-
ки в секунду. Применение
пусковых катушек с вибрато-
рами позволяет обеспечить
большие разрядные напря-
жения, большую частоту и
значительную энергию искро-
-образования. Катушка дает
также возможность одновре-
менного искрообразования в
обеих свечах цилиндра при
запуске через оба магнето и
Фиг.
169. Конструктивная схема пусковой
катушки КП-4716
не требует привода. Пусковая катушка монтируется на двигателе
вблизи рабочего магнето, а пусковая кнопка (фиг. 170) в кабине
пилота (на приборной доске самолета). Пусковая кнопка типа
К-4 (фиг. 170) предназначен^для включения тока в первичную об-
мотку пусковой катушки КП-4716 во время запуска двигателя и
Фиг. 170. Пусковая кнопка К-4
309
для замыкания первичной обмотки этой катушки на массу в осталь-
ное время.
Пусковая кнопка К-4 состоит из следующих основных частей:
1) двух карболитовых колодок с выводными винтами; 2) кнопки
включения «пуск» со стержнем, на котором насажены подвижные
контактные шайбы; 3) кожуха, скрепляющего все части кнопки за-
клепками.
Принцип работы кнопки К-4. При нажатии на кнопку
«пуск» расположенные на стержне контактные шайбы замыкают
Фиг. 171. Запуск с электроинерционным стартером РИМ
контакты цепи от аккумуляторной батареи на первичную обмотку
пусковой катушки. Со снятием усилия нажатия происходит разъ-
единение электрической цепи аккумулятор—пусковая катушка (под
действием возвратной пружины); одновременно с этим первичная
цепь пусковой катушки замыкается контактными шайбами на массу
через корпус кнопки для устранения возможных помех радиоприему.
При запуске двигателя электрическим стартером ток из аккуму-
ляторной батареи в первичную обмотку пусковой катушки поступает
через стартерную кнопку КС-3 (фиг. 171).
Кнопка состоит из стержня, с сидящими на нем изолированными
от массы двумя медными койтакТными кольцами. Стержень может
свободно двигаться из нейтрального положения в обе стороны, при-
чем контактные кольца замыкают и размыкают две пары бронзовых
контактов, укрепленных на карболитовых колодках выводными бол-
тами.
310
Два болта, по одному от каждой пары контактов (фиг. 171) сое-
динены латунной перемычкой и к ним идет провод от плюса бата-
реи. К двум другим болтам присоединяются провода, идущие
к включателю ВМ и реле храповика РА. Пусковая катушка КП-4716,
включенная параллельно реле храповика РА, работает лишь
при включении реле храповика, т. е. когда коленчатый вал
запускаемого мотора получает вращение от стартера.
При запуске необходимо прежде всего включить тумблер (фиг.
171), а затем вытянуть стержень кнопки КС-3 на себя, как толь-
ко электромотор раскрутит маховик редуктора до 10000 —
12000 об/мин, необходимо выключить ВМ и включить реле храпови-
ка РА и пусковую катушку КП-4716. Для этого нужно нажать на-
Стержень пусковой кнопки КС-3, цепь тока в обмотке включателя
Е)М размыкается и отключает электромотор от аккумуляторной
бдтареи. Одновременно с этим при нажиме на стержень замыкается
цепь тока через катушку реле РА; якорь реле втягивается и при по-
мощи троса поворачивает рычаг стартера РИ, приводя в действие
механизм включения, т. е. сцепляя храповик стартера с хвостовиком
коленчатого вала. Кроме того, при нажиме на кнопку КС-3 замы-
кается первичная обмотка пусковой катушки. Высокое напряжение
пусковой катушки подается на пусковой электрод распределителя и
оттуда на свечи соответствующих цилиндров.
Как только запуск авиационного двигателя состоялся, тумблер
надлежит выключить до следующего запуска.
Схема дублированного запуска посредством трансформатора
рабочего магнето и пусковой катушки
Для того, чтобы возможно было использовать для запуска транс-
форматор рабочего .магнето и пусковую катушку, ЦИАМ была раз-
работана и исследована пусковая схема зажигания, показанная на
фиг. 172.
Из схемы фиг. 172 видно, что бортовая аккумуляторная батарея
1 на 24 вольта через пусковую кнопку 2 соединяется с первичной об-
моткой пусковой катушки 3 и с контактами вибратора катушки 5,
параллельно которым подключен конденсатор катушки 6. Второй
контакт вибратора 5 и начало первичной обмотки 10 трансформа-
тора рабочего магнето соединяются с клеммой переключателя маг-
нето 7. Провод от вторичной обмотки пусковой катушки 4 нормально
подводится к распределителю магнето 15.
Принцип действия этой схемы таков.
При замыкании пусковой кнопки 2 ток из батареи проходит по
первичной обмотке пусковой катушки 3 и контактам 5 в первичную
обмотку трансформатора рабочего магнето 10, если контакты пре-
рывателя 9 рабочего магнето разомкнуты. Если же контакты 9 зам-
кнуты, то ток в первичную обмотку трансформатора не попадает, а
проходит по этим контактам на массу. Одновременная работа транс-
форматора рабочего магнето и пусковой катушки возможна только
311
во время разомкнутого состояния контактов 9, так как в этих усло-
виях ток, прерываемый контактами 5 вибратора, вызывает одновре-
менно импульсы высокого напряжения во вторичных обмотках ра-
бочего трансформатора 11 и пусковой катушки 4, При замкнутых
контактах 9 прерывателя магнето импульсы высокого напряжения
получаются только в пусковой катушке.
Во время запуска работа схемы протекает следующим образом.
Включается пусковая кнопка 2 (при этом переключатель магнето 7
74
J-8
Фиг. 172. Схема дублированного запуска:
1—аккумуляторная батарея; 2—пусковая кнопка; 3—первичная
обмотка катушки; 4—вторичная обмотка катушки; 5—контакты
вибратора; 6—конденсатор катушки; 7—клемма переключателя;
8—конденсатор рабочего магнето; 9—прерыватель рабочего маг-
нето; 10—первичная обмотка рабочего магнето; 11—вторичная
обмотка рабочего магнето; 12—пусковой электрод бегунка;
13—рабочий электрод бегунка; 14— свечи; 15—распределитель-
ная крышка; 16—бегунок
поставлен в рабочее положение магнето). При этом в цепи первич-
ных обмоток рабочего трансформатора и пусковой катушки появ-
ляется прерывистый ток, вызывающий импульсы высокого напряже-
ния во вторичных обмотках 11 и 4 и на связанных с ними рабочем 18
и пусковом 12 электродах бегунка 16. Так как рабочий электрод при
вращении ротора магнето всегда движется впереди пускового, то
на каждый провод попадает электрический заряд высокого напряже-
ния сначала от рабочего электрода (рабочего трансформатора), а
затем от пускового по мере его приближения к электроду распре-
делителя, с которым соединен данный провод. Нетрудно заметить,
312
что провод находится под напряжением от рабочего трансформа-
тора на протяжении всего промежутка разомкнутого состояния кон-
тактов прерывателя, после чего заряд провода происходит от напря-
жения пусковой катушки.
Запуск посредством трансформатора рабочего магнето
Необходимость повышения высотности магнето заставила отка-
заться от пусковой катушки. Для запуска двигателя используются
обмотки трансформатора рабочего магнето, из которых первичная
питается прерывистым то-
ком, поступающим через ви-
братор от самолетной сети
(фиг. 173). При этом методе
зажигания отсутствуют пу-
сковые электроды в бегунке
и распределителе, чем дости-
гается упрощение пусковой
аппаратуры и схемы, а так-
же повышение высотности
магнето.
Из фиг. 173 видно, что
при включении пусковой
кнопки 2 ток из батареи 1
(при рабочем положении пе-
реключателя магнето) про-
ходит по намагничивающей
обмотке пускового вибратора
3 и через замкнутые контак-
ты 8, параллельно которым
присоединен конденсатор 9,
поступает в первичную об-
мотку 6 трансформатора ра-
бочего магнето, когда кон-
Фиг. 173. Схема запуска через трансформа-
тор рабочего магнето:
/—аккумуляторная батарея; 2— пусковая
кнопка; 3—намагничивающая обмотка виб-
ратора; /—клемма переключателя; 5—пре-
рыватель магнето; б;—первичная обмотка
магнето; 7 —конденсатор магнето; 8—кон-
такты вибратора; 9— конденсатор пусково-
го вибратора; 10—вторичная обмотка маг-
нето; 11—крышка распределителя; 12—свечи
такты прерывателя 5 рабочего магнето разомкнуты. При размыка-
ниях контактов 8 вибратора во вторичной цепи 10 рабочего 'магнето
индуктируется ток высокого напряжения, который через электроды
бегунка и распределителя 11 передается на электроды свечей 12.
При запуске двигателя посредством трансформатора рабочего
магнето высокое напряжение на проводах, идущих к свечам, появ-
ляется в тот же момент (относительно в.м.т.), в какой это происходит
при запуске по схеме дублированного зажигания, т. е. в условиях,
наиболее выгодных для искрообразования и воспламенения рабочей
смеси в цилиндре двигателя.
Для осуществления запуска от двух трансформаторов обоих ра-
бочих магнето требуется обычно два вибратора и две кнопки. Пуско-
вой прибор КПВ-1 (фиг. 174) конструкции инженера Смирнова А. А.
объединяет в себе вибратор, предназначенный для преобразования
313
постоянного тока в прерывистый, переключатель, служащий для вы-
ключения зажигания, и кнопку, служащую для включения вибрато-
ра. Конструкция прибора позволяет осуществлять запуск с обоих
магнето от одного вибратора и одной кнопки.
Принципиальная схема электрических соединений магнето при
запуске от пускового прибора КПВ-1 представлена на фиг. 174.
Запуск от пускового прибора КПВ-1 осуществляется следующим
образом. При нажатии кнопки ток из батареи через кнопку попа-
Фиг. 174. Схема запуска с пусковым прибором КПВ-1
дает в намагничивающую обмотку вибратора и через замкнутые кон-
такты вибратора (параллельно которым присоединен конденсатор),
проходит по первичным обмоткам трансформаторов обоих рабочих
магнето (при разомкнутом состоянии контактов прерывателя). При
размыканиях контактов вибратора получаются импульсы высокого
напряжения во вторичных обмотках обоих магнето, передающиеся
через рабочие электроды бегунков и распределителей на электроды
свечей.
Ремонт пусковой катушки
При ремонте пусковых катушек чаще всего встречаются следую-
щие неисправности.
Пробой конденсатора. При этом катушка не может
нормально работать. Неисправность обнаруживается с помощью
пробника, состоящего из лампочки и источника тока, присоединяе-
мых параллельно к контактам прерывателя. При исправном конден-
саторе и разомкнутых контактах прерывателя лампочка не должна
гореть. Пробитый конденсатор заменяют новым.
Пробой обмотки высокого напряжения вследствие недоста-
точной электрической прочности ее. Обмотка высокого напряжения
проверяется неоновой лампой, включаемой последовательно с об-
моткой в сеть напряжением 110—120 вольт. Пусковая катушка с про-
314
битой или замкнутой обмоткой высокого напряжения ремонту не
подлежит и заменяется новой.
Обгорание и спекание контактов прерывателя
вследствие плохого ухода. Неисправность устанавливается путем
внешнего осмотра.
Вывод обмотки высокого напряжения не касается
«массы» кожуха, что препятствует искрообразованию. Этот дефект
является результатом неправильной сборки пусковой катушки и
устраняется разборкой и повторной сборкой, во время которой до-
биваются, чтобы пластина вывода обмотки высокого напряжения
касалась корпуса.
Кроме перечисленных неисправностей пусковой катушки воз-
можны механические повреждения отдельных ее деталей как-то: по-
ломка пружины прерывателя, погнутость и изломы винтов гаек, по-
мятость втулок и т. п.
Чистка и шлифовка контактов производится без
разборки прерывателя. Шлифуют контакты бархатным надфилем, за-
кладывая его между ними так, чтобы плоскости его были строго па-
раллельны плоскости контактов. При шлифовке дополнительного
усилия на пружину создавать не следует. Шлифовать контакты нуж-
но до тех пор, пока рабочие поверхности контактов не будут плотно
прилегать друг к другу.
Если не удается отшлифовать контакты без разборки прерыва-
теля, то его разбивают и шлифуют так же, как контакты прерыва-
теля рабочего магнето (глава XV, § 52).
При поломке пружины прерывателя, повреждений шайб и втулок
их заменяют новыми. Забитая резьба винтов и гаек исправляется
плашками и метчиками.
Если от кожуха отклеились фетровые прокладки, необходимо их
приклеить столярным клеем и дать им просохнуть не менее 2—
— 3 часов.
Регулировка пусковой катушки. После сборки пре-
рывателя приступают к его регулировке. Если пусковая катушка
должна работать от аккумуляторной батареи напряжением 24 воль-
та, то прерыватель необходимо отрегулировать так, чтобы ток в пер-
вичной обмотке был равен 1,4—1,5 ампер. Если прерыватель пред-
назначен для работы от аккумуляторной батареи напряжением
12 вольт, то ток должен быть в пределах 2—2,25 ампер.
Для регулировки прерывателя собирают электрическую схему,,
в которую должны входить аккумуляторная батарея, пусковая кноп-
ка или пусковой переключатель и трехэлектродный разрядник. В пер-
вичную цепь пусковой катушки включают последовательно аккуму-
лятор, пусковую кнопку и амперметр постоянного тока. Вывод высо-
кого напряжения пусковой катушки присоединяют к трехэлектрод-
ному разряднику, расстояние между электродами которого должно
быть 7 мм.
Пусковой кнопкой включают ток в первичную цепь катушки и ре-
гулировочным винтом прерывателя устанавливают нужную силу
315.
тока. В это время на разряднике должно происходить бесперебойное
искрообразование.
На контактах прерывателя не должно наблюдаться чрезмерного
искрения. Допускается лишь слабое проскакивание искр между кон-
тактами. При регулировке контактов надо следить, чтобы плоскости
их оставались строго параллельными. Параллельность рабочих по-
верхностей контактов достигается путем перемещения пружины с
контактом в ту или иную сторону. После регулировки контакты очи-
щают от масла и грязи замшей, очищать контакты бумагой или
тряпкой категорически воспрещается.
Расстояние торца сердечника от пружины вибратора при замкну-
тых контактах должно быть от 0,7 до 1,2 мм.
Испытание пусковой катушки. Закончив сборку и
регулировку пусковой катушки, приступают к испытанию ее, для
чего собирают такую же схему, как и прй регулировке.
Пусковая катушка должна давать бесперебойное искрообразова-
ние при 15 включениях, продолжительностью каждое 20 секунд;
между включениями следует делать перерывы продолжительностью
.до 2 минут.
§ 48. Переключатели
Необходимым элементом в системе зажигания является пере-
ключатель. Посредством переключателя осуществляется управление
системой зажигания и контроль за исправной работой магнето.
Переключатель типа ЕСЭ
На одномоторных самолетах наибольшее распространение у нас
.получили переключатели типа ЕСЭ (фиг. 175), Он состоит из алюми-
ниевого корпуса 7, в центральное отверстие которого вставлена пу-
стотелая ось с ручкой 9. На ось насажены фиксационный диск 2, че-
тыре изоляционных диска 3 и медный кулачковый диск 4 с четырьмя
выступами для коммутации. Фиксационный диск фиксирует руко-
ятку в различных положениях при помощи шарика, удерживаемого
спиральной пружиной. G задней стороны к корпусу переключателя
привернут бакелитовый диск 5 с тремя латунными пластинами 6,
выведенными к зажимам 7, имеющим обозначения: М( — магнето
левое, М2 — магнето правое, ПН — провод от пусковой катушки
(первичной цепи). Для присоединения к переключателю проводов в
экранированных шлангах имеются накидные гайки 8. На передней
крышке корпуса переключателя имеются четыре пометки: 0, 1, 2 и
1+2. При установке рукоятки на нуль (I положение) вся система
зажигания выключена; при установке рукоятки на цифру 1 (II поло-
жение) включены левое рабочее магнето и пусковая катушка; при
установке рукоятки на цифру 2 (III положение) включены правое
рабочее магнето и пусковая катушка; при установке рукоятки на
цифры 1 + 2 (IV положение) включены правое и левое магнето и
пусковая катушка.
316
Чтобы выяснить причину, вследствие которой не работают рабо-
чие магнето, поставим при работе мотора рукоятку на цифру 1; ра-
ботает левое магнето, правое выключено. В этом случае ток из пер-
вичной обмотки правого магнето поступает на зажим переключателя
Мг, затем на пластину переключателя, медный диск, на массу пере-
Фиг. 175. Разрез переключателя
ЕСЭ:
/—корпус выключателя; 2— фик-
сатор; 3—изоляционный диск;
4—кулачковый диск; <5—бакели-
товый диск; в—латунные пласти-
ны;/— зажимы; 8—накидные гай-
ки; 9—ручка переключателя
ключателя (на зажим «масса» и да-
лее по проводнику на. массу мотора,
на массу магнето и обратно, в пер-
вичную обмотку. Следовательно, вы-
ключение магнето основано на соз-
дании замкнутой цепи для первично-
го тока помимо контактов прерыва-
теля, вследствие чего не будет про-
исходить и размыкания первичного
тока и образования э.д.с. высокого
напряжения во вторичной обмотке.
На самолетах встречаются пере-
ключатели старого образца — ПС
Фиг. 176. Внешний вид переключателя ПС
(фиг. 176). Переключатель ПС имеет замок, который Состоит из
стальной Г-обравной стойки и стального стержня с отверстием
в верхней части и вырезом в нижней. Замок вводится одной стойкой
в специальный прилив, имеющийся на внутренней части корпуса, при
этом один конец стойки входит в стопорный вырез фасонного диска,,
а другой конец — в пустотелую ось. Для приведения в исходное
положение замок прижимается латунной пластинкой и подложенной
под нее для усиления стальной пружиной, смонтированной на внут-
ренней части бакелитового диска. Для управления переключателем
в ось необходимо вставить ключ. Последний поднимает своим кон-
цом стойку, а следовательно, и стержень замка, который при этом
становится своим вырезом к диску, и тем самым позволяет ему сво-
бодно передвигаться.
317
Кроме того, переключатель ПС имеет другие обозначения на за-
жимах, на что при монтаже внешней проводки зажигания необхо-
димо обращать внимание: зажим М соединяется с массой мотора,
Р1—с левым магнето, Р2 — с правым магнето, PDN — с зажимом
Р или П, в зависимости от типа пускового магнето.
Переключатель ПОМ-3
Основными отличиями переключателя • ПОМ-3 от переключате-
лей ЕСЭ и ПС являются (фиг. 177): 1) удлинение клемм крепления
проводников, что позволяет крепить на клеммы не один проводник, а
несколько; 2) уменьшенный размер переключателя; 3) изменение ме-
ток на диске крепления проводников.
Переключатель состоит из двух основных частей, соединенных
между собой тремя стяжными болтами. На переключатель надет
алюминиевый корпус, предохраняющий его от повреждений.
На наружной прямоугольной стороне корпуса имеются четыре
отверстия для крепления переключателя к приборной доске.
Фиг. 177. Внешний вид переключателя
ПОМ-3:
1—рукоятка переключателя; 2— накидная
гайка; 3—болты; 4—отверстия для крепле-
ния переключателя; 5—кожух
На оси рукоятки умень-
шенного размера смонтиро-
вана кулачковая шайба та-
кая же, как и на переключа-
теле ЕСЭ, но меньшая по ве-
личине.
Вторая часть переключа-
теля имеет три зажима, ко-
торые соединены с тремя
латунными лапками внутри
диска, подобно переключа-
телю ЕСЭ.
Зажимом «масса» служит
один из трех стяжных бол-
тов, к которому крепятся три
проводника. Всего к зажи-
мам переключателя (на са-
молетах ПО-2 и УТ-2) кре-
пятся восемь проводников. К первому зажиму крепятся два провод-
ника: от клеммы тока низкого напряжения левого рабочего магнето
и от левого тумблера. Ко второму зажиму крепятся два проводника:
от клеммы тока йизкого напряжения правого рабочего магнето и от
правого тумблера.
К зажиму П крепится проводник от зажима ПН пускового маг-
нето.
Один из болтов, соединяющий переключатель, является зажи-
мом «йасса». К нему крепятся: а) проводник от зажима «масса»
пускового магнето; б) проводник от контрольного тумблера, уста-
новленного в кабине инструктора; в) проводник, соединенный с мас-
сой мотора.
318
Все восемь проводников пропущены через отверстие в торцовой
части корпуса.
Особенностями переключателя является некоторое неудобство
подхода к проводникам переключателя и необходимость точного рас-
положения рукоятки по отношению к цифрам прямоугольной сто-
роны. В связи с уменьшенными размерами кулачкового диска и ла-
пок даже незначительный недовод рукоятки по отношению к цифрам
нарушает контакт между кулачком кулачкового диска и лапками,
что может привести к невыключению системы зажигания мотора.
Переключатель типа ПДМ-129
На двухмоторных самолетах управление системой зажигания и
магнето осуществляется переключате-
контроль за работой рабочих
лем типа ПДМ-129 (фшТ178).
Переключатель ПДМ-129 пред-
ставляет собой сдвоенный переклю-
чатель и по принципу действия мало
чем отличается от переключателя
ЕСЭ. На передней крышке переклю-
чателя расположены две рукоятки
переключения групп магнето и руч-
ка, выключающая одновременно все
группы магнето на обоих моторах.
На осях рукояток посажены фасон-
ные шайбы, которые фиксируют ру-
коятки в различных положениях пе-
реключателей, и коммутационные
пружинные контакты. На бакелито-
вой панельке укреплены четыре не-
подвижных контакта, с отведенными
от них к центру переключателя ле-
пестками. Коммутационные контак-
ты, скользя (при повороте рукоятки)
по контактам, укрепленным в па-
нельке, производят необходимые пе-
реключения групп магнето. Отведен-
ные от контактов лепестки служат для
выключения зажигания посредством
замыкания их на «массу» при помо-
щи ручки, помещенной в центре
Фнг. 178. Разрез переключателя
ПДМ:
1—рукоятка переключения групп
магнето; 2—ручка выключения
магнето;/?—пружинные контакты;
4—бакелитовая планка; 5—лепе-
стки контактов; 6—контакты; 7—
кожух переключателя; 8—крышка
крышки переключателя.
Цифры 0, 1, 2 и 1 + 2 имеют то же назначение, что и в переклю-
чателе типа ЕСЭ.
Ремонт переключателя ЕСЭ
В условиях эксплоатации наиболее часто встречаются следующие
дефекты в переключателе этого типа, вызывающие необходимость
ремонта или замены отдельных деталей: срабатывание выступов
319
медного кулачкового диска, поломка латунных пластин и образова-
ние вмятин на кожухе экрана.
Для устранения этих дефектов переключатель следует снять с
самолета, отключив провода с задней стороны корпуса.
Разборка переключателя. Разбирать переключатель
нужно в таком порядке: снять кожух экрана, пластину со втулками
и клеммовую панель. На медный кулачковый диск, фиксационный
диск и ось рычага нанести риски, по которым их следует устанав-
ливать один относительно другого при сборке. Затем снять с квад-
ратной части рычага распределительный барабан, вынуть из гнезда
шарик с пружиной и снять рычаг переключателя вместе с крепежным
кольцом и колпачком.
По окончании разборки все детали переключателя промывают в
бензине, продувают сжатым воздухом и тщательно осматривают.
Замена медного кулачкового диска распре-
делительного барабана. Снимают сработавшийся медный
кулачковый диск. Для этого 2-миллиметровым сверлом высверли-
вают две заклепки, крепящие диск, и снимают его с барабана. Новый
диск изготовляют из листовой красной меди толщиной 2 мм по об-
разцу, старого. Изготовленный диск устанавливают на распредели-
тельный барабан по рискам и закрепляют его латунными заклепками
диаметром 2 мм с полукруглыми головками.
Замена латунных контактных пластин. В случае
поломки контактных пластин их необходимо заменить новыми. Для
удаления старой пластины 4-миллиметровым сверлом снимают раз-
вальцовку шпильки клеммового болта, затем вынимают неисправную
контактную пластину.
Если не имеется запасных деталей, новую контактную пластину
делают по образцу старой или по чертежу из латуни и устанавли-
вает на место.
Вмятины на кожухе экрана выправляют на круглой железной
болванке легкими ударами деревянного молотка.
Сборка переключателя. Сборка производится в следую-
щем порядке: на рукоятку рычага переключателя надевают колпа-
чок и крепежное кольцо. С внутренней стороны крепежное кольцо
привинчивают двумя винтами. Затем вкладывают в гнездо пружину
и шарик, предварительно смазав их техническим вазелином.
На квадратную часть оси рычага надевают шайбы, регулирую-
щие продольный люфт, и распределительный барабан и закрепляют
его гайкой.
Распределительный барабан должен быть установлен так, чтобы
при положении рукоятки на 0 шарик замка находился в левой
выемке фасонного диска. Барабан при провертывании его рукояткой
переключателя должен без заеданий ходить по всем четырем кон-
тактам 0, 1, 2, 1 + 2 и фиксироваться во всех четырех положениях.
Звук при переключении должен быть отчетливым и резким. После
этого устанавливают клеммовую панель и закрепляют ее четырьмя
шпильками.
320
Испытание переключателя. При испытании переклю-
чателя один конец замкового пробника присоединяют к «массе» пе-
реключателя, а вторым поочередно касаются клемм: Mi, М2 и ПН
при различных положениях рукоятки переключателя. При положении
рукоятки на 0 лампочка должна загораться при касании вторым про-
водом клемм Mi, М2 и ПН (вся система зажигания выключена). При
положении рукоятки на 1 лампочка загорается при касании вторым
проводом клеммы М2 и не горит при касании клемм Mi и ПН
(работают первое и пусковое магнето). При положении рукоятки
на 2 лампочка загорается при касании вторым проводом клеммы Mi
и не горит при касании клемм М2 и ПН (работают второе и пусковое
магнето). При положении рукоятки на 1 + 2 лампочка не должна го-
реть при касании вторым проводом любой клеммы (вся система за-
жигания включена).
Ремонт переключателя ПДМ-129
У переключателя ПДМ-129 чаще всего встречаются следующие
дефекты: окисление контактов; излом лепестков и контактов, укреп-
ленных на панельке; излом пружинных коммутационных контактов;
отсутствие четкой фиксации положений рукояток; вмятины на ко-
жухе экрана. Все эти дефекты устраняются при текущем ремонте.
Разборка переключателя. Разборка переключателя
производится в следующем порядке: снимают кожух экрана, пла-
стинку^ со втулками и клеммовую панель. Затем снимают пружинные
коммутационные контакты и фасонную шайбу. Снимать фа-
сонную шайбу следует аккуратно, чтобы не потерять шарик
и пружинку.
После разборки все детали переключателя промывают в бензине,
продувают сжатым воздухом и определяют дефекты переключа-
теля.
Ремонт переключателя. Окислившиеся контакты шли-
фуют мелкой шкуркой ,№ 00 и № ООО или же надфилем. Сломанный
лепесток контакта аварийного выключения заменяют запасным или
же изготовляют новый из бронзы толщиной 0,3 мм по старому об-
разцу. Сломанный пружинный коммутационный контакт также за-
меняют запасным или изготовляют по старому образцу из бронзы
толщиной 0,5 мм и устанавливают на место.
Переключатель может нечетко работать вследствие наличия на
фасонной шайбе посторонних предметов и из-за ослабления пружины
шарика. В этом случае снимают фасонную шайбу и шабером осто-
рожно удаляют заусеницы. Углубления в шайбе для шарика поли-
руют мелкой шкуркой. Шарик и пружину промывают в бензине и
при сборке смазывают техническим вазелином. Ослабленную пру-
жину нужно заменить новой, а если таковой не имеется, то слегка
растянуть старую.
Вмятины в кожухе экрана удаляют на оправке ударами деревян-
ного молотка.
21 Ваграмов и Стародубцев 321
Сборка переключателя. Сборка переключателя произ-
водится в порядке, обратном разборке, и не представляет каких-либо
трудностей. Для правильной установки пружинных контактов при
сборке нужно поставить рукоятку переключателя в положение 1+2.
Пружинные контакты надевают на ось рукоятки так, чтобы два наи-
более близких друг к другу контакта находились около оси ручки
выключения зажигания.
Испытание переключателя. После сборки до укрепле-
ния кожуха экрана производится опробование переключателя (от-
дельно правого и левого). Опробывают переключатель ПДМ так же,
как и переключатель ЕСЭ. Кроме того проверяют выключение зажи-
гания. При вытянутой ручке выключения зажигания лампочка дол-
жна загореться в момент касания вторым проводом любого из кон-
тактов. Если от какого-либо контакта лампочка не загорается, то
это свидетельствует о плохом контакте между лепестком и шайбой
ручки выключения. Этот лепесток следует обтереть и отогнуть книзу.
При нажатой ручке выключения и при положении рукояток на циф-
рах 1 Е 2 лампочка пробника не должна гореть при касании вторым
проводом любой из клемм. Если лампочка горит от какого-либо кон-
такта, это значит, что лепесток этого контакта сильно отогнут вниз
и касается шайбы ручки выключения зажигания. Этот лепесток сле-
дует отогнуть вверх.
§ 49. Муфты сцепления
- Для соединения ротора магнето с валиком привода, применяются
специальные муфты сцепления, которые, как правило, являются элас-
тичными (упругими). Необходимость применения эластичной муфты
вызывается наличием значительных вибраций, возникающих из-за
неравномерности хода двигателя, и крутильных колебаний валов мо-
тора, которые при жестком сцеплении часто ведут к поломке оси ро-
тора, нарушают работу прерывательного механизма и создают до-
полнительные нагрузки на зубчатую передачу магнето, тем самым
ускоряют износ последней.
Кроме того, эластичные муфты при внезапном изменении скоро-
сти вращения мотора, что особенно важно для современных быстро-
ходных двигателей, улучшают условия работы всех вращающихся
деталей магнето, а также уменьшают сотрясения, вызванные неточ-
ностью монтажа магнето на моторе (перекос осей).
Так как привод-от двигателя осуществляется зубчатой или вин-
товой передачей через муфты сцепления, а зубчатые (или винтовые)
соединения не позволяют точно устанавливать соответствие начала
размыкания контактов прерывателя с положением поршня в
цилиндре, то муфты сцепления должны быть устроены так, чтобы
посредством их можно было регулировать в некоторых пределах по-
ложение ротора магнето по отношению к валу мотора.
На фиг. 179 изображена эластичная муфта типа МБСР, которая
устанавливается на отечественных моторах ВК, М-11.
322
Стальная втулка 22 (фиг. 179), снабженная конусным отверстием
и шпоночной канавкой, надевается на ось ротора магнето.
На наружной поверхности этой втулки имеется канавка, в кото-
рой выфрезерована червячная нарезка. Бронзовая колодка 21 (ведо-
мая половина муфты), свободно надевающаяся на втулку 22, снаб-
жена двумя болтами. Один из болтов 20, имеющий по всей длине
резьбу, сцепляется с нарезкой втулки 22. Второй болт 23 имеет резь-
бу только на конце и с нарезкой втулки 22 не сцеплен. Плотное сцеп-
ление колодки с втулкой достигается затягиванием болтов 20 и 23.
Выступы колодки 21 входят в радиальную прорезь резиновой кре-
стовины 18, на которую надевается алюминиевый (или стальной)
кожух 19. С противоположной стороны с резиновой крестовиной
сцепляется разрезная холодка 17 (моторная половина муфты), поса-
женная при помощи шпонки на конец приводного валика, сцеплен-
Фиг. 179. Детали привода магнето:
1—маслоотражатель; 2—маслоотражательная шайба; 5— шайба; 6—распорная
втулка; 7—регулировочная шайба; 8—шарикоподшипник; 9—ведомый валик;
10—стакан; 16—уплотнительное кольцо; 17—колодка; 18—крестовина; 19—ко-
жух; 20—болт; 21—колодка; 22— втулка; 23—болт
ного шестеренчатой передачей с коленчатым валом двигателя (фиг.
180). Для более плотной посадки колодка 17 затягивается двумя
винтами. Внешняя червячная нарезка втулки 22 предназначена для
точной регулировки сцепления магнето С мотором. При полном обо-
роте винта 20, сцепленного резьбой с втулкой 22, последняя повора-
чивается на 3°12'. Перед регулировкой сцепления необходимо осво-
бодить гайки и второй зажимной болт 23.
Магнето БСМ-12М-30 устанавливается на мотор с эластичной
муфтой МРО6 и эксплоатация его с муфтой конструкции М6СР
не допускается. •
Муфта МРО6 по сравнению с муфтой МБСР усилена и имеет
более жесткую резиновую крестовину, обеспечивающую малые углы
закручивания муфты при работе. Изменен также червячный механи-
цизм муфты. Один оборот червячного винта изменяет угол поворота
ротора магнето на 6°2(У.
На моторах М-85 и М-88 устанавливается эластичная муфта
с пружинной амортизацией (фиг. 181). На валике привода магнето
посажен поводок 1 с тремя радиальными лапками, которые встав-
ляются в три паза диска 2. Диск 2 на другой стороне имеет три от-
21*
323
ростка, расположенные под углом 120е. По этим отросткам центри-
руется внутренний поводок магнето 3, имеющий также три отрост-
ка, входящие между отростками диска 2.
Фиг. 180. Привод магнето мотора ВК:
1—маслоотражатель; 2—маслоотражательная шайба; 3— шпилька;
4—муфта; Ь—шайба; 6—распорная втулка; 7—регулировочная шай-
ба; 8—шарикоподшипник; 9—ведомый валик с конической шестер-
ней; 10—стакан; 11—коническая шестерня; 12—цилиндрическая
шестерня; /3—алюминиевый подшипник; 14—заклепка
Между отростками вставлено шесть цилиндрических пружин 41
Магнето приводится в действие посредством этих пружин,yrfpy-
Фиг. 181. Эластичная муфта с пружинной амортизацией
гость которых амортизирует вибрации во время работы мотора.
Нужно отметить, что эти пружины являются двухсторонними амор-
тизаторами, так как они поставлены с обеих сторон каждого от-
ростка и поглощают одинаково усилия, направленные как по ходу...
324
так и против его. На валик магнето посажена регулировочная муф-
та 5, имеющая сто сорок девять торцовых зубьев, которыми он
сцепляется с такими же зубьями поводка магнето 3. Эти зубья слу-
жат для регулировки зажигания.
Весь механизм муфты закрыт снаружи обоймой 6, прикреплен-
ной к диску 2 тремя винтами.
При несовпадении момента разрыва контактов прерывателя с
углом позднего зажигания, например, в градусах по редуктору в 7°
для мотора М-88, установленного по диску, необходимо внести со-
ответствующую поправку.
При невозможности получить точный разрыв контактов прерыва-
теля путем перемещения магнето в пределах овальных отверстий
фланца, необходимо переставить эластичную муфту. Угол между
двумя смежными зубьями равен
360
_______2 4°
149
Исходя из того, что число оборотов коленчатого вала в 1,75 раза
меньше числа оборотов магнето, необходимо цену деления одного
зуба разделить на передаточное число
по коленчатому валу мотора. Переведя последнюю цифру в градусы
по редуктору (степень редукции 2/3) получим
1,37-2/3 = 0,92° ~1 °.
Таким образом для поправки следует переставить эластичную
муфту на столько зубьев, сколько раз 1° содержится в величине не-
обходимой поправки. Поправку вносят, поворачивая ротор магнето:
а) по ходу—для увеличения угла опережения; б) против хода—для
уменьшения угла опережения.
На моторах АШ-62, АШ-63 и АШ-82 для соединения ротора маг-
нето с приводом от мотора применяются шлицевые муфты (сцепле-
ние жесткое). В этом случае эластичность обеспечивается в шесте-
ренной передаче к приводному валику.
§ 50. Приводы магнето
Привод магнето мотора В К (фиг. 179 и 180). Магнето
расположены в задней части мотора на супорте, прикреплены к нему
хомутами и центрированы на площадке двумя штифтами.
Вращение от коленчатого вала передается магнето парой цилинд-
рических и парой конических шестерен. Цилиндрическая ведущая
шестерня нагнетателя, посаженная на хвостовик задней шестерни
коленчатого вала, сцепляется с шестерней 12, которая представляет
325
собой узел, состоящий из двух шестерен—конической 11, ведущей
привод магнето, и цилиндрической 12, соединенных заклепками 14.
Ведущая шестерня магнето вращается в алюминиевом подшипнике-
13, смонтированном в задней стенке верхнего картера.
Вращение ведущей шестерни привода магнето передается ведо-
мыми валиками, изготовленными заодно целое с коническими ше-
стернями 9 привода правого и левого магнето. Каждый ведомый ва-
лик вращается в двух шариковых подшипниках 8, смонтированных
в стальных стаканах 10. Стаканы шарикоподшипников укреплены1
Фиг. 182. Привод магнето мотора AM:
1—вертикальный валик; 2— шестерня привода магнето; 3—эластичная муфта
1
в супорте на четырех шпильках 3. Между шарикоподшипниками по-
ставлены распорные втулки 6 с маслоотражающими дисками и регу-
лировочные шайбы 7.
Для уплотнения выхода валика из стаканов, на валиках сделаны
маслоотражающие канавки и поставлены дисковые маслоотражате-
ли 1 и маслоотражательные шайбы 2. Маслоотражательная шайба
установлена в стакане неподвижно и зажимается между верхним
кольцом шарикоподшипника и шайбой 5.
На концах ведомых валиков на шпонках Вудруфа посажены
326
муфты 4, посредством которых ведомые валики привода соединяют-
ся с валиками магнето и приводят их во вращение.
Привод магнето мотора AM (фиг. 182). Магнето ук-
репляется на площадках верхнего картера хомутами. Положение
магнето фиксируется двумя установочными шпильками.
Привод от коленчатого вала к магнето осуществляется двумя
вертикальными валиками. Правый вертикальный валик составляет
одно целое с конической шестерней, сцепляющейся с коренной ше-
стерней коленчатого вала. Он передает вращение через напрессован-
ную и сидящую на нем на шпонке шестерню левому валику, ко-
рый также сделан заодно целое с шестерней.
На валиках сделаны бортики для установки шестерни привода
к магнето. С этой шестерней сцепляется коническая шестерня, уста-
новленная на двух шарикоподшипниках в корпусе привода к магне-
Фиг. 183. Детали привода магнето мотора АШ:
1—плунжер; 2— пружина плунжера; 3—корпус плунжера; 4—валик шестерни;
5—шестерни передачи к приводу насоса НБЗ-У; 6'—-шестерня привода магнето;
7—упорное кольцо; 8— уплотняющее кольцо; 9— прокладка; 10—опорное кольцо
маслоуплотнителя
то. На выступающий из корпуса хвостик шестерни устанавливается
эластичная муфта, при помощи которой передается вращение к
магнето.
Привод магнето мотора АШ-82. Валик ротора левого
магнето приводится во вращение от шестерни, сцепленной с шестер-
ней привода масляного насоса, а валик ротора правого магнето при-
водится во вращение от шестерни, сцепленной с шестерней пере-
дачи к приводу насоса НБЗ-У. Каждый из валиков ротора левого и
правого магнето соединяется с валиком шестерни через шлицевую
муфту, установленную на шпонке и закрепленную гайкой на кони-
ческом хвостовике валика ротора.
Шестерни привода левого и правого магнето не отличаются друг
от друга; каждая из них является разъемной и состоит из диска с
цилиндрическим зубчатым венцом и отъемного пустотелого валика
с установленным в него плунжером (фиг. 183). Диск и валик ше-
327
стерни соединяются между собой при помощи шести винтов, крепя-
щихся проволокой.
На заднем конце валик имеет внутренние шлицы для соединения
с ротором магнето через шлицевую муфту.
Передача от коленчатого вала к магнето осуществляется через
цилиндрические шестерни: а) шестерню эластичной передачи
(Z = 63); б) шестерню привода масляного насоса и шестерню пере-
дачи к насосу НБЗ-У, которые являются промежуточными (Z = 56),
и в) шестерню привода магйето (Z == 36).
Передаточные числа к левому и правому магнето —
63
56
56
36~~
==1,75, т. е. ротор магнето вращается в 1,75 раз быстрее колен-
чатого вала.
ГЛАВА XV
ЭКСПЛОАТАЦИЯ МАГНЕТО
§ 51. Установка магнето на двигатель
(общие замечания)
Полная отдача авиационного мотора при работе его на различ-
ных режимах достигается при условии, что зажигание смеси произ-
водится не в момент крайнего верхнего положения поршня в ци
линдре, а несколько раньше, т. е. с опережением. Величина опереже-
ния зажигания неодинакова для различных двигателей и подби-
рается экспериментально (см. табл. 1).
Опережение зажигания сильно влияет на мощность и экономич-
ность двигателя (глава I § 3), вот почему при установке магнето на
двигатель нужно соблюдать большую точность и аккуратность.
В зависимости от конструкции механизма передачи двигателя для
него требуется магнето правого или левого вращения; например,
в двигателях АШ-82 и М-11 оба магнето левого вращения, а в АМ-38
одно магнето левого, другое — правого вращения. В магнето пра-
вого вращения рабочее вращение ротора (если смотреть со стороны
привода) совпадает с движением часовой стрелки.
Магнето одинакового типа и одного направления вращения взаи-
мозаменяемы, тем не менее замена их в эксплоатации без особой
надобности не рекомендуется, ввиду того, что она сопряжена с вы-
полнением ряда работ (подгонка основания корпуса или фланца
к супорту или посадочному месту, проверка соосности оси ротора и
привода, регулировка момента зажигания и т. д.), выполнение кото-
рых на самолете вызывает большие трудности. Поэтому в случае не-
удовлетворительной работы двигателя не следует заменять магнето,
не определив точно дричин неисправности.
Работа по замене магнето разделяется на съемку магнето с мо-
тора и установку нового магнето. Эти операции проводятся для
328
каждого типа моторов своими способами, которые приведены
ниже.
При удовлетворительном состоянии распределителя и экраниро-
ванных проводов не рекомендуется снимать их с двигателя. Если же
в них имеются повреждения, то необходимо отсоединить провода от
свечей, разъединить все хомуты, которыми отдельные провода и
весь коллектор крепятся к мотору, отвернуть винт, крепящий штуцер
магистрального шланга проводов к магнето (БСМ), отвернуть винты,
крепящие экран распределителя, и снять крышку распределителя
вместе с проводкой.
Снимать крышку распределителя нужно с большой осторож-
ностью, чтобы не повредить вывода высокого напряжения и самой
крышки.
Если с двигателя снимается только проводка с распределителем,
а магнето остается на моторе, то экран распределителя снова при-
винчивается винтами к задней крышке магнето. Отверстие, к кото-
рому крепится штуцер магистрального шланга проводов, закрывает-
ся гетинаксовой или текстолитовой пластинкой, которая привинчи-
вается четырьмя винтами.
Процесс установки магнето на авиационный двигатель делится
на следующие этапы.
I этап—подготовка двигателя
Перед установкой магнето на двигатель необходимо убедиться
в правильное™ регулировки газораспределения, в противном случае
установка магнето бессмысленна.
Для обеспечения надежного элек-
трического контакта магнето с массой
мотора проверить исправность хомутов
крепления магнето и чистоту устано-
вочных площадок на моторе (отсутствие
на них масла и грязи). С помощью рег-
ляжа определить в.м.т. для первого
цилиндра (у звездообразных мото-
ров для цилиндра, имеющего глав-
ный шатун) в такте сжатия. Рег-
ляж (фиг. 184) представляет собой
основание обыкновенной разборной
свечи, в котором на оси укреп-
ляется двухплечий рычаг, а также
рамка или сектор с нанесенными деле-
ниями по дуге.
Для отыскания верхней мертвой
точки (в.м.т.) при помощи регляжа
Фиг. 184. Схема установки ре-
гляжа
нужно выполнить следующее.
1. Вывернуть свечу в первом цилиндре.
2. Ввернуть регляж в свечное отверстие этого цилиндра.
329
3. На носке коленчатого вала установить градуированный (регу-
лировочный) диск, а на картере укрепить указательную стрелку для
него. Провернуть коленчатый вал мотора по ходу вращения до со-
прикосновения поршня с рычагом регляжа. Стрелка регляжа нач-
нет двигаться по сектору. Отметить деление против стрелки рег-
ляжа и на градуированном диске коленчатого вала (при отсутствии
диска на капоте мотора и коке винта). Коленчатый вал провернуть
по ходу, пока поршень пройдет в.м.т. и встанет в исходное положе-
ние, т. е. стрелка регляжа снова займет первоначальное положение
(у отмеченного деления). На диске коленчатого вала сделать вто-
рую отметку против стрелки, а при отсутствии диска — на коке винта
против отметки, ранее нанесенной на капоте мотора. Деление гра-
дуированного диска, находящееся точно посередйне между отмет-
ками, соответствует в.м.т., т. е. при совмещении его с указательной
стрелкой поршень первого цилиндра будет находиться в в.м.т.
4. Установить поршень первого цилиндра в такте сжатия, не до-
ходя до в.м.т. на угол, соответствующий опережению зажигания
данного двигателя. При этом необходимо провернуть коленчатый
вал так, чтобы деление на диске, соответствующее в.м.т., не дошло
до указательной стрелки на угол, равный опережению зажигания.
Примечание: В том случае, если нет градуированного диска опреде-
ление в.м.т. производят тем же путем, однако отметки делают на образующей
втулке (коке) винта. Расстояние между отметками измеряют рулеткой и делят
пополам. Центр дуги между этими двумя отметками соответствует положению
поршня *в в.м.т.
Определив в.м.т., коленчатый вал поворачивают против хода на
угол, равный опережению зажигания двигателя. При этом целесооб-
разно этот угол выразить длиной дуги фланца втулки винта по фор-
муле:
L = B<f,
"D
где В = — длина дуги фланца, соответствующая одному гра-
дусу. ® — угол опережения зажигания двигателя.
Определение верхней мертвой точки без рег-
л я ж а. Как показала практика эксплоатации, наиболее доступным
и удобным следует считать способ определения в.м.т. наблюдением
за поршнем через свечное отверстие или по движению поршня вниз
с помощью бородка. Точность, которая может быть достигнута в
этом случае, составляет 2—3°, что вполне допустимо в полевых ус-
ловиях. Найдя в.м.т., оставить винт в этом положении.
В самой методике фиксирования положения поршня в в.м.т. сле-
дует только рекомендовать приостанавливать вращение винта в тот
момент, когда движение поршня прекращается на какой-то корот-
кий отрезок времени. Это и будет в.м.т., что следует отметить риской
на коке винта и капоте двигателя. Кроме того при подходе поршня
к в.м.т. вращение винта осуществлять легкими, но непрерывными
толчками, чтобы не терять из поля зрения двигающийся поршень или
330
бородок, и как только прекращается движение поршня (бородка)
необходимо прекратить вращение винта. Можно рекомендовать про-
делать это несколько раз и выбрать наиболее подходящий момент
остановки поршня в в.м.т. Ошибка в этом случае невелика и прак-
тически вполне допустима.
II этап—подготовка магнето
1. Выбрать магнето, соответствующее числу цилиндров и направ-
лению вращения привода мотора (согласно формуляру мотора).
Обычно число цилиндров двигателя, для которого предназначено
данное магнето, выгравировано на корпусе или на передней опоре
(крышке) последнего.
Количество гнезд на распределителе всегда больше на одно
число цилиндров двигателя, так как одно гнездо занимает провод от
пускового прибора.
Направление вращения ротора магнето указывается стрелкой,
выбитой на передней крышке магнето. Если этой стрелки нет, то на-
правление вращения можно определить по двум признакам: по кон-
струкции бегунка и по конструкции прерывателя.
Вращение магнето определяется всегда со стороны привода.
Зная, что на бегунке рабочий электрод -всегда идет впереди пуско-
вого, и определив назначение электродов, вращая ротор магнето в ту
или другую сторону, легко определить направление вращения. В маг-
нето БСМ рабочий электрод изготовлен из красной меди, а пусковой
электрод из желтой, так что определить направление вращения мож-
но сразу по внешнему виду электрода. В магнето, где оба электрода
одинаковы, и по внешнему виду бегунка определить направление
вращения затруднительно, определяют при помощи пускового маг-
нето или пусковой катушки назначение электродов, после чего по-
ступают, как в первом случае.
Из соображений конструктивного порядка механизм прерывате-
ля в подавляющем большинстве случаев выполняют так, чтобы удар
кулачка на пятку рычажка (подвижного контакта) был направлен
не в сторону оси, а от нее. Поэтому направление вращения можно оп-
ределить по положению прерывателя относительно кулачка.
У магнето типа БСМ левого вращения прерыватель находится
справа от кулачка, у магнето — правого вращения прерыватель на-
ходится слева от кулачка (смотреть при этом нужно со стороны рас-
пределителя).
Для этой же цели можно применить обычный пробник.
2. Проверить зазор между контактами прерывателя. При этом
необходимо помнить, что чрезмерный зазор между контактами пре-
рывателя сокращает срок службы контактов и уменьшает период
замкнутого состояния первичной цепи. Слишком малый зазор не
обеспечивает надежной работы (при небольшом износе кулачка или
фибровой пяточки рычажка прерыватель перестает размыкаться) и
увеличивает время замкнутого состояния прерывателя. Кроме того'
231
ления (фиг. 185), другой диск
валик привода. После этого в
Фиг. 185. Проверка соосности ва-
лика магнето и валика привода:
1, 3— диски; 3—кольцо
как чрезмерный, так и недостаточный зазор между контактами сни-
жают напряжение, развиваемое магнето, в первом случае, так как
время для нарастания тока слишком мало, во втором случае —
вследствие появления обратного тока.
3. Проверить искрообразование магнето на контрольный разряд-
ник при работе от руки (магнето должно пробивать зазор в 7 мм).
4. Проверить прилегание основания магнето к установочной пло-
щадке на краску или щупом 0,05 мм; щуп не должен проходить меж-
ду площадкой и основанием магнето, особенно в четырех точках
по краям основания.
5. Проверить соосность валика магнето и валика привода. Для
проверки соосности надеть на ось ротора магнето диск 1 приспособ-
? этого приспособления надевается на
i диск 1 надевается кольцо 3.
Установить магнето на супорт, за-
тянуть хомутом и проверить совпаде-
ние осей валика привода магнето и
ротора магнето перемещением коль-
ца по дискам. При удовлетворитель-
ной соосности кольцо должно сво-
бодно передвигаться по дискам.
Если соосность неудовлетвори-
тельна (кольцо не передвигается по
дискам), магнето надо заменить
другим и повторить все операции
снова. Никакие подкладки под осно-
вание магнето при регулировке соос-
ности не допускаются.
6. Провернуть ротор магнето так,
чтобы на прерывателе начался мо-
мент размыкания контактов, а рабо-
чий электрод бегунка стал против
^первого электрода распределителя,
при этом необходимо:
а) у магнето типа БСМ снятьужран с распределителем и вращать
ротор по ходу до тех пор, пока рабочий электрод бегунка встанет
против цифры один, выбитой на задней крышке прерывателя; при
этом кулачок, отмеченный единицей, начнет размыкать контакт пре-
рывателя;
б) у магнето типа БС с автоматическим опережением, снять пра-
вый сектор распределителя (см. со стороны прерывателя) и провер-
нуть ротор до момента начала размыкания контактов, при этом мет-
ка на бронзовой шестерне должна отойти вперед от метки на кор-
пусе передней крышки, примерно, на 2,5 зуба;
в) у магнето типа БС, с ручным опережением, поставить преры-
ватель в положение раннего опережения. Провернуть ротор до сов-
мещения риски на бронзовой шестерне с риской на корпусе перед-
ней крышки магнето.
.332
lil этап—установка магнето
Подготовив в вышеуказанной последовательности двигатель и
магнето, произвести сцепление магнето с приводом двигателя:
1 Установить на оси ротора магнето ведомую половину муфты
сцепления (или шлицевую муфту).
2. Установить на валике привода к магнето моторную половину
муфты.
3. Отрегулировать их взаимное положение, закрепить гайками и
зашплинтовать.
4. Произвести сцепление и закрепить магнето на двигателе хо-
мутами.
5. Проверить правильность установки магнето на двигателе по
моменту размыкания контактов прерывателя:
а) снять экран с распределителем у магнето типа БСМ (или
крышку прерывателя у магнето типа БС) и поместить между кон-
тактами стальную пластинку, толщиною 0,03 мм (или листок тонкой
бумаги целлофана);
б) провернуть вал двигателя против хода, а затем медленно вра-
щать по ходу до начала размыкания контактов, при этом пластинка
(целлофан) должна свободно выниматься;
в) в момент начала размыкания контактов положение коленча-
того вала должно точно соответствовать углу опережения зажига-
ния двигателя, оно проверяется по градуированному диску.
IV этап—присоединение проводников
1. Провода, идущие от распределителя к свечам цилиндров, при-
соединяются в следующем порядке: гнезда распределителя тока-
магнето БСМ не имеют нумерации последовательности искр, за ис-
ключением первого, обозначенного цифрой 1, и пускового, обозначае-
мого буквой П (фиг. 186).
Провод, идущий от свечи цилиндра № 1, по которому велась ус-
тановка магнето, должен быть присоединен к гнезду распредели-
теля, обозначенному цифрой /. В следующие гнезда, по направлению
указанных на распределителе стрелок, присоединяются провода от
свеч цилиндров, в порядке работы цилиндров. Следовательно, для
присоединения проводников необходимо знать порядок работы ци-
линдров двигателя и направление вращения магнето.
Гнезда секторов распределителя тоха магнето БС, в отличие от
распределителя тока магнето БСМ, имеют нумерацию последова-
тельности искрообразований, поэтому порядковые номера проводов
присоединяются к свечам цилиндров по порядку работы, т. е. гнез-
до / секторов распределителя соединяется со свечей первого цилин-
дра, гнездо 2 распределителя присоединяется к свече цилиндра, ко-
торый должен работать после первого и т. д.
2. Присоединить к клемме выключения проводник от переклю-
чателя. •
333
Установка магнето БСМ-12 Ш на моторе АМ-38.
Магнето типа БСМ с автоматическим опережением зажигания уста-
навливаются на моторы только по позднему (минимальному) опере-
жению, так как конструктивная особенность автомата опережения
•Фиг. 186. Положение бегунка и кулачка при уста-
новке магнето на мотор:
7—вывод высокого напряжения, 2— рабочий элек-
трод, 3—пусковой электрод, 4—прерыватель, 5—
кулачок, 6—цифра 1 (риска), 7—установочная
шпонка.(крышки распределителя)
не позволяет устанавли-
вать по раннему зажи-
ганию.
Для установки маг-
нето типа БСМ на мо-
торе по позднему зажи-
ганию необходимо пе-
ресчитать угол автома-
та опережения магнето
в градусы по коленча-
тому валу или по валу
редуктора двигателя и
вычесть из максималь-
ного угла опережения,
указанного в формуляре
мотора. Полученный
угол и будет установоч-
ным углом позднего за-
жигания.
Пример. Мотор АМ-
38. Магнето БСМ-12 Ш.
Автомат магнето имеет
диапазон изменения уг-
ла опережения (От позднего до раннего) зажигания 18° по валику
ротора.
Максимальный угол опережения зажигания для двигателя АМ-38
’25° (для левого магнето). Коэфициент редукции 0,732. Передаточное
число от магнето к коленчатому валу находим по формуле
_ Z _ 12
К~ 2-4
1,5.
Переведя угол опережения зажигания по валику магнето в гра-
дусы по коленчатому валу мотора (разделив на передаточное число
1,5), получим:
-8- = 12'
1,5
вычитая, этот угол из максимального угла опережения двцгателя,
получим:
25—12 = 13°,
который и будет установочным углом позднего зажигания.
-334
Если на этом двигателе магнето устанавливается по валу ре-
дуктора, а не по коленчатому валу, то и пересчет углов ведется со-
ответственно по редуктору
Z 12 9М
К = --= г. \< -7ОП —
Iqp 2-4-0,732
Тогда угол работы автомата магнето по валу редуктора будет:
2,05 8,8 * 9‘
Максимальный угол опережения двигателя по валу редуктора будет:
25.0,732= 18,3 ~ 18°.
Вычитая из этого угла диапазон работы автомата, получим:
18 — 9= 9°,
тто и будет установочным углом позднего зажигания. Отсчет гра-
дусов в этом случае ведется по валу редуктора.
Для удобства подсчетов установочных углов при установке маг-
нето на двигателе можно пользоваться следующими формулами:
(15.1)
/V \ ZV /
где: АГ, — угол позднего зажигания по коленчатому валу;
— угол позднего зажигания по валу редуктора;
— угол максимального опережения двигателя;
и— диапазон изменения угла опережения зажигания по
валу магнето;
к—передаточное число между двигателем и ротором маг-
нето;
Р — коэфициент редукции — передаточное число от вала ре-
дуктора к коленчатому валу двигателя.
На двигателе АМ-38 устанавливают два магнето БСМ-12 Ш:
одно правого вращения, другое — левого.
Магнето правого вращения устанавливают на левую сторону мо-
тора, а левого вращения — на правую сторону (смотреть со стороны
летчика). Правое магнето (левого вращения) обслуживает внутрен
ние свечи (23° до в.м.т.), а левое магнето (правого вращения) —
наружные свечи (25° до в.м.т.).
На задней крышке каждое магнето имеет выбитые градусы опе-
режения зажигания по валику ротора магнето.
Для облегчения работы по определению величины угла позднего
зажигания для двигателя АМ-38 ниже приведена таблица 22, кото-
рой и следует пользоваться при установке магнето БСМ-12Ш.
335
Таблица 22
Г ра- дусы, выби- Гра- дусы по Гра- дусы по Установка поршня цилинд- ра № 1 в градусах поворота коленчатого вала Установка поршня цилиндра № 1 в градусах поворота вала редуктора
тые на задней крыш- ке маг- нето ленча- тому валу редук- тора Для правого магнето (мак- симальное опе- режение мо- тора 23° до в.м.т.) Для левого магнето (максималь- ное опере- жение мо- тора 25° до в.м.т.) Для правого магнето (мак- симальное опе- режение мото- ра 17° до в.м.т. при степени редукции 0,732) Для левого магнето (мак- симальное опе- режение мото- ра 18° до в.м.т. — редукция 0,732)
1 2 3 4 5 6 7
16 10,5 8 12,5 14,5 9 10
17 11,5 8,5 11,5 13,5 8,5 9,5
18 12 9 11 13 8 9
19 12,5 9,5 10,5 12,5 7,5 8,5
20 13,5 10 9,5 11,5 7 8
Пояснение к таблице. 1) Сумма градусов граф 2 и 4
дает число градусов максимального опережения зажигания правого
магнето по коленчатому валу — 23° до в.м.т.; сумма градусов,
граф 2 и 5 дает число градусов максимального опережения зажига-
ния левого магнето — 25° до в.м.т.
2) Сумма градусов граф 3 и 6 дает число градусов максималь-
ного опережения зажигания правого магнето по валу редуктора 17°
до в.м.т.; сумма градусов граф 3 и 7 — максимальное опережение-
левого магнето — 18° до в.м.т.
3) Градусы, указанные в графе 2, — деление градусов, выбитых
на задней крышке магнето, на передаточное число привода магнето
/ 18 о \
1 например, = 12 ) .
4) Градусы, указанные в графе 3 — деление градусов, выбитых
на задней крышке магнето, на передаточное число редуктора мотора
к магнето ^например, -% рс- — у / '
5) Градусы, указанные в графах 4 и 5 — разность между граду-
сами максимального опережения зажигания для правого или левого
магнето и градусами, указанными в графе 2 (например,
23—12= 11°).
6) Градусы, указанные в графах 6 и 7 — разность между граду-
сами максимального опережения зажигания (по валу редуктора) для
(Правого и левого магнето и градусами, указанными в графе
например, 17 — 8 = 9°.
336
Установка нового магнето осуществляется следующим образом.
1. Перед установкой магнето на двигатель убедиться в отрегу-
лированности газораспределения.
2. Установить на носке коленчатого вала градуированный диск,
а на картере укрепить указательную стрелку так, чтобы острие ее
приходилось против делений на градуированном диске.
3. Для облегчения проворачивания коленчатого вала вывернуть
наружные свечи, а в свечное отверстие первого цилиндра левого
блока ввернуть регляж.
4. Проверить исправность хомутов крепления магнето и чистоту
установочных площадок.
5. Выбрать магнето согласно формуляру мотора и проверить
его.
6. Проверить прилегание основания магнето к установочной пло-
щадке и соосность привода с валиком магнето.
7. Снять магнето с площадки. Взамен диска надеть на ось ва-
лика магнето ведомую половинку эластичной муфты, ослабив стяж-
ной и регулировочный винты; затянуть и законтрить шплинтом гайку
крепления муфты сцепления. На привод взамен диска установить мо-
торную половинку муфты и затянув доотказа стяжные винты, заче-
канить их.
При посадке ведомая половинка муфты должна свисать с конуса
оси ротора не менее чем 0,5 мм под затяжку гайкой, а моторная по-
ловинка не должна иметь люфта на приводе.
При установке ведомой половинки муфты рекомендуется прове-
рить на краску посадку, ее на оси. У правильно подобранной муфты
краска должна ложиться ровным слоем по всей поверхности конуса
отверстия муфты. В случае неплотного прилегания необходимо при-
тереть место посадки мелким наждачным порошком с маслом.
8. Определить в.м.т. для первого цилиндра левого блока в такте
сжатия.
9. Установить по градуированному диску коленчатый вал в по-
ложение угла позднего зажигания, подсчитанного по формуле (15.1)
или взятого из таблицы 22 (не доходя до в.м.т.). Величина этого
угла зависит от диапазона изменения угла опережения магнето и
угла максимального опережения зажигания мотора.
10. Поворотом ротора магнето подвести рабочий электрод бе-
гунка к цифре 1, нанесенной на торце задней крышки магнето. Это
положение должно соответствовать началу размыкания контактов
прерывателя по первой грани кулачка, обозначенной цифрой 1
(фиг. J86).
И. Вращением регулировочного винта ведомой половинки муфты
предварительно поставить ее так, чтобы при соединении магнето
с приводом’ мотора положение рабочего электрода бегунка против
цифры 1 на торце задней крышки не нарушалось.
12. Соединить магнето с приводом, не закрепляя его наглухо.
13. Проверить установку магнето следующим образом:
22 Ваграмов и Стародубцев
337
1
а) вставить стальную пластинку 0,03 мм или листок целлофана
между контактами прерывателя;
б) повернуть коленчатый вал против хода, установить поршень
первого цилиндра в положение более раннего зажигания, по сравне-
нию с установочным углом. Медленно вращая коленчатый вал по
ходу, проверить по градуированному диску моменты размыкания
контактов прерывателя.
Размыкание контактов должно происходить при заданном угле
поворота коленчатого вала, согласно графам 3 или 4 (таблица 22).
Допускаемое отклонение ±1°.
В случае совпадения начала размыкания контактов прерывателя
и величины установочного угла, закрепить магнето окончательно.
В случае несовпадения подвести начало размыкания контактов пре-
рывателя под установочный угол. Для этого необходимо ослабить
стяжной и регулировочный винты муфты, а затем, поворачивая ре-
гулировочный винт, добиться начала размыкания контактов преры-
вателя.
После этого нужно снова проверить установку магнето, а потом
затянуть и законтрить гайки муфты сцепления.
14. Поставить распределитель на магнето, установить экран и за-
крепить его тремя винтами.
При закрытии магнето на двигателе тщательно проверить сочле-
нение распределителя и Зкрана и особое внимание обратить на попа-
дание конца высоковольтного вывода трансформатора в гнездо рас-
пределителя и на наличие уголька высокого напряжения в распреде-
лителе, проверить наличие демпферных резинок на внешней поверх-
ности распределителя.
15. Поставить патрубок (штуцер) коллектора на магнето и закре-
пить его четырьмя винтами. Все винты крепления коллектора и шту-
цера законтрить вязальной проволокой.
16. Присоединить пусковой провод.
17. Присоединить к клемме выключения провод от переклю-
чателя.
18. Вывернуть регляж, снять указательную стрелку с картера и
регулировочный диск.
19. Установить свечи и присоединить к ним провода, руководст-
вуясь схемой системы зажигания двигателя (фиг. 187).
Если по каким-либо причинам, магнето невозможно установить
по коленчатому валу, его можно установить по валу редуктора, на
который надевается градуированный диск. При этом пересчет уста-
новочных углов ведется по формуле (15.1) или берется по табл. 22.
В этом случае установочные углы магнето будут равны: для пра-
вого магнето левого вращения 8° до в.м.т.; для левого магнето пра-
вого вращения 9° до в.м.т. по валу редуктора.
В случае необходимости проверить установку магнето на само-
лете (не снимая винта, и без градуированного диска) необходимо
знать или замерить длину окружности кока винта и определить ка-
кой длине дуги в миллиметрах соответствует 1° его окружности. При
338
повороте коленчатого вала мотора на х° вал редуктора повернется
на угол рх°, где р — степень редукции.
Кок самолета повернется также на угол рх°, что соответствует
дуге Lpx , где L — длина дуги кока винта в миллиметрах, соответ-
ствующая одному градусу ее центрального угла.
Левый блок \___________________ Правый блок
2л
6п
11п
ИЛ
12п
5л
СП
8п
1п
Но проба
бах све /Оо
чей бло-
ков постав-
лены номе-
ро электро
дав рас-
предели-
теля
магнето
1Л
Зл
7/7
3/7
5/7
Эл
6л
1?Л
Мосса
Правое магнето
ЬСМ 12HJ
левого вращения
Нумерация
электродов
начинается с
первлго и следует
р^стрелке,соо твег-
' с твующей
вращению
, магнето
Левое магнето о С М-12 up
правого вращения
чл
8 л ‘
w.
1Л
/Переключатель
магнето „ Е СЭ"
\Пусковое магнето.,ЛСЭ"
Фиг. 187. Схема зажигания двигателя АМ-38
Пример: Дано: 1) длина окружности кока винта Diz —
— 680 : 3,14 = 2135 мм (680 мм — диаметр кока); 2) установочный
угол х = 12°; 3) степень редукции р = 0,732.
Решение: Один градус центрального угла соответствует дуге
2135
360
6 мм.
22*
339
После нахождения значения 1° центрального угла необходимо
сделать следующее: а) с помощью регляжа найти в.м.т. в такте сжа-
тия; б) нанести риски на капоте и коке винта; в) найти длину дуги
кока витна которая будет соответствовать установочному углу х°,
Lx°p = 6-12- 0,732 = 53 мм;
г) повернуть винт до совпадения метки на коке со второй меткой,
равной 53 мм на капоте.
При этом сначала необходимо повернуть винт против хода,
больше чем на 53 мм, а затем, поворачивая винт по ходу, совместить
риски.
Не вращая винт, приступить к установке магнето.
Порядок проверки установки магнето следующий:
1. С помощью регляжа определить положение в.м.т. для первого
цилиндра левого блока в такте сжатия.
2. Нанести карандашом или мелом риски на коке и капоТе само-
лета, соответствующие в.м.т.
3. От нанесенной риски в направлении, обратном вращению винРга,
отсчитать на коке винта длину дуги в миллиметрах, соответствую-
щую установочному углу магнето, и нанести на капоте вторую риску..
4. Провернуть винт против вращения на угол, гораздо больший
установочного угла, и затем поворачивать его до совпадения риски
на коке со второй риской на капоте.
Это положение должно соответствовать углу позднего зажига-
ния (установочному углу); при этом положении контакты прерыва-
теля магнето должны иметь момент начала размыкания контактов
первой гранью кулачка, что определяется с помощью щупа толщи-
ной 0,03 мм.
Если начала размыкания контактов нет, то его необходимо до-
стигнуть с помощью регулировочного (микрометрического) винта
муфты сцепления.
В практике эксплоатации авиационных двигателей могут встре-
титься случаи, когда требуется заменить одно магнето, в этом слу-
чае установку нового можно производить следующим образом.
Снять патрубок (штуцер) вместе с экраном и распределителем, а
затем, вращая за винт, установить снимаемое магнето по риске.
Риска на задней крышке должна совпадать с рабочим электродом
бегунка (первый электрод по вращению). В момент совпадения рисок
прекратить вращение винта и снять магнето с супорта. У вновь ус-
танавливаемого магнето совместить риску на задней крышке с рабо-
чим электродом бегунка и в таком положении установить магнето на
супорт двигателя и сцепить муфту привода. Дальнейшая регули-
ровка производится обычным способом.
Если ведомая шестерня магнето разрушена, то методика уста-
новки остается той же самой, только новое магнето нужно устанав-
ливать по второму (исправному) магнето.
Съемка магнето. 1. Расконтрить и отвернуть четыре
винта крепления патрубка коллектора к магнето.
340
2. Отъединить пусковой провод (для левого магнето).
3. Отвернуть три винта крепления экрана, снять распределитель и
экран с магнето.
4. Установить экран распределителя на место и привинтить его
тремя винтами.
5. Отверстие, к которому крепится коллектор проводов, закрыть
текстолитовой пластинкой и прикрепить ее четырьмя винтами.
6. Отвинтить зажимную гайку экрана клеммы выключения и от-
соединить от клеммы провод, идущий к переключателю.
7. Проворачивая коленчатый вал двигателя, моторную половинку
муфты сцепления поставить в вертикальное положение.
8. Расконтрить винты хомута, отвернуть винт и снять магнето.
Установка магнето БСМ-14 на моторе АШ-82.
Магнето БСМ-14, устанавливаемые на двигателе АШ-82, имеют ле-
вое вращение. Левое магнето обслуживает задние свечи, правое —
передние. Высокое напряжение от пускового магнето или пусковой
катушки подводится к пусковой клемме правого магнето. Максималь-
ное опережение зажигания для правого и левого магнето равно
20° до в. м. т.
Установка магнето на двигателе АШ-82 должна производиться
по цилиндру № 5 (цилиндр с главным шатуном).
Магнето при установке на мотор находится в положении мини-
мального (позднего) опережения.
Чтобы автомат магнето при работе двигателя обеспечивал тре-
буемое максимальное опережение зажигания, при установке и регу-
лировке магнето БСМ-14 необходимо пользоваться таблицей 23
или подсчитать по формулам (15.1).
Передаточное число от коленчатого вала к магнето будет равно:
Автомат магнето БСМ-14 дает диапазон изменения угла опере-
жения зажигания 25° по валику магнето.
Угол максимального опережения двигателя для левого и правого
магнето 20° до в.м.т. Степень редукции 9 : 16.
Находим угол позднего зажигания для обоих магнето по колен-
чатому валу двигателя.
а 25
Хк = ср—— = 20------==- —5,5° до в.м.т.
к 1,/о
Угол позднего зажигания (установочный угол) по валу редуктора
определим по формуле:
х^~ j-) = -re-(20-i75)=3°
Последовательность операций при установке магнето на мотор.
1. Убедиться в правильности регулировки газораспределения.
341
2. Установить на носок вала редуктора градуированный диск,,
и на гайке фланца упорного шарикоподшипника носка картера
укрепить указательную стрелку так, чтобы острие приходилось про-
тив деления на градуированном диске.
3. Для облегчения проворачивания коленчатого вала вывернуть
наружные свечи, предварительно отсоединив от них провода.
4. Установить регляж в переднее свечное отверстие ци-
линдра № 5.
5. Зачистить заусенцы в месте крепления магнето на задней
крышке картера, после чего начисто протереть это место и устано-
вить уплотнительную прокладку из плотной бумаги.
6. Выбрать магнето согласно формуляру мотора и проверить его.
7. Осмотреть фланец магнето и, зачистив заусенцы и забоины на
нем, протереть его.
8. Надеть на ось валика магнето шлицевую муфту, закрепить ее
гайкой и законтрить шплинтом. Перед установкой шлицевой муфты
осмотреть состояние ее зубьев. При посадке муфта должна свисать
с конуса оси ротора не менее 0,5 мм под затяжку гайкой. При уста-
новке муфты рекомендуется проверить на краску посадку ее на оси.
У правильно'подобранной'муфты краска должна ложиться ровным
слоем по всей поверхности конуса отверстия муфты. В случае не-
плотного прилегания необходимо притереть место посадки мелким
наждачным порошком с маслом.
9. Определить в.м.т. поршня 5-го цилиндра в такте сжатия.
10. Отвинтить винты, крепящие экран распределителя, и снять
его вместе с распределителем.
11. Установить поршень цилиндра № 5 в такте сжатия по регу-
лировочному диску (вала редуктора) в положение установочного
угла, подсчитанного по формуле (15.1) или взятого из таблицы 23
(не доходя до в. м. т.), в зависимости от выбитых градусов на маг-
нето и степени редукции (11 : 16 или 9 : 16).
Примечание: В случае отсутствия регулировочного (градуированного)
диска вад редуктора устанавливать в требуемое положение по меткам на коке
винта.
12. До установки магнето на мотор кулачок магнето установить
так, чтобы при поворачивании бегунка в направлении указанной на
нем стрелки происходило начало размыкания контактов прерывателя
гранью кулачка с отметкой 1.
Это будет соответствовать положению рабочего электрода бе-
гунка против цифры 1, выбитой на задней крышке магнето, т. е. по-
дачи искры в цилиндр № 5 при работе двигателя.
13. В таком положении установить магнето на шпильки картера,
введя в зацепление шлицевую муфту и шестерню внутреннего сцеп-
'ления привода магнето. Предварительно затянуть гайки крепления
магнето.
14. Проверить установку магнето следующим образом:
а) вставить между контактами прерывателя щуп толщиной
0,03 мм или листок тонкой бумаги (целлофана);
342
Таблица 23
Г радусы, выбитые на задней крышке магнето (диапазон действия автомата) Г ра- дусы по ко- ленча- тому валу Г радусы по валу редук- тора при степени ре- дукции Установка поршня цилин- дра № 5 в гра- дусах поворота коленчатого вала для обоих магнето (мак- симальное опережение мотора 20° до в.м.т.) 1 Установка поршня цилиндра № 5 в градусах поворота вала редуктора для обоих магнето при степени редукции
11 : 16 9 : 16 И : 16 (максимальное опережение мотора 14° до в.м.т.) 9: 16 (максимальное опережение мотора И ' до в м.т.)
1 2 3 4 5 6 7
23 13,5 9,5 7,5 6,5 4,5 3,5
24 14 10 8 6 4 3
25 14,5 10,5 8,5 5,5 3,5 2,5
26 15 11 9 5 3 2
27 15,5 11,5 9,5 4,5 2,5 1,5
б) повернуть вал редуктора немного против хода (на 40—45°).
Медленно вращая вал редуктора по ходу, проверить по градуи-
рованному. диску (или по меткам на коке винта) момент начала
размыкания контактов прерывателя. Контакты должны размы-
каться при угле поворота вала редуктора согласно данным граф
6 или 7 таблицы 23 допуск ± 1°. При отсутствии этого
условия повернуть магнето легким ударом руки по фланцу
магнето: для увеличения угла опережения зажигания — против
часовой стрелки, для уменьшения — по часовой стрелке.
Примечание. Если контакты не размыкаются даже при крайних по-
ложениях фланца, снять магнето, ввести в зацепление следующий зуб шлице-
вой муфты и операцию повторить.
15. Отрегулированное магнето закрепить на двигателе оконча-
тельно.
16. Закрыть магнето, обратив при этом особое внимание на пра-
вильность установки распределителя и его экрана, т. е. проследив
за тем, чтобы:
а) вывод высокого напряжения попал в свое гнездо в рас-
пределителе;
б) распределитель правильно был посажен на шпонку;
в) уголек не выпал из распределителя;
г) демпферные резинки были в наличии на внешней поверхно-
сти крышки распределителя (в последних образцах заменены
пружинкой);
д) крепления экрана и патрубка вывода проводов в коллек-
тор были законтрены.
17. Присоединить пусковой провод.
343
18. Присоединить к клемме выключения провод от переключа-
теля.
19. Вывернуть регляж, снять указательную стрелку и градуиро-
ванный диск.
20. Установить свечи и присоединить ним провода, руковод-
ствуясь схемой системы зажигания двигателя (фиг. 188).
Если редуктор еще не установлен, то методика установки ма-
гнето остается той же самой, только в этом случае магнето нужно
устанавливать по коленчатому валу. Для этого градуированный
диск устанавливают на коленчатый вал и определяют положение
поршня в пятом цилиндре по коленчатому валу. Величину устано-
вочного угла берут из таблицы 23 (графа 5) или подсчитывают по
формуле (15. 1).
Если отказало одно магнето и требуется его заменить, установку
нового можно производить по способу, описанному выше.
Примечание. Соосность валика магнето и валика привода обеспе-
чивается центрирующим пояском на фланце магнето.
344
Съемка магнето. 1. Расконтрить и отвинтить четыре
винта, крепящие штуцер (патрубок) вывода проводов к магнето.
2. Отъединить пусковой провод.
3. Расконтрить, отвинтить три винта крепления экрана, снять
распределитель и экран с магнето.
4. Установить экран распределителя на место и привинтить его
тремя винтами.
5. Отверстие, к которому крепится патрубок проводов, закрыть
текстолитовой пластинкой и прикрепить ее четырьмя винтами.
6. Отвинтить зажимную гайку экрана клеммы выключения и от-
соединить от клеммы провод, идущий к переключателю.
7. Отвинтить гайки крепления магнето к задней крышке мотора^
8. £нять магнето с двигателя.
Установка магнето БСМ-9 на моторе АШ-62.
.Магнето БСМ-9, устанавливаемые на двигателе АШ-62, имеют ле-
вое вращение. Магнето крепится на задней крышке двигателя на
фланце. На фланце имеются три отверстия для шпилек.
Сцепление магнето с приводом от мотора жесткое, посредством
зубчатки со шлицами.
Максимальное опережение зажигания для правого магнето рав-
но 15° до в.м.т., для левого — 20° до в.м.т.
Установку необходимо произвести по позднему (минимальному)
опережению. Магнето БСМ-9 следует устанавливать на моторе
только по цилиндру главного шатуна, в данном случае по ци-
линдру № 1.
Вообще магнето семейства БСМ на различные двигатели уста-
навливаются идентичными способами. Поэтому нет необходимости
описывать установку этих магнето на всех существующих двига-
телях.
Установка магнето БС на моторе. Магнето типа БС
с ручным опережением зажигания, в отличие от магнето семейства
БСМ, устанавливаются на моторы не по позднему, а по раннему
(максимальному) опережению.
Магнето типа БС с автоматическим опережением зажигания ус-
танавливаются на двигатели по раннему опережению, а проверя-
ются (размыкания контактов) по позднему опережению.
Установка.сдвоенного магнето DF на моторе
Аллисон-1710. Магнето, устанавливаемое на данных моторах,
имеет фиксированное опережение зажигания, равное 34° до в.м.т.
для свечей, стоящих на стороне выхлопа, и 28° до в.м.т. для свечей,
стоящих на стороне всасывания. Поэтому установку зажигания сле-
дует производить для каждого прерывателя в отдельности, начиная
с прерывателя, обслуживающего наружные свечи.
1. Для определения углов поворота коленчатого Вала следует
использовать регулировочный диск. Диск наиболее удобно закрепить
на приводе стартепа, так как скорость вращения стартера равна ско-
рости вращения коленчатого вала. Однако, ввиду трудностей под-
хода. х стартеру и его демонтажа, более целесообразно использовать’
345
для этой цели привод магнето. Ротор магнето вращается в полтора
раза быстрее коленчатого вала (разметка углов на диске должна'
соответствовать коленчатому валу); поэтому 28° поворота коленча-
того вала будет соответствовать 42° на диске, 34° — будут соответ-
ствовать 51° и т. д. Эскиз такого диска, приспособленного для ре-
гулировки зажигания и газораспределения, дан на фиг. 189.
2. Магнето должно устанавливаться на мотор в определенном
положении: фирменная бирка на корпусе должна быть расположена
с правой стороны, стрелка под биркой должна указывать назад;
Фиг. 189 Регулировочный диск
при этом прерыватель, обращенный вперед, будет обслуживать на-
ружные свечи, а прерыватель, обращенный назад, — внутренние
свечи. Для удобства монтажа на корпусе магнето около каждого
выводного штуцера имеются обозначения: «Н.Т. INT» — трансфор-
матор, обслуживающий свечи со стороны всасывания (внутренние
свечи; «Н.Т. ЕХН»—трансформатор, обслуживающий свечи со
стороны выхлопа (наружные свечи); «GR.INT» — клемма выключе-
ния для провода со стороны всасывания, идущего к переключателю
зажигания; «GR. ЕХН» — клемма выключения для провода со сто-
роны выхлопа, идущего к переключателю.
3. Проверить правильность расположения прерывательных меха-
низмов. Обойма прерывательного механизма устанавливается в кор-
пусе так, чтобы стальная втулка, запрессованная с нижней стороны
днища, располагалась против гнезда в корпусе с надписью «FIX.L».
346
При этом риска на стойке правого прерывателя должна быть сов-
мещена с риской на обойме прерывателей; риска на стойке левого
( прерывателя должна быть смещена по ходу относительно второй
рисхи на обойме и в отверстии его абрисной плиты (пластины) дол-
жна быть видна цифра 9 (разность в углах опережения зажигания
внешних и внутренних свечей по ротору магнето).
4. Проверить рабочие зазоры в контактах прерывателей в мо-
мент полного размыкания. Нормальный зазор 0,30—0,35 лм (0,012—
0,014 дюйма). Для регулировки зазора следует ослабить два винта,,
крепящих основание данного прерывателя, и вращать эксцентри-
ковый винт в ту или иную сторону.
5. Перед тем как установить новое магнето на моторе следует
снять крышку прерывательного механизма старого магнето,надеть
регулировочный диск на обойму механизма и закрепить стрелку
поверх диска на валике кулачка.
6. Установить регляж в свечном отверстии первого цилиндра
левого блока.
7. Определить в.м.т. для первого цилиндра левого блока в такте
сжатия (все клапаны закрыты). В этом положении подвести «0» ре-
гулировочного диска к стрелке.
8. Повернуть коленчатый вал против хода и установить пор-
шень первого цилиндра левого блока на 34° до в.м.т. в такте
сжатия.
9. Снять магнето с мотора. При этом обратить особое внимание
на то, чтобы не нарушить регулировки двигателя до установки
и закрепления нового магнето.
10. Перед тем как установить новое магнето на моторе снять
крышку прерывателя магнето. Установить магнето на монтажный
фланец мотора, сцепив ротор с приводом таким образом, чтобы
линейка, положенная на срез (уступ) в торце кулачка, примерно,
совпала с совмещенными рисками правого прерывателя и с риской
на обойме (корпусе) у левого прерывателя. Такая установка обес-
печивает необходимое опережение зажигания.
11. Окончательное совмещение линейки с вышеуказанными
рисками достигается за счет поворота корпуса магнето по оваль-
ным вырезам на крепежном фланце. Момент размыкания правого
прерывателя следует проверить с помощью целлофана или щупа
(не толще 0,03 мм). В момент размыкания контактов угол пово-
рота коленчатого вала должен быть равен 34° до в.м.т.
12. После окончательной установки угла опережения зажига-
ния затянуть и законтрить гайки крепления магнето к мотору.
13. Затем следует проверить опережение зажигания внутренних
свечей. Для этого повернуть коленчатый вал по ходу и установить
поршень первого цилиндра левого блока на угол 28° до в.м.т. При
этом линейка, положенная на срез в торце кулачка, должна сов-
пасть с риской на стойке левого прерывателя. Момент размыка-
ния контактов левого прерывателя проверяется таким же образом»
347
как и правого. В момент размыкания контактов угол поворота
коленчатого вала должен быть равен 28° -о до в.м.т.
Если размыкание контактов левого прерывателя не происходит
при дачном положении поршня, следует, ослабив два винта, крепя-
щих абрисную плиту прерывателя, повернуть ее до начала’ размы-
кания и закрепить в этом положении.
14. Снять регулировочный диск й регляж.
15. Поставить на место винт кулачка магнето, который был
снят при установке стрелки регулировочного диска. Установить
крышку на корпусе магнето.
16. Присоединить к магнето провода высокого напряжения.
17. Присоединить к магнето провода от переключателя зажи-
гания.
На моторах V-1710-93 зажигание работает с наддувом. По-
этому к магнето на этих моторах должны быть подведены воз-
душные линии наддува. Магнето, работающее с наддувом, опоз-
нается по крышке прерывателя, в которой нет- дренажного отвер-
стия.
Если по каким-либо причинам', для определения углов поворота
коленчатого вала, регулировочный диск невозможно установить
на магнето, его следует закрепить на приводе стартера.
Установка бегунков распределителей производится следующим
образом.
1) С помощью регулировочного диска (см. фиг. 189) установить
поршень первого цилиндра левого блока на угол 34° до в.м.т. в
такте сжатия (все клапаны закрыты).
'2) Снять крышку кожуха (корпуса) правого распределителя.
3) Снять колодку правого распределителя, отвернув три кре-
пежных винта.
4) При правильной установке бегунка передняя крышка рабо-
чего электрода (широкого) должна быть на 2,5 мм впереди линейки,
совмещенной с риской на внутреннем фланце корпуса, с допус-
ком + 0,8 мм (т. е. передняя кромка должна быть смещена на
2,5 мм против часовой стрелки).
5) Если рабочий электрод не находится в правильном положении,
следует снять бегунок, отвернув две гайки. Затем снять верньер
с тринадцатью отверстиями, отвернув гайку с приводного валика.
Вынуть из верньера штифт и поставить верньер обратно без шти*
фта. Установить бегунок на крепежные шпильки и повернуть его до
нужного положения рабочего электрода относительно риски. Да-
лее осторожно снять бегунок, пометить карандашом совмещенные
отверстия верньера, снять верньер, вставить в замеченное отвер-
стие штифт и установить верньер обратно замеченным отвер-
стием на штифт. Затянуть гайку на приводном валике и за-
контрить ее шплинтом (проследить, чтобы усики шплинта не
задирались кверху). Установить бегунок и закрепить его двумя
гайками.
348
6) Поставить на место колодку и крышку корпуса распреде-
лителя.
7) Установка бегунка левого распределителя производится
точно таким же образом, только поршень в первом цилиндре ле-
вого блока следует предварительно уста-
новить на угол 28° до в.м.т. в такте
сжатия.
На фиг. 190 дан в разобранном виде
привод распределителя.
На колодке распределителя имеются
цифры (от 1 до 12), расположенные про-
тив проводов, идущих к свечам. Эти
цифры указывают порядок чередования
искр, а не порядок работы цилиндров
(1л, 2п, 5л, 4п, Зл, 1п, 6л, 5п, 2л, Зп, 4л,
6п). Например, провод от контакта 1
идет к свече цилиндра 1л, провод от кон-
такта 8 к свече цилиндра 5п, провод от
контакта 11 к свече цилиндра 4л
и т. д. К контакту с буквой «М» подсоеди-
няется провод высокого напряжения
от рабочего магнето и к контакту с бук-
вой «В» подсоединяется провод от пу-
сковой катушки.
На фиг. 191 приведена схема зажига-
ния двигателя.
Установка магнето SF14L на
моторе Райт-Циклон GR-2600. На
моторах Райт-Циклон GR-2600-A5B в
эксплоатации могут быть магнето двух
типов: SF 14 L-3 и SF 14 L-4. Порядок
установки на мотор одинаков для обоих
магнето. Оба магнето устанавливаются
по первому цилиндру и имеют постоян-
ный угол опережения зажигания, равный
20° до в.м.т. За первый цилиндр прини-
мается верхний цилиндр задней звезды.
Нумерация цилиндров производится по
часовой стрелке, если смотреть сзади
мотора. Четными номерами обозначены
Фиг. 190. Привод распреде-
лителя с бегунком и вернь-
ером:
1—приводной валик, 2— за-
мок, 3—подшипник, 4—ре-
гулировочная риска на кор-
пусе, 5—уплотнительное
кольцо, 6—корпус подшип-
ника, 7—сальник, 8— штифт,
9 и 10— верньеры, 11—бегу-
нок
цилиндры передней звезды, нечетными—цилиндры задней звезды.
Правое магнето обслуживает передние свечи,, левое—задние.
Для быстрой и точной установки магнето на мотор на флан-
це корпуса магнето и на бегунке имеются две вертикальные
черты, а на торце кулачковой муфты прерывателя сделан вырез,
который образует ступеньку для установки металлической ли-
нейки. Кроме того на фланце корпуса механизма прерывателя
имеются две риски.
349
На картере редуктора мотора с левой стороны имеется конт-
рольное отверстие с риской, закрытое пробкой. В отверстие виден
веиед ведущей шестерни редуктора, на котором нанесены деле-
ния 0; 5; 10; 15; 20; 25; 30; 35. Эти цифры показывают положе-
Распределитель
стороны
всасывания
Контакт распределителя*) 3 3 4 5-6-1 8 9-10-11-1Z
порядок зажигания: IL-2B-5L-5R-3L-IP,-6L-5P.-2L-3R-5l-6n
К*б'
Г'-------\RH.
Распределтвл»
стороне!
выхлопа 1
ПЛВысокре
напряжение
5В--Заземление
Переключатель
ускобое
устройство
Соленоид
Л/я.ючения
стартера
Мотор
стартера
.Выключатель
старпгвро
Мог-
нею А
Соленоид мотора
стартера
L = Левый
G = Заземление
В = Батарея
В = Правый,
Фиг. 191. Схема зажигания двигателя .Аллисон”
Батарер
ние поршня fe первом цилиндре в такте сжатия относительно
верхней мертвой точки в градусах поворота коленчатого вала.
Перед установкой магнето на мотор необходимо проделать
следующее.
Подготовка мотора. 1. Отвернуть пробку контрольного
отверстия на картере редуктора.
2. Снять крышки клапанных коробок на цилиндре № 1.
350
3. Вращая винт, установить коленчатый вал в положение,
соответствующее такту сжатия в первом цилиндре (оба клапана
закрыты).
4. Совместить риску в контрольном отверстии с цифрой „О“
«а венце ведущей шестерни редуктора. При этом поршень в пер-
вом цилиндре будет
находиться в в.м.т.
5. Провернуть
винт против хода
примерно на J/4 обо-
рота и затем, плав-
но вращая винт по
ходу, совместить ри-
ску в контрольном
отверстии с цифрой
20. При этом пор-
шень в 1-м цилиндре
займет положение,
соответствующее 20°
до в.м.т. в такте
сжатия.
Подготовка маг-
нето. 1. Снять с
магнето коллектор
проводов с распре
делительной колод-
кой.
2. Снять крышку
механизма прерыва-
теля.
3. Протереть кон-
Фиг. 192. Положение рнсок при установке магнето
и положение магнето при установке его на мотор:
1—установочная риска на бегунке распределителя,
2—установочная риска на фланце корпуса магнето,
3— контакты прерызателя, 4—рабочий электрод на
бегунке, 5—электропровод 1-го цилиндра в коллек-
торе проводников, в—болт крепления корпуса под-
вижного контакта прерывателя, 7—линейка, 8—уста-
новочные риски на фланце корпуса прерыва-
теля, 9— болты крепления механизма прерывателя,
10—эксцентрик для регулировки зазора преры-
вателя
такты прерывателя
чистой тряпкой, смо-
ченной в бензине,
че допуская попада-
ния бензина на фет-
ровый сальник и тек-
столитовую стойку.
4. Повернуть ро-
тор магнето, уста-
новив полное размы-
кание контактов пре-
. рывателя, и вста-
вить между ними щуп толщиной 0,025 мм (0,001 дюйма).
5. Поворотом ротора по ходу зажать щуп.
6. Установить маленькую металлическую линейку на ступеньку
кулачка прерывателя, медленно поворачивать ротор магнето по
ходу и тянуть на себя щуп. Как только щуп начнет освобо-
351
ждаться, прекратить вращение ротора и проверить положение
рисок. При правильной регулировке магнето в момент начала
размыкания контактов должны совпасть: линейка с рисками на
фланце механизма прерывателя (фиг. 192), а риски на бегунке
с рисками на фланце корпуса магнето.
7. Если в момент совпадения рисок не происходит размыка-
ния контактов, необходимо, оставив щуп зажатым между кон-
тактами, отвернуть два винта крепления механизма прерывателя
и, вращая отверткой эксцентрик по часовой стрелке, установить
начало размыкания; завернуть винты и вновь проверить совпа-
дение всех рисок в момент начала размыкания контактов.
8. При износе текстолитовой стойки механизма прерывателя
может случиться, что все риски совпадут, эксцентрик будет по-
вернут в крайнее положение, а начало размыкания контактов не
происходит. В этом случае необходимо заменить текстолитовую
стойку.
9. Необходимо помнить, что у магнето этих типов правиль-
ная регулировка механизма прерывателя достигается не уста-
новкой определенного зазора, как это обычно принято, а совме-
щением рисок на фланце корпуса прерывателя с линейкой в мо-
мент начала размыкания контактов. Поэтому предельно допу-
стимый износ контактов прерывателя и текстолитовой стойки
определяется не величиной зазора, а смещением линейки по отно-
шению к рискам на фланце механизма прерывателя. Максималь-
ное расхождение линейки и рисок не должно быть больше 3 мм.
Установка магнето на мотор. 1. Смазать шлицы соеди-
нительной муфты (муфты сцепления) вазелином и, удерживая
ротор магнето в положении совпадения всех рисок, установить
магнето на мотор. Затянуть неполностью гайки крепления, чтобы
можно было поворачивать магнето на шпильках.
2. Поворачивая магнето до крайних положений, допускаемых
овальными отверстиями на фланце, проверить, происходит ли
при этом замыкание и размыкание контактов прерывателя. Если
замыкание и размыкание контактов не происходит, то, не пово-
рачивая ротора, снять магнето, отвернуть контргайку и снять
муфту сцепления магнето. Повернуть муфту в любом направле-
нии на один шлиц и вновь установить ее на ротор, не затягивая
гайку. Как только замыкание и размыкание контактов будет обе-
спечено, затянуть и законтрить гайку и соединить магнето с при-
водом коленчатого вала. Запрещается добиваться замыкания и,
размыкания контактов регулировкой прерывателя.
3. Вставить между контактами щуп толщиной 0,025 мм (0,001
дюйма). Повернуib магнето на шпильках против хода и зажать
щуп. Затем медленно поворачивать магнето на шпильках по ходу
до начала освоб ждения щупа. В этом положении затянуть и
законтрить ганки.
4. Повернуть винт против хода. Затем легкими толчками вра-
щать винт по ходу до момента начала размыкания контактов
352
прерывателя. При правильной установке магнето контакты дол-
жны начать размыкаться в тот момент, когда риска в контроль-
ном отверстии совпадет с меткой „20“ на венце ведущей ше-
стерни, при совпадении указанных выше меток на магнето.
5. Закрепить крышку корпуса прерывателя магнето. Закрепить
провода на клеммах колодки распределителя. Нужно помнить,
что цифры па колодке распределителя показывают порядок
подачи искр, а не номера цилиндров.
6. Установить на место колодки распределителя.
7. Присоединить провод от пусковой катушки к клемме „В“
на распределительной колодке правого магнето.
8. Присоединить к обоим магнето провода заземления от пе-
реключателя.
9. Присоединить трубку для подвода воздуха к радиатору
корпуса магнето.
§ 52. Ремонт рабочих магнето типа БСМ
Ремонт магнето или переборка его для чистки являются
серьезными и ответственными операциями, так как четкая и бес-
перебойная работа мотора в эксплоатации определяется в зна-
чительной степени исправностью магнето.
Магнето, как агрегат зажигания, включает в себе элементы
механические, электрические, электромагнитные. Поэтому понятно
требование исключительной точности при разборке, ремонте,
сборке и регулировке магнето, сочетаемое с требованиями чи-
стоты и строгой последовательности. При разборке, сборке, регу-
лировке или ремонте необходимо твердо помнить, что малейшее
повреждение или перекос деталей грозит вывести магнето из
строя, а тем самым и мотор. В большинстве случаев при ремонте
магнето или при устранении дефектов требуется почти полная
разборка его. При отсутствии дефектов магнето разбирают, после
выработки мотором ресурса, по узлам для осмотра деталей и
выявления возможных дефектов. Всякие операции с магнето,
даже второстепенные, должны выполняться только специальным
инструментом.
Предварительное испытание. Предварительное испы-
тание проводится после того, как магнето подверглось наружной
чистке и внешнему осмотру. При этом категорически запреща-
ется промывать неразобранное магнето в бензине, так как при
испытании возможно воспламенение паров бензина в магнето от
искры. Перед предварительным испытанием рекомендуется осмот-
реть распределитель, прерыватель и протереть контакты пос-
леднего замшей. Предварительному испытанию подвергаются все
магнето, поступающие в ремонт, кроме заведомо неисправных,
так как это может повлечь поломку стенда (например, в случае
сильного износа шарикоподшипников, погнутости оси ротора и
т. д.). Для испытания, магнето устанавливают на стенд (для испы-
23 Ваграмов и Стародубцев
353
тания магнето), устанавливают зазор между электродами разряд-
ников стенда 7 мм и соединяют магнето с разрядниками про-
водом марки ПВЛ.
Разборка магнето БСМ на основные части. Для
устранения возможных поломок деталей в процессе разборки
рекомендуется соблюдать следующую последовательность, при-
чем детали, снимаемые с магнето, необходимо располагать на
рабочем верстаке (столе) в той последовательности, в которой
они снимаются с магнето. Это значительно облегчает последую-
щую работу по дефектации, ремонту и сборке. Рекомендуется
все крепежные детали складывать в специальную коробку, что
предохранит их от утери.
I. Снять муфту привода магнето: а) расшплинтовать и отвер-
нуть корончатую гайку торцовым ключом; б) снять шайбу корон-
чатой гайки; в) пользуясь съемником, снять муфту сцепления
с валика ротора.
2. Вынуть шпонку.
3. Отвинтить отверткой четыре винта, крепящие гетинаксовую
заглушку отверстия вывода проводов, и снять ее вместе с шай-
бами.
4. Снять экран распределителя, отвернув три винта, крепящие
его к задней крышке магнето.
5. Снять распределитель. Съемку производить осторожно,
без перекоса, движением вдоль оси магнето во избежание по-
ломки вывода высокого напряжения.
6. Отвинтить отверткой два винта верхней крышки магнето
и снять ее, отвернуть зажимную гайку и снять клемму выклю-
чения.
7. Отвинтить отверткой винт, крепящий вывод низкого напря-
жения трансформатора к сухарю прерывателя.
8. Снять трансформатор, отвинтив отверткой два винта, кре-
пящие его к полюсным башмакам. Снимать трансформатор сле-
дует осторожно, плавным усилием, направленным в сторону пе-
редней крышки, во избежание повреждений его изоляционных
щек, вывода низкого напряжения и втулки вывода высокого
напряжения.
9. Снять фетровую прокладку и гетинаксовую прокладку, нахо-
дящиеся под трансформатором.
10. Снять вывод высокого напряжения: а) отогнуть концы
специальной контровой пластины с граней гаек винтов; б) вывер-
нуть отверткой два винта и снять их вместе с пластинкой;
в) вынуть вывод высокого напряжения. *
11. Снять бегунок: а) вывернуть отверткой винт, ввернутый
сбоку бегунка; б) снять бегунок вручную вместе с замковой
шайбой.
12. При помощи специального съемника снять кулачок, пред-
варительно отогнув ус замковой шайбы и вывернув торцовым
ключом гайку, навернутую на ось кулачка.
354
13. Вынуть стяжные болты, расшплинтовав и вывернув тор-
говым ключом две корончатые гайки стяжных болтов, располо-
женных в задней крышке, и две—на нижней части задней крышки.
14. Снять переднюю крышку (фланец) магнето. Передняя
хрышка снимается без применения инструмента.
15. Отделить заднюю крышку от корпуса магнето.
16. Вынуть из корпуса магнето ротор с автоматом.
Дефектация и ремонт деталей. Для выявления де-
фектов в узлах (или деталях) магнето нужно тщательно про-
мыть их в бензине (за исключением трансформатора) и просу-
шить сжатым воздухом. После этого осматривают отдельные
узлы, а при необходимости выполняют и дальнейшую разборку
отдельных частей магнето для устранения дефектов или замены
забракованных деталей.
Ниже описаны дефекты деталей и способы их устранения,
допустимые при текущем ремонте магнето в условиях войско-
вых мастерских.
Ремонт прерывателя
Шлифовка контактов. Наиболее частым "дефектом
при эксплоатации двигателя является обгорание и окисление
контактов прерывателя. Этот дефект ведет к увеличению сопро-
тивления первичной цепи трансформатора и уменьшению тока
размыкания (увеличивается постоянная времени- первичной цепи)
или же к разрыву первичной цепи, что совершенно нарушает
работу магнето.
При шлифовке контактов прерывателя контактную пластинку
или рычажок (фиг. 193) осторожно зажимают в тиски с мягкими
прокладками на губках тисков и бархатным надфилем зачищают
обгоревшую рабочую поверхность. Затем поверхность шлифуется
шлифовальным бруском самого мелкого зерна. Вейлу того, что
контакты выполнены из платино-иридиевого сплава и имеют не-
большую толщину, зачистка и 'шлифовка поверхности должна
производиться с максимальной осторожностью, чтобы не снять
лишнего слоя металла.
Контакты в плоскости прилегания их друг к другу необхо-
димо зачищать и шлифовать с таким расчетом, чтобы они при-
легали по всей плоскости, не допуская соприкасания контактов
в одной какой-нибудь точке.
После шлифовки рабочая поверхность контактов должна
быть гладкой, без следов обработки напильником (надфилем), и
блестящей.
Все другие способы шлифовки категорически запрещаются.
Замена пружины рычажка прерывателя. Смена
пружины рычажка (фиг. 193) производится в случае ее поломки
и трещины на ней.
При замене пружины осторожно зажимают рычажок в тиски
(с прокладками на губках тисков), и напильником снимают го-
23*
355
ловку заклепки 4 (фиг. 193), расположенной со стороны выступа
подушки 5. Стальным стерженьком толщиной 1,5 мм осторожна
выбивают заклепку и снимают с заклепки шайбу 3. При помощи
молотка и обжимки приклепывают к рычажку новую пружину,
предварительно надев на заклепку шайбу.
Клепку необходимо производить осторожно, чтобы не повре-
дить подушку и рычажок.
Замена текстолитовой подушки рычажк а. Смена
подушки 5 (фиг. 193) производится в случае большого износа
Фиг, 193. Механизм прерывателя:
/—пружина прерывателя; 2— рычажок прерывателя; 3—шайба;
^—заклепка; 5— подушка прерывателя; 6— шайба
рабочей поверхности подушки при наличии трещин или большога
радиального люфта рычажка на оси.
Подушка рычажка из-за износа должна быть заменена лишь
в том случае, если невозможно отрегулировать нормальный за-
зор между контактами прерывателя. Чрезмерный износ подушки
ведет к уменьшению зазора между контактами, вследствие чего
уменьшается интенсивность искрообразования между электро-
дами свечей; при этом уменьшается скорость сгорания смеси, мощ-
ность мотора падает и работа двигателя сопровождается тряской.
Текстолитовая подушка, в случае надобности, заменяется
аналогично пружине рычажка.
Замена сухаря. Замена сухаря производится в случае
срыва резьбы под винт. Для замены сухаря следует отвернуть
отверткой два винта, крепящих сухарь к пластине прерывателя,
и снять сухарь. Новый сухарь привертывают к пластине преры-
вателя двумя винтами с шайбами, и после затяжки доотказа
раскернивают винты.
356
Ремонт корпуса магнето
Замена направляющих штифтов. Замена направ-
ляющих штифтов производится в случае изгиба и люфта их
в гнезде.
При замене направляющий штифт следует зажать в тиски и,
покачивая корпус в одну и другую сторону, вынуть штифт из
гнезда; при этом необходимо избегать перекоса и чрезмерного
расшатывания гнезда.
Вновь изготовленный штифт должен иметь несколько больший
диаметр, чтобы обеспечить плотную посадку в гнезде корпуса.
Запрессовка производится ручным прессом или короткими
ударами свинцового или медного молотка; при этом следует сле-
дить, чтобы штифт был перпендикулярен к плоскости корпуса.
Очистка полюсных башмаков. Коррозия с полюс-
ных башмаков снимается наждачным полотном №000. Зачистка за-
усенцев и забоин производится шабером с последующей шли-
фовкой полотном № ООО.
Зачистку необходимо производить осторожно, чтобы избежать
увеличения внутренней расточки полюсных башмаков.
Корпус магнето должен быть заменен, если полюсные баш-
маки расшатаны. По окончании ремонта корпус следует промыть
«бензином и продуть сжатым воздухом.
Ремонт передней крышки
Замена наружного кольца переднего шарико-
подшипника. Замена кольца производится в случае обнару-
жения на плоскости качения шариков задиров, механических
повреждений и цвета побежалости от перегрева.
Съемка наружного кольца шарикоподшипника производится
«специальным приспособлением—съемником. Для этого винт, раз-
водящий конусные захваты, ввинчивают (по часовой стрелке)
до тех пор, пока щечки конусного захвата не будут полностью
ослаблены, а подъемную гайку вращением рукоятки (против
часовой стрелки) отводят доотказа. После этого ослабленные
щечки конусного захвата вводят внутрь кольца подшипника
так, чтобы их острые края вошли в зазор между задним торцом
кольца и корпусом крышки, а конец винта с конусной заточкой
прошел в отверстие передней крышки. Вращением рукоятки
винта влево (против часовой стрелки.) разжимают щечки захвата
доотказа так, чтобы они плотно вошли в зазор между кольцом
.шарикоподшипника и корпусом крышки. Затем, придерживая
рукоятку винта во избежание провертывания, медленно вра-
щают подъемную гайку (по часовой стрелке) до тех пор, покд
кольцо подшипника не выйдет из запрессовки. После этого вы-
нимают прессшпановые обкладку и шайбу, а также стальную
шайбу.
357
Установка нового наружного кольца шарикоподшипника про-
изводится следующим образом. В гнездо крышки вкладывают
поверх фильца стальную шайбу, прессшпановые шайбу и об-
кладку.
Прессшпановые шайба и обкладка выполняют функции аморти-
затора кольца при вращении ротора в корпусе магнето и предо-
храняют шарикоподшипник от нежелательных действий вихре-
вых токов. Возникающие вихревые токи при работе магнето вы-
зывают износ шариков и кольца. Кроме того, обкладка также
облегчает запрессовку наружного кольца шарикоподшипника,
так как без этой обкладки требовались бы весьма жесткие до-
пуска во избежание „защемления" шариков.
Чтобы при запрессовке кольца не смялась обкладка, наруж-
ный край ее немного срезается, а сама обкладка смазывается-
говяжьим салом или вазелином. Затем кольцо закладывается
в гнездо передней крышки и запрессовывается в нем.
Запрессовка производится ручным прессом или осторожными
равномерными ударами молотка при помощи специальной оправки.
После запрессовки выступающие края обкладки обрезаются
ножом заподлицо с краем гнезда.
Смена хлопчатобумажного шнура. Этот шнур,
служащий для уплотнения зазора между передней и верхней
крышками, заменяется без большого труда. Для замены старого
шнура новым—дно паза передней крышки очищается от клея и,
вновь смазывается столярным клеем. Затем в паз запрессовы-
вается при помощи деревянной оправки новый шнур, равно-
мерно выступающий (примерно на 0,3—0,4 мм}- по всей окруж-
ности паза.
Замена смазочного фильца масленки. Смена фильца
производится при условии, если происходит замена кольца шари-
коподшипника, в противном же случае—смазочный фильц про-
мывается бензином на месте.
Очистка фильцев от загрязнений, или замена их новыми, со-
провождается разборкой масленки. Для этого удаляется кер-
новка, удерживающая обойму в выточке передней крышки. За-
тем, нажимая отверткой на обойму, вынимают ее из гнезда
вместе с фильцами. Смотря по состоянию фильцев—или их про-
мывают, или заменяют новыми.
Фильцы, пропитанные турбинным маслом и слегка отжатые,
подвергаются сборке. Для этого их укладывают в гнездо перед-
ней крышки, закрывают обоймой и, раскернивая края гнезда,
в четырех местах, укрепляют обойму.
Ремонт ротора с автоматом
Замена внутреннего кольца переднего шари-
коподшипника. Съемка внутреннего кольца переднего шари-
коподшипника производится специальным приспособлением. Дл®
358.
съемки кольца зажимное кольцо съемника (приспособления)
отводится назад к рукоятке винта; затем съемник устанавливают
на кольцо шарикоподшипника так, чтобы внутренние закруглен-
ные края зажимных щечек вошли в скругленный паз (для ша-
риков) на наружной поверхности кольца шарикоподшипника.
После этого зажимное кольцо натуго надвигается на коническую
наружную поверхность щечек съемника, зажимая вплотную зах-
ваченное щечками кольцо подшипника. Затем вращением руко-
ятки винта съемника по часовой стрелке выпрессовывается
кольцо. При съемке необходимо избегать перекоса съемника и
резких движений.
Запрессовка нового внутреннего кольца производится с по-
мощью оправки легкими ударами молотка или ручным прессом.
Замена внутреннего кольца заднего шарико-
подшипника. Внутреннее кольцо заднего шарикоподшипника
снимается специальным приспособлением в той же последова-
тельности, как и внутреннее кольцо переднего шарикоподшип-
ника.
Запрессовка кольца производится на подставке (с отверстием),
в которую валик ротора упирается внутренним кольцом перед-
него шарикоподшипника. Запрессовывается кольцо при помощи
оправки и молотка или ручного пресса.
Замена малой шестерни. Съемка малой шестерни
производится специальным приспособлением. Съемник устана-
вливается на оси ротора так, чтобы острые края его захватных
скоб вошли в промежуток между торцом шестерни и ро-
тором.
Законтрив захватные скобы зажимной гайкой, повертывают
рукоятку упорного винта, конец которого, упираясь своей
латунной втулкой в ось ротора, снимает шестерню с оси ро-
тора.
При запрессовке новой шестерни в шпоночную канавку втулки
ротора вставляется шпонка; запрессовка производится на дере-
вянной подставке оправкой и молотком или с помощью ручного
пресса.
Ремонт корпуса автомата. При эксплоатации мото-
ров наблюдаются случаи расшатывания шпонки корпуса авто-
мата. В таких случаях необходимо снять корпус с валика, изго-
товить требуемую шпонку Вудруфа и вновь напрессовать корпус
на валик.
Устранение коррозии с поверхности ротора.
Устранение коррозии с поверхности ротора производится наж-
дачным полотном № ООО.
Удаление коррозии с полюсных наконечников ротора необхо-
димо производить очень тщательно, чтобы вместе с коррозией
не спять слоя металла, так как благодаря этому может увели-
читься зазор между полюсными башмаками и ротором и тем са-
мым ухудшится магнитная характеристика магнето.
3S9
Исправление резьбы передней оси ротора в случае, если она
забита, сводится к прогонке плашкой М 10X1 >5. Если ось ро-
тора погнута или сорвана ее резьба, ось необходимо заменить.
Ремонт центробежных грузов автомата, пружин и крепежных
деталей сводится к замене их на новые из запасных частей.
Ремонт трансформатора
Замена вывода низкого напряжения. Вывод низкого
напряжения заменяется в случае повреждения изоляции провода
и поломки наконечника. *
Для замены вывода необходимо на трансформаторе отогнуть
усик соединительной пластины, крепящий вывод за изоляцию;
затем отпаивают вывод от пластины и отгибают второй усик.
Заготовляют новый вывод из провода ЛПРГС сечением 1 мм*
длиной 112 ± 1 мм и обрезают с обоих концов изоляцию на
длине 5 мм. К одному концу провода припаивают наконечник;
другой конец провода припаивают к пластине и загибают малый
усик на оголенный конец провода. После припайки загибают
большой усик пластины на изоляцию провода.
Для магнето правого вращения вывод припаивают к пластине
с правой стороны, а для магнето левого вращения—с левой,
если смотреть на трансформатор со стороны соединительной
пластины.
Замена соединительной пластины. Для съемки
пластины, нуждающейся в замене, прежде всего отпаивают концы
первичгХ)й обмотки, конденсатора и вывода низкого напряжения,
затем сверлом d — 4 мм осторожно удаляют развальцованные
концы заклепок, крепящих пластину. Поставив трансформатор
щекой на деревянную подставку, бородком осторожно выкола-
чивают заклепки, сперва одну, а затем другую. После удале-
ния крепящих заклепок свободно снимают соединительную пла-
стину.
Установив на место новую пластину так, чтобы отверстия
в отштампованных ушках пластины совпали с отверстиями в ще-
ках трансформатора, вставляют в них заклепки и развальцовы-
вают их концы с внутренней стороны щек трансформатора.
Развальцовка производится на деревянной подставке.
Вслед за этим припаивают к соединительной пластине концы
первичной обмотки, конденсатора и вывода низкого напря-
жения.
Все операции должны проводиться чрезвычайно осторожно,
чтобы не повредить изоляции трансформатора и не расколоть
концов изоляционных щек. Пайку необходимо производить только
с канифолью. Применение кислоты не разрешается.
При неисправности или пробое изоляций обмоток или
конденсатора трансформатор магнето должен быть заменен
новым. 1
360
i
Ремонт бегунка
Очистка и шлифовка рабочего, пускового элек-
тродов и пускового кольца. Очистка и шлифовка элек-
тродов и пускового кольца от окиси и нагара производится стек-
лянной бумагой № ООО. Эти операции нужно выполнить осторожно,
снять только окись и нагар и не затрагивать медь электродов.
При этом, следует строго следить за тем, чтобы радиусы элек-
тродов оказались одинаковыми, а поверхность бегунка и элек-
тродов не имела заусенцев и царапин.
Рихтовка рабочего и пускового электродов.
При рихтовке рабочего или пускового электрода необходимо
осторожно захватить плоскогубцами электрод и гнуть его в про-
тивоположную сторону до тех пор пока он не станет в верти-
кальное положение.
В случае поломки, скалывания бегунка или поломки рабочего
и пускового электродов бегунок необходимо заменить новым.
Ремонт вывода высокого напряжения
Ремонт вывода высокого напряжения, имеющего дефекты, как-
то: поломку, погнутость, пробой и обгорание изоляции конца
вывода, сводится к замене его новым.
Ремонт распределительной крышки
Замена уголька. Съемка поврежденного уголька из гне-
зда распределителя производится щипцами; затем разводят по
диаметру крайний виток пружины нового уголька и ставят уго-
лек по месту в распределитель.
Замена контактных винтов. Дефектный контактный
винт вывинчивается отверткой из крышки распределителя и
заменяется новым.
Если резьба в распределительной крышке сорвана, необходимо
выточить винт и нарезать резьбу леркой 4 х 0,75; затем на-
резать резьбу в распределителе под винт метчиком 4 х 0,75
и ввернуть новый винт по месту в распределитель.
Ремонт задней крышки
Ремонт эксцентрика. Ремонт эксцентрика сводится
к замене шарикоподшипников, которые бывают двух групп.
При съемке необходимо запомнить порядок расположения шари-
коподшипников. Чтобы снять шарикоподшипники нужно осто-
рожно выбить валик распределителя со стороны большой (тек-
столитовой) шестерни и, нажав на пружинное кольцо, через
Отверстие на втулке эксцентрика легким ударом молотка по
оправке вытолкнуть шарикоподшипники из втулки.
361
При сборке пружинное кольцо вкладывается во втулку и со»
стороны резьбы запрессовывается шарикоподшипник первой?
группы до упора его в пружинное кольцо. Затем валик распре-
делителя запрессовывается до упора бортика во внутреннее
кольцо установленного шарикоподшипника.
Допустимый осевой люфт внутреннего кольца шарикопод-
шипника первой группы 0,03—0,06 мм.
Надев распорную шайбу, на другой конец валика распреде-
лителя напрессовывают шарикоподшипник второй группы; при
этом надо следить, чтобы не было перекосов наружного кольца
во втулке эксцентрика и внутреннего кольца шарикоподшипника
на валике.
Допустимый осевой люфт внутреннего кольца второй группы
шарикоподшипника 0,06—0,09 мм.
Радиальный люфт и биение валика распределителя проверя-
ется индикатором, зажав в тиски эксцентрик в деревянной оп-
равке.
Радиальный люфт валика распределяется—0,03 мм‘, биение—
0,04 мм.
Замена текстолитовой пластины. Для смены тек-
столитовой (предохранительной) пластины необходимо, уда-
лив развальцовку заклепок, крепящих пластину к задней
крышке, выбить заклепки из своих гнезд. Установив новую-
пластину, в ее отверстия вставляются две заклепки и осторожно
развальцовываются в задней крышке со стороны распредели-
теля.
Зачистка заусениц и царапин с центрирующей
заточки. Зачистка заусениц и царапин должна быть осторожно
выполнена шабером. Исправление резьбы заливочных гаек про-
изводится путем нарезки резьбы большего дйаметра с- индиви-
дуальным подгоном винта. Замена наружного кольца заднего
шарикоподшипника и ремонт масленки разобраны и описаны
выше.
Ремонт верхней крышки
Замена втулки клеммы выключения. Для смены
втулки необходимо сверлом d = 15 мм удалить края втулки,,
развальцованные с внутренней стороны верхней крышки, и лег-
ким ударом по бородку d = 13,5 мм вывести ее из гнезда. Затем
новая втулка вкладывается в гнездо верхней крышки и края ее
плотно развальцовываются с внутренней стороны. Операция эта
производится специальной оправкой.
Замена хлопчатобумажного шнура, служащего для уплотне-
ния зазора между верхней и задней крышками, производится-
аналогично тому, как это описано выше.
362
Ремонт экрана
Ремонт экрана сводится к исправлению или замене крепеж-
ных деталей.
Сборка магнето
Перед сборкой все узлы и детали следует тщательно промыть
бензином и высушить сжатым воздухом.
При сборке магнето необходимо следить за тем, чтобы в маг-
нето не попали посторонние предметы.
Если какая-нибудь деталь не входит в свое прежнее место
или неплотно прилегает к нему, не нужно применять усилий, так
как при этом легко испортить не только эту деталь, но и части,
соприкасающиеся с ней. Все детали магнето должны устанавли-
ваться на свои места достаточно свободно, за исключением-
прессовых посадок, и потому причина, очевидно, кроется либо в
неправильной установке этой детали или предыдущей, с ней
соприкасающейся, либо в попадании постороннего тела между
этими деталями. Необходимо отыскать причину неисправности,
устранить ее, и затем уже устанавливать деталь на свое место.
Сборку магнето необходимо производить в обратной после-
довательности разборке.
Правильность сборки магнето заключается не только в по-
следовательности установки деталей, но и в правильном их сое-
динении (по заводским меткам).
Особого внимания заслуживает сцепление большой шестерни
с малой шестерней, так как от правильного сцепления их зависит
работа магнето—величина вторичного напряжения и равномер-
ность распределения тока высокого напряжения по свечам.
При сцеплении шестерен необходимо соблюдать следующий,
порядок.
1. Ротор магнето поставить в нейтральное положение, т. е..
в такое положение, при котором магнитные силовые линии замы-
каются с одного полюса на другой через полюсные башмаки.
Проверить нейтральное положение ротора кроме магнето-
метра можно также отверткой. При нейтральном положении ро-
тора отвертка, установленная на полюсные башмаки, притяги-
ваться не будет.
2. Большая шестерня обычно (в магнето БСМ-12 и БСМ-14)
имеет две метки: одна с буквой П—для магнето правого вра-
щения, другая с буквой Л—для магнето левого вращения.
Если производится сборка магнето с правым вращением рото-
ра, то риску (метку) с буквой П нужно поставить так, чтобы
она стала против кромки в плоскости разъема корпуса магнето
(если смотреть со стороны привода).
Сборка магнето с ротором левого вращения производится
так же, но только при сцеплении шестерен необходимо ориен-
тироваться по риске с буквой Л, совмещая ее с кромкой пло-
скости разъема корпуса магнето.
363
Если при разборке снимался валик распределителя с эксцент-
риковой втулкой, то при сцеплении шестерен, необходимо отре-
гулировать зазор между зубцами.
Если эту втулку с помощью специального ключа проворачи-
вать, то большая шестерня будет перемещаться, изменяя зазор
между зубьями. Величина зазора между шестернями равна 0,5 мм
и определяется с помощью индикатора.
Примечание 1. Большая шестерня магнето БСМ-9 имеет только одну
метку (ориентир для сборки магнето), так как магнето БСМ-9 имеет одну сто-
рону вращения—лрвую. При сцеплении шестерен необходимо метку с буквой
JI поставить против кромки плоскости разъема корпуса магнето (слева со сто-
роны привода).
“4
Примечание 2. Если метки на большой шестерне не отмечены бук-
вами П и Л или трудно разобраться, то при сборке необходимо большую ше-
стерню поставить так, чтобы обе метки находились над плоскостью разъема
корпуса магнето, тогда правая метка со стороны привода служит ориентиром
.для сборки магнето правого вращения, а левая—для магнето левого вращения.
Регулировка и испытание магнето после ремонта
Установка абриса магнето БСМ. После окончания
сборки, перед испытанием, необходимо выполнить самую сложную
и ответственную операцию—установить абрис, необходимый для
правильной работы магнето.
Для этого следует выполнить следующее.
1. Установить магнето на абрисную плиту, направив конец вала
магнето на себя. Закрепить его на плите нажимными винтами;
при этом должны быть сняты верхняя крышка магнето, экран,
крышка распределителя и трансформатор.
’ 2. Установить градуированный диск на конус вала ротора и
затянуть его гайкой. Против делений диска укрепить указатель-
ную стрелку.
3. К контактам прерывателя включить последовательно лам-
почку с аккумулятором, для этого один провод соединить с су-
харем прерывателя, а другой с корпусом магнето—„массой".
Провернуть ротор магнето за диск; во время замыкания контак-
тов прерывателя лампочка должна загораться, а при размыка-
нии—гаснуть.
4. Установить ротор в нейтральное положение. При этом
риска на большой шестерне должна совпадать с плоскостью
разъема корпуса и верхней крышки магнето: для магнето левого
вращения—с левой стороны и для магнето правого вращения—
с правой (смотреть со стороны привода). Рабочая поверхность
пятки рычажка прерывателя должна находиться во впадине ку-
лачка, помеченной цифрой 1; лампочка при этом должна гореть.
5. Установить стрелку абрисной плиты против нулевого деле-
ния градуированного диска, укрепленного на роторе магнето.
6. Установить зазор контактов с помощью эксцентрика в пре-
делах 0,25—0,35 мм в таком положении, чтобы первая грань
364
кулачка своей наивысшей точкой касалась подушечки прерыва-
теля. Установив зазор в контактах, затянуть винты, крепящие
пластину неподвижного контакта.
7. Установить абрис. Абрис должен быть в пределах,,
указанных в табл. 18. Замер абриса производить при затянутых
винтах, крепящих основание пластины прерывателя. После уста-
новки абриса окончательно отрегулировать зазор контактов.
Примечание. Первоначальный подбор абриса производится в завод-
ских условиях, после чего обычно на задней крышке (со стороны прерывателя)
и на основании пластины прерывателя наносятся риски. Если при разборке
магнето производилась разборка прерывателя, то при сборке необходимо эти
риски совместить с помощью эксцентрика, расположенного у масленки.
Правила регулировки магнето БСМ указаны в таблице 24.
Таблица 24
Правила регулировки магнето БСМ
г Что нужно сделать
У магнето левого вращения У магнето правого вращения
Абрис больше, чем ука- зано в табл. 18 . . . Повернуть вправо основа- ние пластины прерывателя при помощи эксцентрика Повернуть влево основа- ние пластины прерыва- теля при помощи эксцен- трика
Абрис меньше, чем ука- зано в табл. 18 ... . Повернуть влево основа- ние пластины прерывателя при помощи эксцентрика Повернуть вправо осно- вание пластины прерыва- теля при помощи эксцен- трика
При установке абриса зазор контактов уменьшен на 0,05 мм Установить предварительно абрис на 1,5—2° меньше нормы, тогда после окончательной установки зазора контактов абрис и зазор будут нормальными
При установке абриса зазор контактов уве- личен на 0,05 мм . . Установить предварительно абрис на 1,5—2° больше нормы
Зазор контактов боль- ше 0,35 мм Приблизить пластину неподвижного контакта к ры- чажку прерывателя с помощью эксцентрика
Зазор контактов мень- ше 0,25 мм Удалить пластину неподвижного контакта от рычаж- ка прерывателя
Проверка работы автомата магнето БСМ. Про-
верку работы автомата магнето рекомендуется проводить в слег
дующем порядке -
1. Установить магнето на испытательный стенд (без экрана
крышки распределителя и верхней крышки), соединить его с, при-'
водом при помощи муфты и закрепить на плите или на фланце, в
зависимости от способа крепления магнето. При установке магнето
необходимо добиться соосности его с приводом стенда.
365
2. Соединить центральный контакт трансформатора проводом
-высокого напряжения с контактом вращающегося разрядника ус-
тановки (фиг. 194).
3. Включив электромотор, довести число оборотов близко
к началу работы автомата (табл. 18). При этом наблюдатель будет
видеть появление искры между вращающимся разрядником и
градуированным диском. Поворачивая диск за рукоятку, под-
вести нулевое деление его под искру. Вначале, при увеличении
оборотов магнето, момент зажигания не изменяется (автомат не
Фиг. 194. Стенд для испытания магнето
работает), тогда размыкание контактов прерывателя будет за-
ставать острие разрядника постоянно в одном положении и
искра будет проскакивать все время в одном и том же месте
на градуированном диске. Но с некоторого момента искра начи-
нает колебаться, стремясь сместиться по диску в противопо-
ложную сторону вращения ротора. Начальный момент смещения
искры будет началом работы автомата. Число оборотов в этот
момент должно быть в пределах, указанных в табл. 18.
4. Определив начало работы автрмата, переходят к опреде-
лению числа оборотов конца работы автомата. По мере увели-
чения оборотов искра начинает перемещаться по диску. При пе-
ремещении искры появляется так называемый „хвост искры", но
отсчет делениям следует вести по яркой и жирной точке искры.
.366
Обороты магнето необходимо увеличивать до тех пор, пока
искра не прекратит перемещения по градуированному диску.
5. Точно установить обороты ротора в момент прекращения
перемещения искры по градуированному диску. Число оборотов
ротора в конце работы автомата и предел изменения переста-
новки момента зажигания должны соответствовать данным, при-
веденным в табл. 18.
Если работа автомата не совпадает с его данными, приве-
денными в табл. 18, то его необходимо разобрать и отрегули-
ровать. Ненормальная работа автомата магнето вызывается либо
чрезмерной жесткостью пружин , либо их слабостью. Первая
причина ведет к более позднему (по отношению к нормальному),
началу и концу работы автомата, вторая—к более раннему на-
чалу и концу работы автомата. Обе причины ненормальной ра-
боты автомата устраняются подбором новых пружин.
Выше были изложены способы проверки начала и конца ра-
боты автомата. Между тем, при работе двигателя важна также
плавность (без рывков) изменения угла опережения в зависимо-
сти от числа оборотов мотора.
О плавности работы автомата можно судить по характеру
кривой a (где а—угол опережения автомата в градусах,
п—число оборотов ро-
тора в минуту), котр-
рая и является харак-
теристикой работы ав-
томата. Эта характе-
ристика снимается сле-
дующим образом.
Устанавливаются
обороты, соответству-
ющие началу работы
автомата. Медленно
увеличивают число
оборотов магнето до
тех пор, пока искра не
сместится на 5°, опре-
деляют число оборо-
тов магнето и наносят
на график.
Затем вновь увели-
Фиг. 195. Характеристика автомата опережения
чивают число оборо-
тов магнето до смещения искры еще на 5°, снова определяя
обороты. Испытание продолжается до конца работы автомата
с интервалами между замерами, равными 5°. Соединив получен-
ные точки на графике прямыми линиями, мы получим характе-
ристику автомата (фиг. 195).
Автомат должен давать одинаково плавное изменение угла
опережения как при возрастании, так и при убывании числа обо-
367
рот®в двигателя. Поэтому проверку работы автомата произво-
дят дважды: один раз в сторону повышения оборотов, от наг
чала работы автомата до конца—сплошная линия (фиг. 195) и
второй раз в сторону уменьшения оборотов, от конца работы
автомата до начала—пунктирная линия (фиг. 195).
Испытание магнето
После окончания сборки и регулировки, магнето испыты-
вается на стенде (фиг. 194).
Испытание магнето может быть кратковременным и дли-
тельным.
Кратковременному испытанию подвергаются магнето, про-
шедшие текущий ремонт без замены основных деталей.
Длительному испытанию подвергаются магнето, прошедшие
ремонт с заменой основных узлов и деталей.
Все испытания проводятся на трехэлектродном разряднике
с искровым промежутком между рабочими электродами, равным
7 мм, и между рабочим и ионизационным электродами 0,05 —
0,1 мм.
Кратковременное испытание. Испытание рекомен-
дуется проводить в следующем порядке.
1. Установить магнето на стенд; при установке магнето не-
обходимо добиться соосности его с приводом стенда.
2. Соединить при помощи проводов высокого напряжения
марки ПВЛ электроды распределителя с рабочими электродами
трехэлектродного разрядника. Провода соединяются по порядку
искрообразования.
3. Присоединить пусковой электрод крышки распределителе
к выводу высокого напряжения пускового магнето.
4. Включить рубильник электромотора стенда, предварительна
определив направление вращения ротора магнето.
Вращение магнето довести до 2500 — 3000 о^мин и стабили-
зировать магнето, произведя 5— 10 замыканий первичной обмотки
(провода клеммы выключения) на „массу" магнето. Продолжи-
тельность каждого замыкания 2—3 сек. При этом необходимо
убедиться прекращается ли искрообразование на разряднике при
каждом замыкании. Таким образом одновременно проверяют
исправность выключения магнето.
5. Установить минимальные обороты магнето согласно дан-
ным табл. 18. После установки на положенное число оборотов
наблюдают за бесперебойностью искрообразования на электро-
дах разрядника. Искра должна появляться на разряднике равно-
мерно, в порядке очередности искрообразования на распредели-
теле. При отсутствии перебоев в искрообразовании в течение
1 мин, магнето считается выдержавшим это испытание.
6. Довести обороты магнето до максимальных (табл. 18) и
в течение 1 мин следить за бесперебойностью искрообразова-
368
ния на разряднике. При отсутствии перебоев магнето считается
выдержавшим испытание на максимальном числе оборотов.
7. Проверить пусковую систему; установить скорость враще-
ния рабочего магнето в 150 об/мин. Вращением рукоятки пус-
кового магнето довести скорость вращения ротора последнего
до 700 об/мин (175 об/мин рукоятки). Наблюдать за бесперебой-
ностью искрообразования на трехэлектродном разряднике в те-
чение одной минуты. При этом испытании первичная обмотка
(клемма выключения) рабочего магнето должна быть замкнута
на „массу” (магнето выключено).
8. Проверить диапазон изменения угла опережения автомата,
для чего отключить один из проводов от трехэлектродного раз-
рядника и присоединить к контакту вращающегося разрядника.
Устанавливают скорость вращения магнето 500 — 600 об/мин
и замечают деление на градуированном диске, против которого
появляется искра. Потом постепенно увеличивают обороты маг-
нето до 2500 — 3000 об/мин и отсчитывают угол, на который пере-
местилась искра.
Число градусов (делений), на которое переместилась искра,
должно соответствовать числу градусов, выбитых па задней
крышке магнето (табл. 18). >
Затем проверяют работу автомата. Для этого сначала меняют
(до десяти раз с промежутками по 5—10 сек) скорость враще-
ния магнето от 300—400 об/мин, до 2000— 2500 об/мин, а потом
определяют начало и конец работы автомата (табл. 18).
9. Проверить магнето на шум шестерен и подшипников, для
чего снять экран вместе с крышкой распределителя и соединить
вывод высокого напряжения трансформатора с разрядником. От-
вести рычажок прерывателя от неподвижного контакта с тем,
чтобы устранить треск прерывателя и искровых разрядов.
Шум определяется на слух при скорости вращения магнето
3000 об/мин-, шум шестерен и подшипников должен быть равно-
мерным. После испытаний магнето подвергается обгонке. Если
в течение 15 минут при эксплоатационных оборотах и в тече-
ние 5 минут при максимальных оборотах в работе магнето не
обнаружится никаких дефектов, испытания считаются закон-
ченными.
Длительное испытание. Длительное испытание маг-
нето проводится в течение 1,5 часов; в эту норму времени вхо-
дит и время, необходимое для кратковременных испытаний. Маг-
нето работает на трехэлектродный разрядник с искровым про-
межутком между рабочими электродами в 7 мм-, скорость вра-
щения магнето должна составлять 75 — 80% от максимального
числа оборотов (табл. 18).
Магнето считается выдержавшим испытание, если в течение
1,5 часов не обнаружится никаких механических неисправностей,
не будет перебоев в искрообразовании и нагрев магнето не пре-
высит температуры окружающей среды на 40°—50°Ц.
24 Ваграмов и Стародубцев 360
С магнето, прошедшего испытания, отвинчивают три винта,
крепящие экран, и снимают его вместе с крышкой распреде-
лителя. Проверяют состояние контактов прерывателя и зазор
между ними; осматривают бегунок, крышку распределителя и
вывод высокого напряжения.
Данные испытаний и осмотра занести в формуляр магнето и
ремонтную карточку, составленную по образцу, приведенному
ниже.
Образец
Ремонтная карточка на рабочее магнето
1. Марка магнето типа, №___________________________________________
2. Дата снятия „ “_______________________________________________
3. Причина снятия__________________________________________________
. „ самолета
4. Снято с ------тип_______________________________________________
мотора *
серия, _________________________________________________________
5. На каком часу работы снят с начала эксплоатации
6. Причина и классификация дефекта (конструктивный, производственный)
7. Способ устранения дефекта__________________
8. Результат испытания________________________
Ремонт производил (фамилия)
» ‘ 194___г. х
Принял (фамилия), '194___г.
i
§ 53. Хранение магнето
Для предотвращения появления и развития коррозии на дета-
лях магнето, поступающих на хранение, требуется правильный
уход за магнето, причем обязательно выполнение следующих
требований.
1. Помещение для хранения магнето должно быть сухим,
чистым, иметь вентиляцию и отопление.
2. Колебания температуры не должны превышать 6° при годо-
вых колебаниях от +5° до +25° Ц. Для более высоких темпе-
ратур резкое колебание допускается в больших пределах.
3. Хранить магнето следует уложенными на стеллажах, без
упаковки. Для облегчения доступа к ним при периодических
осмотрах располагать магнето в один ярус.
4. Стеллажи для хранения магнето и запасных частей к ним
должны быть изготовлены из дерева с относительной влажностью
не более 18°/0, покрашены масляной краской или покрыты оли-
фой; нижняя полка стеллажа должна отстоять от пола не менее
370
чем на 0,5 м, весь стеллаж должен отстоять от стены также
не менее чем на 0,5 м.
5. Воспрещается хранить совместно с магнето химические
реактивы и легко испаряющиеся вещества, вызывающие коррозию
(кислоты, соли, щелочи, заряженные аккумуляторы и т. д.).
6. При длительном хранении металлические детали магнето
смазываются предохранительной смазкой. В качестве смазки при-
меняют для внутренних и наружных деталей, не защищенных
s от коррозии, нейтральный технический вазелин (ОСТ 3261-а)
с добавкой 10% парафина (ОСТ 3897) или церезина (ОСТ 6188).
Перед смазкой магнето масло необходимо подогревать до
70—75° Ц.
7. При хранении (консервации) покрываются смазкой сле-
дующие детали магнето типа БСМ: полюсы ротора, полюсные
«башмаки, сердечник трансформатора и его крепежные детали,
кулачок, пружины и рычажок прерывателя, винт сухаря, корон-
чатые гайки стяжных болтов и хвостовик валика ротора.
8. Перед установкой на мотор магнето должно быть раскон-
сервировано. Очистить от смазки нужно следующие детали маг-
нето: кулачок, пружины прерывателя, пружину рычажка преры-
вателя, винт сухаря, корончатые гайки стяжных болтов и хво-
стовик валика ротора.
Смазку удаляют замшей, смоченной в бензине (ОСТ 413),
затем протирают очищенные места сухой замшей до полного
удаления бензина.
После удаления смазки следует смазать пружину рычажка
прерывателя при помощи кисточки тонким слоем турбинного
масла марки Л (ОСТ 7958). При этом масло не должно попасть
на контакты прерывателя, которые необходимо также тщательно
протереть сухой замшей.
ГЛАВА XVI
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ЗАЖИГАНИЕ В РЕАКТИВНЫХ
ДВИГАТЕЛЯХ
•§ 54. Способы зажигания топлива в реактивных двигателях
Реактивные двигатели современных типов ЖРД, ТКВРД дают
тяговые усилия в результате реактивного действия газов, полу-
чающихся при сгорании двух компонент топлива. При этом
зажигание при нормальном рабочем режиме не требует примене-
ния специальных аппаратов зажигания. Нагретая и сжатая смесь
находится при условиях, когда давление и температура лежат
в области самовоспламенения. Простого соединения обеих горю-
чих компонент достаточно для горения.
24:
371
На некоторых типах ЖРД химической энергии, выделяющейся:
при соединении компонент топлива, бывает достаточно и для пуско-
вого зажигания. На таких двигателях специальная система зажи-
гания отсутствует. Однако, большинство реактивных двигателей
устроено так, что непрогретые компоненты горючего требуют
большой энергии воспламеняющего начала. Поэтому нужны
такие пусковые зажигательные приспособления, которые способны
были бы вызвать быстрое и надежное воспламенение смеси.
Первоначально для целей пускового зажигания применялись
наряду с высоковольтными искровыми системами и низковольт-
ные дуговые. Принцип работы последних состоял в том, что
в пространстве, куда подавалась смесь, зажигалась контактная
вольтова дуга между подвижными электродами.
Эти электроды сводились, затем разводились и давали начале»
низковольтной дуге с большим током и тепловой энергией.
После загорания смеси электроды автоматически прекращали
свое действие.
Однако, такая конструкция не нашла распространения по при-
чине сложности схемы и ненадежности в работе. Ненадежность!
в работе является следствием обгорания контактов дуги и по-
крытия их слоем нагара, препятствующего повторным зажиганиям.
Некоторое распространение получили низковольтные системы
зажигания, в которых воспламенение смеси происходит от нихро-
мовой или платиновой проволоки, накаливаемой током от бата-
реи аккумуляторов.
Наиболее распространенной системой зажигания на современ-
ных реактивных двигателях является высоковольтная искровая
система пускового зажигания. При этом для облегчения зажига-
ния смеси вначале используется пусковая бензиновая смесь^,
которая затем заменяется основными компонентами топлива.
Употребление для запала бензиновой смеси позволяет при-
менять для запуска реактивных двигателей почти такую же
аппаратуру как и для запуска поршневых двигателей, т. е. индук-
ционную пусковую катушку. Условия воспламене’ния смеси при,
запуске реактивного двигателя хуже, чем при запуске поршне-
вого. Воспламеняемая смесь в камере сгорания реактивного дви-
гателя имеет меньшее давление и, следовательно, меньшую тем-
пературу. Это отдаляет смесь от области самовоспламенения и
приводит к необходимости подавать для зажигания смеси боль-
шую энергию искр. В данном случае весьма полезно перевести
чисто искровой разряд в искродуговой, а чередующиеся
импульсы напряжения превратить в сплошную высоковольтную-
дугу. Такая возможность требует изучения влияния предыдущего
разряда на последующий. Проведение исследования систем зажи-
гания с этой точки зрения показало, что пусковые магнето были
бы непригодны в качестве пусковых систем реактивных двигате-
лей. Напротив пусковые катушки обладают благоприятными
нагрузочными характеристиками электрических цепей.
372
Ввиду более тяжелых условий, в которых пусковая катушка
работает при запуске реактивных двигателей, нужно более под-
робно представлять себе ее работу особенно в том случае, когда
вторичная цепь нагружена дуговым током. Ниже мы даем изло-
жение этих вопросов.
§ 55- Пусковая катушка
Пусковая катушка является в настоящее время очень распро-
страненным прибором пускового зажигания.
Простота устройства, безотказность в работе, большая частота
и мощность, подаваемые на свечу электрических импульсов, наряду
с малым весом и габаритами привели к тому, что пусковые катушки
в значительной степени вытеснили пусковые магнето
По идее работы пусковая катушка реактивных двигателей
представляет собою обычную катушку Румкорфа, однако, в техни-
ческом отношении она отличается некоторыми особенностями, поз-
воляющими иметь большую среднюю мощность на единицу веса и
'обеспечивать отсутствие помех радиоприему. Пусковая катушка
состоит обычно из прямого железного сердечника, набранного из
проволок, изолированных друг от друга слоем лака для уменьшения
токов Фуко. Поверх сердечника наматывается первичная катушка
из толстой медной изолированной проволоки диаметром 0,8—
1,0 мм. Вторичная об-
мотка наматывается
обычно тонким эмали-
рованным проводом
0,1—0,2 мм.
Первичная обмотка
содержит несколько сот
витков, вторичная —
порядка 12.000—15.000
витков. Вторичная об-
мотка тщательно изо-
лирована и намотана
способом, обеспечиваю-
щим наивысшую элек-
трическую прочность и
-—Пить первичного-----Путь вторичного
тона тона
Фиг. 196. Схема пусковой катушки
наименьшую, собствен-
ную емкость. Изоляция
обмоток улучшается у
большинства катушек
пропиткой трансформа-
торным маслом под вакуумом всех межвитковых промежутков.
‘Обязательной деталью схемы пусковой катушки является конден-
сатор, включаемый параллельно виткам первичной катушки или что
принципиально то же самое, параллельно прерывателю. Конденса-
тор монтируется компактно с обмотками и сердечником. Пружинный
373
прерыватель служит для прерывания тока в первичной цепи и обес -
печивает число размыканий до 1000 в секунду, при токе разрывам
3—4 ампера.
Вся система пусковой катушки обычно экранируется алюминие-
вым экраном. Принципиальная схема пусковой катушки изображена!
на фиг. 196.
Здесь К--прерыватель, Е—батарея аккумуляторов, э.д.с. ко-
торых Е, Z.J и Z.,—первичная и вторичная обмотки, коэфициенты
самоиндукции которых и L2, а сопротивления R} и R2, М—коэ-
фициент взаимной индукции катушек, Q—емкость конденсатора,
шунтирующего первичную цепь. Этот конденсатор может быть
также соединен параллельно контактам прерывателя. При размы-
кании контактов схемы будут Ь обоих случаях одинаковы с той
лишь разницей, что во втором случае конденсатор будет соеди-
нен не непосредственно, а через аккумуляторную батарею, оми-
ческое сопротивление которой ничтожно. С2—межвитковая емг
кость вторичной обмотки.
§ 56. Процессы в первичной цепи пусковой катушки
При работе пусковой катушки ток в первичной цепи изме-
няется в зависимости от электрических и магнитных параметров
цепей, напряжения питающей батареи и механических свойств
пружины вибрирующего якорька.
Рассмотрим работу первичной цепи, пренебрегая пока влия-
нием вторичной обмотки. )
Тогда, упрощая схему фиг. 196, обозначим через L индук-
тивность первичной катушки, через R ее сопротивление, а через
U напряжение батареи Е.
Коэфициент самоиндукции L будем считать постоянным.
Представим себе теперь, что, не меняя магнитных параметров-
катушки, мы постепенно и очень медленно увеличиваем силу то-
ка в цепи (например, путем увеличения напряжения U). Тогд»
сила притяжения между сердечником катушки и железным якорь-
ком будет нарастать, пока она не сделается равной натяжению-
пружины. При малейшем увеличении силы тока сверх этого пре-
дела произойдет размыкание цепи и ток быстро падает до нуля..
Назовем ток, при котором происходит размыкание прерывателя
К при бесконечно медленном возрастании первичного тока, то-
ком статического разрыва первичной цепи и обозначим его че-
рез Jo. Словами „бесконечно медленном” мы в данном опреде-
лении отказываемся от учета инерционных сил, которые, конечно,
неизбежно возникает в момент отрыва якорька. Если период,
собственных механических колебаний прерывателя мал по срав-
нению с периодом размыканий и замыканий цепи, то вышепри-
веденное статическое определение тока разрыва будет соответ-
ствовать и определению тока разрыва при нормальной работе
прерывателя. В противном случае ток разрыва при нормальной
374
работе будет больше чем Jo. Назовем его динамическим значе-
нием тока разрыва первичной цепи и обозначим через i(}.
Всегда имеет место неравенство
/0 > •Аз-
Это вызывается в основном двумя причинами: инерцией якорька
прерывателя и залипанием контактов якорька.
Последняя причина вызывается распылением контактов при
их работе и загрязнениями. При нормальной работе зажигатель-
ных катушек /0 не более чем на 10% превышает ./0.
Рассмотрим теперь работу схемы фиг. 196, считая, что ток
разрыва есть i0.
При замкнутых контактах первичной цепи закон Кирхгофа
можно записать так *
L^- + iR=U. (16.1)
Начальные условия этого уравнения дают
(16.2)
откуда сила тока определится соотношением
где
гj / —— t\
i = 1— е L , (16.3)
\ j
^ — Т есть постоянная времени контура; вводя ее в (16.3),
получим
Ч(
R\
t
1-е т
(16.4)
I
Если бы батарея была включена неограниченно долго, то ток
достиг бы некоторого предельного установившегося значения
определяемого из (16.4) при t — oo
| too~ R
и само соотношение (16.4) может быть переписано тогда так:
i-i^l—e т). (16.5)
Ток /со есть максимально возможное при данном напряжении
батареи значение силы тока в первичной цепи катушки.
375
1
Если /меньше тока разрыва z^, то размыкание контактов
прерывателя вообще невозможно и условием работы катушки
является неравенство
При этом минимальное напряжение батареи, при котором катуш-
ка еще может давать размыкания, определится из соотношения
j _; __ ^min
J0 — loo — ц >
откуда
Umin—
Минимальное напряжение, при котором происходят разрывы це-
пи катушки, равно произведению статического тока разрыва на
омическое сопротивление катушки.
Таким образом, напряжение питающей батареи при работе ка-
тушки должно удовлетворять условию:
Рассмотрим работу первичной цепи катушки в нормальном
режиме, т.е. когда
Существенными вопросами эксплоатации пусковой катушки яв-
ляется зависимость числа прерываний и, следовательно, и числа
искр в секунду от напряжения батареи, а также зависимость
силы тока и потребной мощности от U.
§ 57. Число искр в секунду, даваемое пусковой катушкой
Каждое прерывание первичной цепи катушки приводит к ко-
лебательному процессу и возникновению импульса вторичного
напряжения, приводящему к пробою искровых, промежутков.
Поэтому число искр в секунду равно числу прерываний якорька.
Если время между двумя прерывателями есть т, то число искр в
секунду будет
1
V = — .
т
Время т равно сумме времен замкнутого и разомкнутого состоя-
ния контактов
где т, время замкнутого, а время разомкнутого состояния кон-
тактов. »
376
Время разомкнутого состояния контактов определяется перио-
дом собственных йЬлебаний якорька и скоростью исчезновения
тока в обмотках катушки.
Оба эти процесса идут с большой Скоростью, а поэтому для
обычных катушек при разомкнутой вторичной цепи можно с до-
статочной точностью считать
Время найдется из соотношения (16.4), если г положить равным
току разрыва
*о =
— е 1
(16.7)
откуда
— "
1 -
Время замкнутого состояния контактов будет
--Г1
"i-rinZ7_Zo/?’
(16.8)
откуда число искр при разомкнутой вторичной цепи равно:
1
V = —
ч
_ 1 _
“' , и
Пп U — i0R
(16.9)
Для получения большого числа искр нужно время т, сделать
возможно меньшим, для этого
и
и»ит1я
Ъ «Т.
В этом случае, разлагая в (16.7) экспоненциальный член в ряд,
будем иметь.
= — 1 + (т) ~ 21(т) + 31( г) ] (16.9а)
Ограничиваясь двумя членами разложения, будем име^ь прибли-
женное соотношение:
i
0 R Т ’
откуда J
v — V ~ R k
377
или
U
Zt0
(16.10)-
Таким образом, при достаточном напряжении батареи U и не-
изменной величине t0 частота искр прямо пропорциональна на-
пряжению и обратно пропорциональна коэфициенту самоиндук-
ции.
Следует заметить, что величиной тока разрыва нельзя регу-
лировать частоту искр, так как величина импульса напряжения
вторичной обмотки находится в прямой зависимости от тока
разрыва, поэтому, изменяя ток разрыва, мы будем изменять и
вторичное напряжение, что, понятно, недопустимо.
§ 58. Средний ток в первичнбй цепи пусковой катушки
Для оценки потребления тока катушкой существенны не мгно-
венные значения, определяемые формулами (16.4) и (16.5), а сред-
нее значение тока, потребляемое катушкой, т. е. как раз та ве-
личина, которую можно замерить амперметром постоянного
тока.
Принимая попрежнему предположение, что и что
-1 = ^, получим для значения среднего тока величину, усреднен-
ную за период, путем интегрирования за время т,выражения-
116.4) и деления результата на т.
и, следовательно,
: U ( 1 £ ^0 \ У_ ( 1 _^0 \
ep~R\ ' и) R\l \ и)'
(16.11>
378
Определяя т, из (16.8), получим:
• — U /
tcp ~ R
____Rip
u\nrr^.-D I
U—ipRj
Таким образом, зависимость тока от напряжения для первичной
цепи не прямолинейна. В общем случае ни для среднего, ни для
эффективного значения силы тока не выполняется закон Ома.
Вид зависимости тока от напряжения выражается довольно
сложной зависимостью (16.12).
Для обычного режима работы пусковых катушек, когда
-^)>_>г0 при увеличении напряжения ток не только не возра-
К
стает, но, напротив, заметно падает. Динамическое сопротивление
контура, определяемое как обычно соотношением
R -dU
(16.12>
в этом случае отрицательно: /?d<0.
§ 59. Работа пусковой катушки при разомкнутой вторичной
цепи (холостой ход)
Рассмотрим холостой ход, т. е. такой режим пусковой катуш-
ки, когда вторичная обмотка разомкнута. В этом случае вторич-
ная и первичная обмотки представляют два колебательных кон-
тура, взаимно связанные индуктивной связью.
При этом и в первичной и во вторичной обмотках будут су-
ществовать электрические токи, затухающие во времени. Харак-
тер затухания и периоды обеих составляющих электрических
колебаний определяются параметрами LvLitCvCt и М.
Для успешной работы катушки необходимо так подобрать
значения этих постоянных, чтобы обе составляющие двойного
колебания давали во вторичной катушке сложение максимумов
напряжения в первой половине периода более медленного из ко-
лебаний.
Такая настройка контуров может быть осуществлена подбо-
ром емкости конденсатора С\. В этом, собственно, и состоит
роль емкости, включаемой в первичную цепь. Первоначально
считалось, что роль конденсатора С\ в индукционных катушках
сводилась к гашению дуги, возникающей между контактами пер-
вичной цепи в момент размыкания. Однако, в результате много-
численных экспериментальных исследований, выполненных Тей-
лор-Джонсом, было показано, что роль первичного конденсатора
заключается главным образом в своеобразной настройке конту-
ров, а не только в гашении дуги в зазоре прерывателя. Перейдем
379
к количественному описанию явлений, считая коэфициенты Llt La;
М; Clt С2; R2 постоянными величинами.
При размыкании контактов первичной цепи конденсатор не-
сет на себе полное напряжение батареи Е, а ток в первичной
катушке равен току размыкания первичной цепи i0. Во вторич-
ной цепи в момент О емкость С2 не имеет заряда.
Уравнения обеих цепей после размыкания будут
+ + = £ (16.13)
CLL СЕ £
+Л1^-+^ + ^г-0. (16.14)
CEL CEL
h-cty. (16.15)
Введя новую переменную их~ — Е, получим уравнения для
переходных процессов в обеих цепях
ЦС, d^- +мс2 +R1Cd-^+ux = Q. (16.16)
£2С2 +R2C2 ^-+«2 = 0. (16.17)
•Определяя из (16.17) и подставляя его в (16.16), продифе-
.ренцированное дважды по t, будем иметь:
(£,£2-Л12)+ J“-s(£1/?2+/?1£2)+ ^(^-+1;-+^^) +
+ ^(сг+с)+&=0- (16'18)
Решение этого уравнения может быть выполнено в каждом
частном случае численным способом. В результате получится за-
висимость вторичного напряжения от всех параметров ка^шки.
Однако Тейлор-Джонсом и другими исследователями показано,
что для вычисления собственных частот и амплитуд колебаний
можно воспользоваться уравнением (16.18) в упрощенной форме.
Пренебрегая омическими потерями, получим уравнение, дающее
незатухающие колебания в обмотках катушки:
(е;+ £)+&=° над
r1 = r2 = 0.
380
1
Пренебрежение сопротивлениями приведет к значительным ошиб-
кам, если рассматривать процессы в обмотках за время, охваты-
вающее много периодов. Однако, нас интересует подъем напря-
жения, соответствующий лишь первому максимуму, так как имен-
но он приводит к пробою промежутков в свече и к зажиганию
смеси в цилиндре. Это происходит в первой половине большего
из периодов колебаний, соответствующих решению (16.19), т.е.
за время ~ 10—4 сек.
За такое время потери энергии на омических сопротивлениях
малы и решения (16.19) практически совпадают с решением (16.18).
Решение (16.19) будем искать в виде
иа = A,eXlt 4- А2еХг'+ А3еХз*+ А4еХ4*, (16.20)
где х, определяются, как корни характеристического уравнения
(Л£2 — ЛН)х4+(^ + + тЛ-=0-
Таким образом, математическая сторона дела такая же, как для
магнето. Поэтому, опуская подробные решения, мы заметим толь-
ко, что так же, как^ в магнето, максимальное напряжение после
разрыва первичной цепи будет пропорционально току разрыва
(16.22)
Напряжение вторичной цепи будет функцией времени
U2 = io/(O, (16.23).
где /(/)—функция, зависящая от параметров цепей и для разомк-
нутой внешней обмотки имеющая колебательный характер.
§ 60. Рабочий режим пусковой системы
При работе пусковой катушки на внешнюю нагрузку в рабо-
чем режиме, т.е. когда катушка замкнута искродуговым разря-
дом между электродами свечи, разряд вторичного напряжения
из процесса колебательного переходит в апериодический так же,
как это имеет место и в магнето. В этом случае к моменту но-
вого замыкания якорька прерывателя процессы не кончатся и
влияние предыдущего разряда на последующий будет иметь место.
Ток первичной цепи при питании катушки от аккумуляторной
батареи всегда имеет одну направленность; величина тока раз-
рыва определится формулой
*о = #(1-е £ Y (16.24}
где Е—напряжение батареи, R—общее сопротивление первичной
цепи, L—индуктивность первичной цепи, т—время замкнутого,
состояния контактов.
Формула (16.24) относится к тому случаю, когда первичный
ток в момент t = 0 отсутствует.
Если вторичная цепь магнето замкнута искродуговым разря-
дом, то схема будет работать, проходя этапы, рассмотренные в
главе VII для вторичной цепи магнето.
При этом к моменту замыкания контактов прерывателя во
вторичной обмотке существует магнитный поток, который инду-
ктирует в первичной обмотке ток
ДЧ = ^0. ' (16.25)
Пропорциональность между током разрыва первичной цепи в
предыдущем разряде и приращением тока разрыва в последую-
щем разряде будет сохранена по тем же самым соображениям,
что и в случае, рассмотренном в VIII главе. Однако, так как
первичный ток сохраняет при всех замыканиях свое направле-
ние, то Д^ будет увеличивать значение тока разрыва. В резуль-
тате, для последовательности разрядов будем иметь соотноше-
ния
.(2) . .. . ., „
»о = *о+Дч = *о(1+9
= го+ Д*з — (1 +«(1 +$)) = г0(1 +S + B2)
(16.26)
zo —+ — i)—г0 (1+ ?+-..+S")
и для установившегося случая получим
QO
(i\ — 1 У
vo/oo — 'о — 1 _________*
(16.27)
Величина с зависит от оборотов, увеличиваясь с повышением п.
Как указывалось в § 34, при высоких оборотах где k коэ-
фициент связи первичного и вторичного контуров.
Вейлу (16.27) при нагруженной вторичной цепи индукцион-
ной катушки ток разрыва первичной цепи может значительно
возрасти по сравнению с током разрыва для холостого xojip.
Такое увеличение можно характеризовать отношением устано-
вившегося тока разрыва нагруженной катушки к току разрыва
при холостом ходе на тех же оборотах
Go)oo = 1 > j (16.28)
»о 1— $
Поведение индукционной катушки с питанием первичной цепи
от батареи несколько напоминает работу трансформатора пере-
менного тока. Увеличение нагрузки вторичной цепи приводит к
382
увеличению первичного тока и забираемой мощности. В магнето,
как было показано, картина обратная. Увеличение нагрузки при-
водит к понижению первичного тока и мощности системы. В
этом отношении пусковые катушки выгодно отличаются от пус-
ковых систем с магнето. Поэтому для пускового зажигания сме-
сей, условия воспламенения которых неблагоприятны, как это
имеет место при запуске реактивных двигателей, вовсе не при-
меняются пусковые магнето.
В заключение остается заметить, что вся рассмотренная тео-
рия пусковых систем высоковольтного зажигания реактивных
двигателей полностью относится и к системам зажигания порш-
невых двигателей.
§ 61. Схема и устройство пусковых приборов
зажигания реактивных двигателей
Высоковольтные приборы зажигания реактивных двигателей
по принципу работы почти не отличаются от аналогичных при-
боров поршневых двигателей. Однако в отношении электричес-
кой схемы обычно имеется заметная разница.
Запуск реактивных двигателей не связан с особыми требова-
ниями к синхронизации или к распределению подачи искр. По-
этому на таких двигателях система распределения обычно от-
сутствует. Зажигание на реактивных двигателях осуществляется,
как правило, от нескольких свечей, причем желательно, чтобы
все свечи работали одновременно.
Параллельное соединение свечей недопустимо, так как при
этом всегда будет пробиваться только одна свеча, обладающая
наименьшим пробивным потенциалом. Поэтому часто применяют
последовательное соединение по две свечи. Вторичную обмотку
пусковой катушки делают с двумя выводами, т. е. оба конца
вторичной цепи изолируют от массы. Начало вторичной обмотки
подают на центральный электрод одной свечи, конец ее соеди-
няют с центральным электродом другой свечи.
Цепь замыкается через два искровых промежутка и массу.
Отличительной особенностью системы зажигания некоторых
реактивных двигателей является наличие пускового зажигания
у пускового бензинового мотора, встроенного в реактивный
двигатель. Система зажигания этого, обычно одноцилиндрового
движка, не отличается от системы зажигания поршневых двига-
телей. Ниже приводятся электрические схемы и конструктивные
детали зажигания некоторых реактивных двигателей иностранных
фирм.
Двигатели с запуском пусковой катушкой
Для иллюстрации системы зажигания от пусковых высоко-
вольтных катушек рассмотрим зажигание на двигателе ЮМО-004 В.
Этот двигатель снабжался системой пускового высоковольт-
ного зажигания, схема которого приведена на фиг. 197.
383
4 52311
384
Система зажигания состоит из двух пусковых катушек, распо-
ложенных в металлических коробках 2, свечей 3, 4 и 5, прово-
дов высокого и низкого напряжения и кнопки включения кату-
шек зажигания 15.
В двигателе ЮМО-004В, как и во всех газотурбинных двига-
телях, мощность, развиваемая турбиной, должна быть достаточно
большой, так как она должна обеспечить необходимую произво-
дительность компрессора. Поэтому при запуске вал турбины
приходится вращать до достижения скорости порядка 2500 об/мин.
Весь процесс запуска занимает 15 — 20 сек.
Фиг. 198. Схема расположения агрегатов на двигателе ЮМО-004:
1—бак с горючим; 2—подкачивающие электробензопомпы; 3— пожарный кран;
4—главный фильтр горючего; 5—топливная помпа; 6—регулятор числа оборо-
тов; 7-двойной клапан; 8— топливный кольцевой коллектор; 9— форсунка;
10—камера сгорания; 11—трубка для передачи пламени; 12—бак для горю-
чего пускового мотора; 13—топливный фильтр пускового мотора; 14—пуско-
вой мотор; 15—бак для пускового горючего-воспламенителя; 16—электропомпа
(пускового горючего-воспламенителя); 17— фильтр; 18— управление пожарным
краном; 19—сектор управления газом; 20—выключатель запуска; 21—кнопка
включения для замера числа оборотов турбины но малой шкале тахометра;
22— электрокнопка для запуска двигателя; 23—зажигания (катушки); 24—экра-
нированная проводка зажигания; 25—свеча зажигания
»
Для сообщения необходимой скорости вращения на двигателе
установлен специальный высокооборотный двухцилиндровый
двухтактный бензиновый пусковой мотор, снабженный электро-
стартером 6. Система зажигания этого бензинового движка бата-
рейная, от катушки с прерывательным и распределительным
устройствами.
Катушки зажигания 23 (фиг. 198) располагаются на кольце-
вом кожухе двигателя. Высокое напряжение подается высоко-
вольтными экранированными проводами на свечи 25. Свечи рас-
полагаются через одну камеру сгорания в трех из шести.
25 Ваграмов и Стародубцев
Е85
Одновременно с подачей в форсунки пускового топлива, ко-
торым служит смесь бензина с авиационным маслом, вклю-
Фиг. 199. Комплект системы зажигания двигателя ЮМО-004:
1—пусковые бобины; 2—свеча; 3—герметичные угольники; 4—экранирован-
ные провода
чаются пусковые катушки. В камерах сгорания, имеющих свечи,
происходит воспламенение топлива, и пламя через специальные
Фиг. 200. Свеча реактивного двигателя в разо-
бранном виде с угольником и экранированным
проводом
ча двигателя IA2:
1—сердечник централь-
ного электродатР—кон-
тактная головка; 3—кор -
пус свечи
трубы перебрасывается в камеры, неимеющие свечей. Когда
все камеры начинают работать воспламеняется основное топливо,
а пусковая аппаратура выключается.
386
На фиг. 199 приведен внешний вид элементов системы зажи-
ания. Каждая пусковая катушка обладает двумя вторичными
обмотками. Ток в первичной цепи прерывается при помощи виб-
ратора. Напряжение питания 24 вольта, ток разрыва первичной
цепи 5 ампер, частота размыкания 160 периодов в секунду. Напря-
жение, развиваемое пусковыми катушками во вторичной цепи,
около 10000 вольт. Потребное напряжение свечей составляет
при нормальных атмосферных условиях около 6500 вольт.
На двигателе применяется свеча с керамическим изолятором,
изображенная на фиг. 200. Боковым электродом свечи служит
цилиндрическая втулка, впрессованная в корпус свечи. Зазор
свечи составляет около 3 мм.
Некоторое снижение эрозии свечей достигается путем умень-
шения тока разряда посредством омического сопротивления
в 2000 ом, включенного последовательно с центральным элек-
тродом. Это сопротивление вмонтировано в токопроводящую
втулку угольника свечи 3 (фиг. 199).
Аналогичные схемы запуска применяются на двигателях
фирмы Дженерал-Электрик JA2, J16, TG180 (США). Пусковые
катушки двигателя JA2 не отличаются от применяемых на пор-
шневых двигателях. Они имеют один высоковольтный вывод, ко-
торый присоединяется к центральному электроду свечи. Всего
на двигателе JA2 установлено 2 свечи в двух камерах сгорания
из десяти. В остальные камеры пламя подается по трубчатым
пламепроводам. Свеча в этом двигателе 'имеет несколько спе-
цифичный вид. Она изображена на фиг. 201. Свеча не экра-
нирована, и сердечник 1 проходит в керамическом изоляторе и
имеет фигурную часть 2 для присоединения неэкранированного
наконечника. Кор-
пус 3 уплотнен с
изолятором с по-
мощью двух шайб и
ниппеля способом
обычным для кера-
мических свечей
поршневых двигате-
лей. Межэлектрод-
ный зазор применен
около 2 мм. Это
дает разряды необ-
ходимой мощности
и обеспечивает до-
статочную устойчи-
вость свечи по отношению к засорению зазора нагаром.
На фиг. 202 показан способ монтажа свечи в камере сгора-
ния. Свеча расположена в наружной рубашке А и стенке камеры
В таким образом, что воздух, нагнетаемый в камеру, омывает
корпус Б свечи и интенсивно его охлаждает. Такую конструк-
Фиг. 202. Схема расположения свечи в камере сго-
рания двигателя IA2:
А—наружная рубашка камеры сгорания; Б—свеча;
В—стенка камеры
25*
387
цию следует считать удачной, так как охлаждение несомненно
облегчает работу свечей.
Такая же система запуска с небольшими видоизменениями!
применяется и на английском двигателе Роллс-Ройс ,Нин“.
Фиг» 203. Электрическая схема запуска двигателя Роллс-Ройс „Нин*
Электрическая схема запуска приведена на фиг. '203 с необ-
ходимыми пояснениями. В качестве пусковых катушек здесь ис-
7|— вспомогательная
форсунка;
2 —^электромагнит-
ный клапан;
3 —'свеча
Фиг. 204.
Пусковой агрегат-
воспламенитель дви-
гателя „Нин*
пользуются обычные катушки системы зажигания поршневых дви-
гателей. Надежность зажигания смеси в этой конструкции до-
стигается применением пускового агрегата фиг. 204, который
состоит из вспомогательной форсунки 1, управляемой электро-
магнитным клапаном 2, и свечи искрового действия 3. Действие
агрегата сводится к следующему: вал двигателя раскручивается
электростартером, одновременно приводится в действие электро-
магнитный клапан и открывается доступ топлива к распылителю
вспомогательной форсунки. Струя топлива из вспомагательной
форсунки воспламеняется от искры свечи в полости пускового
агрегата, после этого воспламенение передается основному топ-
ливу, выходящему из рабочей форсунки. Весь процесс запуска
занимает 30 секунд, после чего пусковой агрегат автоматически
•отключается с помощью реле времени.
Реактивные двигатели с запуском от магнето
Описанная система зажигания от пусковой катушки является
в настоящее время доминирующей, но не единственной. На со-
временных еще не вполне совершенных реактивных двигателях
возможны перебои и отказы зажигания в полете. При некоторых
особенностях конструкции форсунок и других элементов реак-
тивного двигателя опасность подобного рода неприятностей
сильно возрастает. В этом случае конструкторы иногда стремятся
выправить положение применением непрерывно действующей
системы зажигания. Для непрерывной работы вибраторы мало
пригодны из-за перегрева, обгорания контактов прерывателя и
.других причин. В этом случае полезно применить систему зажи-
гания от магнето высокого напряжения.
Характерный пример подобного типа зажигания представляет
собой система зажигания двигателя Хейнкель-Хирт-008.
На этом двигателе установлено магнето Бош. Магнето крепится
на фланце и приводится во вращение от вала двигателя через
редуктор. Магнето представляет собою 2-искровую модель обыч-
ного типа, рассчитанную для 4-цилиндрового поршневого авиа-
ционного мотора. Наличие в этой конструкции распределителя
позволяет подавать искры на две свечи двигателя. То обстоя-
тельство, что искры подаются несинхронно, конечно, не играет
роли.
В самом начале запуска из-за малой частоты искр от магнето
и небольшой их мощности приходится применять запуск от виб-
.ратора через трансформатор рабочего магнето. В таком варианте
-система зажигания реактивного двигателя мало отличается от си-
стемы зажигания поршневого авиационного двигателя и описана
•выше. Отличием системы зажигания в этом случае от системы
.поршневого двигателя является отсутствие распределительного
устройства.
389
Двигатели с запуском накальными свечами
Значительно реже встречается в настоящее время система зажи-
гания с накальными свечами. В таких системах свеча представляет
собою конструкцию, состоящую из изолятора и накаливаемого-
элемента в виде проволоки, нагреваемой током низкого напря-
жения до температуры 800—950°Ц. Достоинством такой системы
является простота, низкое рабочее напряжение ~ 24 в, питание’
постоянным током и, следовательно, полное отсутствие помех
радиоприему. Этим, собственно, ограничивается удобство кон-
струкции.
К недостаткам следует отнести большую мощность, расхо-
дуемую от батареи, подверженность свечей эрозии, недолговеч-
ность всей системы и главное меньшую надежность зажигания
по сравнению с искровой системой.
Малую распространенность подобного типа пускового зажи-
гания следует все же приписать не столько принципиальному
превосходству искровой системы, сколько недостаточной изучен-
ности этого способа зажигания. В то время, как элементы искро-
вых схем пускового зажигания могут быть почти без изменений
перенесены с поршневых двигателей на реактивные, накальную-
систему зажигания для реактивных двигателей нужно разраба-
тывать заново.
Выкпюч.
----— ^ВыкПЮ Ч._
Фиг. 205. Характеристики работы пуско-
вой аппаратуры двигателя „Дервент*.
5 10 /5 го 25 30 35
Секунды после нажатия кнопки •
Холостой ход
6000 об/мин
Условные обозначения
---- Обороты
----Ток 6 свечах
----Давление топлива/
—— Напряжение
стартера
Номинален иапря.
ние f —
Низкое напр/щ.
Примером применения накальной системы служит английский
двигатель Роллс-Ройс „Дервент".
В этом двигателе система зажигания включается одновре-
менно с включением электростартера. Примерно через 15 секунд
двигатель набирает необходи-
мые обороты, а накальные эле-
менты свеяей нагреваются до
температуры, достаточной для
воспламенения топлива. Весь,
пусковой процесс на этом дви-
гателе автоматизирован и про-
должается около 30 секунд.
На фиг. 205 приведены гра-
фики, иллюстрирующие режим,
работы пусковой системы. По-
сле открытия топливного кра-
на пусковая система приводит-
ся в дейс^ие нажатием кноп-
ки стартера. При этом реле
включения замыкает цепь то-
ка электростартера, мотора топливной помпы и системы 'зажи-
гания. Первоначально ток ограничивается балластным сопротив-
лением, но через 5 секунд этот балласт автоматически отклю-
чается, и напряжение на клеммах потребителей тока возрастает
до 18—24 вольт.
390
После тога как двигатель начал работать и развил скорость
,000—6000 о^мин электростартер разгружается, ток в нем па-
дает, и минимальное реле отключает всю систему зажигания.
*'оворя об общей тенденции развития системы зажигания реак-
—Г
30 ампер
•Общие Выкл
Пуск кноп
/Микро бык
У по Врос кр
Вык запуска В Воздухе
Воз
Зем
| Выключить при
Упробубке системы
1 А^ом
Фиг. 206. Электрическая схема запуска двигателя „Дервент”
Кобз op
бобине
тивных двигателей следует все-таки еще раз заметить, что
искровое зажигание успешно вытесняет другие типы. Характерно,
что на двигателе „Дервент", первоначально использовавшем на-
кальные свечи, в дальнейшем была поставлена искровая система,
схема которой изображена на фиг. 206.
Сравнение систем зажигания в реактивных и в поршневых
двигателях показывает, что задачи, стоящие перед техникой при-
боров зажигания реактивных двигателей, проще как в смысле
широты требований, так и в отношении жесткости условий их
эксплоатации.
Не подлежит сомнению, что работа исследователей и кон-
структоров приведет в самый короткий срок к созданию аппара-
туры зажигания, отвечающей всем требованиям реактивных дви-
гателей.
Невидимому, этой системой останется искровое зажигание
от высоковольтных зажигательных свечей, питаемых специаль-
ными индукционными катушками.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Основные неисправности системы зажигания в эксплоита ни и
Неисправности системы зажигания в эксплоатации весьма разнообразны;
они вызывают отказ в работе мотора, невозможность запуска, перебои в ра-
боте двигателя, тряску его и т. д. Определение причины неисправной ра-
боты мотора усложняется тем, что отказы или перебои в работе могут быть
вызваны неисправной работой системы карбюрации, газораспределения и т.д.,
системы зажигания, применяемые на авиационных двигателях, весьма разно-
образны; поэтому дать полный перечень возможных дефектов и способов их
определения в виде систематизированной таблицы, обнимающей все случаи,
невозможно.
Наиболее характерные признаки, по которым можно судить о неисправ-
ности системы зажигания, и методы Их устранения следующие (см. таблицу,
стр. 393).
392
М№
Неисправ- ность в ра- боте мотора Причина неис- правности Способ определения причин неисправности Способ устранения
Мотор не за- а) Пусковая а) Подвести оголенный а) Проверить
пускается катушка или пусковое маг- нето не дают искрообразова- ния б) Рабочие магнето не ют искрообра- зования в) Между элек- тродами све- чей не проска- кивает искра г г) Рабочие маг- конец провода высоко- го напряжения от пус- кового прибора к мас- се мотора и держать этот конец на расстоя- нии 5—7 мм от поверх- ности мотора. Вклю- чить пусковую катуш- ку или вращать пуско- вое магнето. Если ис- кра непрерывная и силь- ная, пусковая система исправна Если искры нет, или искра слабая— пусковая система неис- правна. б) Во время запуска мотор дает вспышку при работе пусковой системы и перестает давать вспышки при прекращении работы пусковых приспособле- ний в) Вывернуть свечи и осмотреть их г) Проверить установку присоединение проводов к пуско- вым устройствам, нет ли перекры- тия на массу. Дать хорошие контак- ты. Если это не помогает, отпра- вить пусковые приборы в ре- монтную мастер- скую б) Проверить чи- стоту контактов прерывателя маг- нето и в случае загрязнения—про- чистить их. Про- верить зазор меж- ду контактами. От- регулировать за- зор в пределах 0,25—0,35 мм (БСМ). Проверить нет ли замыкания прово- дов, идущих к клемме выключе- ния, иа массу. За- мыкание устра- нить в) При обнару- жении масла на электродах, на ко- нусе изолятора или в экранах све- чей промыть свечи чистым бензином и просушить г) См. главу XV
нето установ- лены непра- вильно магнето § 51
893
uu i№j\[
Неисправ-
ность в ра-
боте мотора
Причина неис-
правности
Способ определения
причин неисправности
Способ
устранения
2. 3. Перебои в ра- боте отдельно- го или несколь- ких цилиндров, неравномерный ход и тряска мотора Большой пере- пад оборотов при переклю- чении магнето а) Рабочее магнето дает перебои б) Пробой в проводах вы- сокого напря- жения. Нет контакта в ко- лодках распре- делителя в) Свечи дают перебои а) Неправиль- но установле- ны магнето б) Свечи дают перебои а) Провернуть колен- чатый вал. При этом обязательно выключить зажигание. Проверить равномерность размы- кания контактов пре- рывателя б) Проверить с помо- щью пускового прибо- ра зажигание мотора, для чего присоединить провод высокого напря- жения к электроду(кон- такту) распределителя, а контактное устройст- во свечи соответствую- щего цилиндра подвес- ти к массе мотора и держать этот конец на расстоянии 5—7 мм от поверхности мотора. При пробитом провод- нике слышен ’треск— разряд на экранировку. Искры нет, следователь- но, где-то нет контакта или есть замыкание на массу в) Вывернуть свечи и осмотреть их а) Проверить установку магнето. См. главу XV ? . § 51 w я* рЧ'"’ б) Вывернуть свечи и проверить их на искро- образование под давле- нием а) В случае не- равномерного’раз- мыкания контак- тов прерывател» магнето снять и отправить в ре- монтную^мастер- скую б) При плохой искре провод за- менить. Если про- вода перепутаны,, соединить их пра- вильно V в) При загрязне- нии свечей, нали- чии нагара или отложении на изо- ляторе—свечи про- чистить, промыть в чистом бензине, просушить. Про- верить зазоры между электрода- ми. Установить нх в пределах 0,3—- 0,4 мм а) При неправиль- ной установке магнето устано- вить его заново.» б) см. главу ПУ § 15
394
Причина неис- правности Способ определения причин неисправности Способ устранения
1 №№ пн Неисправность в работе мо- тора
4. Мотор детони- рует в полете, слышны дето- национные стуки а) Чрезмерное опережение за- жигания б) Срезало на- резку регули- ровочного вин- та н втулки приводной муфты а) Проверить установку зажигания б) Осмотреть муфту а) Установить правильное опе- режение зажига- ния б) Сменить при- водную муфту
5. Мотор пере- гревается б) Слишком позднее зажи- гание а) Проверить установку магнето б) См. главу XV § 51
6. 1 4 Мотор не вы- ключается а) Неисправны проводники от переключателя к рабочим маг- нето б) Оборвался проводник, иду- щий от перек- лючателя на массу мотора в) Неисправен переключатель а) Просмотреть провод- ники, нх соединения б) Проверить присое- динение провода в) Осмотреть переклю-’ чатель а) Сменить про- вода Устранить де- фект в) Заменить пе- реключатель
Приведенный перечень неисправностей н способы их устранения не ис-
черпывают возможные в практике случаи. Более серьезные повреждения-
магнето, имеющие место в эксплоатации, неустранимы простейшими средст-
вами, они требуют обычно специальных знаний н соответствующей аппаратуры
для своего устранения и часто даже для обнаружения. Магнето и другие эле-
менты системы зажигания, не дающие благоприятных результатов при поверках
указанными способами, необходимо отправить в ремонт в мастерские или на
завод.
Ниже приведен перечень неисправностей магнето, которые можно устра-
нить (а иногда и обнаружить) только на заводе.
1. Пробита изоляция распределителя между соседними контактами или на
массу; это ведет к полной остановке мотора или к перебоям.
2. Пробита изоляция бегунка на массу. Пуск и работа мотора при этом
соверн нно невозможны.
3. Обрыв первичной или вторичной обмоткн трансформатора. Работа мотора
невозможна.
4. Пробит или накоротко замкнут конденса.ор. Работа мотора невозможна.
5. Размагнитился постоянный магнит. Сильное размагничивание ведет
к невозможности запуска и работы мотора.
6. Сюда же надо отнести все механические поломки магнето, которые
требуют в большинстве случаев полной разборки квалифицированным мастером.
395с
ЛИТЕРАТУРА
1. Кулебакин В. С., Авиационные магнето высокого напряжения, Гос-
издат, 1921.
2. К у л е б а к и н В. С., Магнето, Техническая энциклопедия, т. 12.
3. К у л е б а к и н В. С., Свечи зажигательные, Техническая Энциклопе-
дия, т. 20.
4. К у л е б а к и и В. С., Об устранении мешающего действия системы
зажигания. Научно-техническое приложение № 3 к журналу „Вестник Воз-
душного Флота*, 1924.
5. Рубин Б. И., Электрооборудование авиа-автоустановок, выпуск I, Ака-
демия. им Дзержинского, 1932.
6. Галкин Ю. М., Автотракторное электрооборудование, часть II, Зажи-
гание, Машгиз, 1938.
7. Фрллов С. П., Электрическое зажигание в авиационных двигателях.
Академия им. Жуковского,-1938.
8. Кулагин И. И., Теория авиационных двигателей легкого топлива,
ЛКВВИА, 1946.
9. М а с л е н н и к о в М. М. и Рудзский, Общий курс авиационных
двигателей легкого топлива, ОНТИ, 1938.
10. Иткин С. Г., Уменьшение эрозии электродов авиационных свечей,
труды ВВА им. Жуковского, 1944, т. 2.
11. С т а р о д у б ц е в С. В., Исследование электрических характеристик
приборов зажигания, 2-я научно-техническая конференция ЛКВВИА, 1943.
12. Стародубцев С. В., Электрические свойства нагара авиационных
свечей. Труды ЛЬВА выпуск 6, 1944 г.
13. Костенко И. П., Методика регулировки рядных моторов в полевых
условиях, Военное издательство, 1944.
14. Комиссарчик Н. А, Работа авиационного магнето в высотных
условиях, Оборонгиз, 1943.
15. Т ю р ч и б а ш П., С к у р и д и н А. и II л го г и н М., Электрооборудова-
ние авиационных моторов, Аэрофлот, 1940.
16. СкуридинА. иПлюгин М., Авиационное магнето БСМ, Аэрофлот,
1942.
17. Новиков М. П., Электрооборудование авиационных моторов, Обо
ронгиз, 1939.
18. Смушке вич В. Н., Системы зажигания реактивных двигателей.
Обзорный бюллетень авиамоторостроення, ЦИАМ, № 6, 1947.
19. Максимов Н. Г., Авиационные свечн, Обзорный бюллетень авиа-
моторостроения ЦИАМ, Ай 5, 1947.
20. Гальперин Н. И., Запуск газотурбинных двигателей, Обзорный
бюллетень авиамоторостроения, ЦИАМ, № 1947.
21. Комиссарчик Н. А., Лабораторные испытания системы зажигания
авиационного двигателя. Труды ЦИАМ № 104, издательство Бюро Новой Тех-
ники, 1946.
22. С к у р и д и и А. А., Технические условия на ремонт авиационных
запальных свечей, Аэрофлот, 1946.
23. Краткая инструкция по обслуживанию магнето типов БСМ н их мо-
дификаций (3-е издание), Оборонгиз, 1944.
396
24. К омиссарчик Н. А., Исследование работы магнето в высотных ус-
ловиях, Труды ЦИАМ, № 45, 1943.
25. Смирнов В. И., Экранирование электрооборудования и металлиза-
ция самолета, ТВФ, № 11,1945.
26. Бердичевский П. Е., Наддув системы зажигания авиационных мо-
торов, ТВФ, № 12, 1945.
27. Иностранная техника, Авиационный мотор Роллс-Ройс „Гриффен" 65,
ТВФ, Ns 7, 1946.
28. Фридман, Сплавы для электродов свечей зажигания авиационных
моторов, ТВФ, № 11,1935.
29. Быковский А. С.,'Руководство по эксплоатации, уходу и теку-
щему ремонту запальных авиационных свечей, Оборонгиз, 1941.
30. Ваграмов С. Е. и 3 в е р е в И. И., Руководство к лабораторным
работам по курсу зажигания в авиационных двигателях, ЛВВА, 1942.
31. Пол те в Н. В., Дополнительный искровой промежуток в системе
зажигания, „Вестник ВАММ", 1934.
32. Чуваев С. Н., Аналитические методы исследования рабочего про-
цесса магнето, Электричество, № 7, 1938; № 3, 1939.
33. Туманов Р. Б., Исследование потенциала искрообразования на
электродах свечи, Электричество, № 3, 1939.
34. С е н и л о в Г. К., К расчету магнето. Электричество, № 3, 1937.
35. Морган Д., Принципы зажигания, Машгиз, 1947.
36. Т е й л о р-Д ж о н с. Теория индукционной катушки, ОНТИ, 1935.
37. Пик у, Постоянные магниты, ОНТИ, 1931.
38. Инструкция по сдвоенному магнето Сцинтилла типа D. F., Амторг, 1942.
39. В ai rsto G. Е., Some factors controlling the development of electrical
ignition of aero engines, „I. R. A. S.“, №350, 1940.
40. Beal A. Z., Ceramic spark plugs re-enter aviation, Preprint to the An-
nual Meeting of the SAE Detroit", 15—1, 1940.
41. Watson, E. A., journal Inst, Automobile Engineers, 1928.
42. Roberts I. R., Heat and Thermodynamics (Blackie 8 Son), 1940.
43. Paterson S., Phil., Mag,, Ser. 7, Vol. 30, 1940.
44. P aterson S„ Phil Mag.. Ser. 7, Vol. 28, 1939.
45. Bone W. A. and Townend DTA, Flame and Combustion in Gases
(Longmans Green & Co), 1927.
46. С о w a r d H. F. and I о n e s G. W., U. S. Dept, of Commerce, Bureau
of Mines. Bulletin 279.
47. Coward H. F. and Wheeler R. V., Safety in Mines Reseaich Boartf
Paper№ 53.
48. Thomson L, Phil Mag., Vol. 5, 1928.
ОГЛАВЛЕНИЕ
введение........................................................ 3
Глава I. Зажигание в авиационных двигателях
§ 1. Требования, предъявляемые авиационными двигателями к элемен-
там системы зажигания........................................... 6
§ 2. Порядок работы цилиндров авиационных двигателей............ 7
§ 3. Опережение зажигания ... ........................... 20
Глава II. Физические процессы, определяющие работу
системы зажигания
§ 4. Воспламенение смеси в цилиндре.......................... 29
§ 5. Тепловая теория воспламенения............................. 30
§ 6. Цепная теория............................................ 32
§ 7. Искусственное воспламенение электрической искрой ......... 37
. § 8. Факторы, определяющие потенциал зажигания................ 40
Глава III. Авиационные зажигательные свечи
§ 9. Требования, предъявляемые к зажигательным свечам ........ 60
§ 10. Тепловая характеристика свечи ............................ 62
§ 11. Конструкции и характеристики свечей....................... 75
§ 12. Конструкции свечей со слюдяными изоляторами............... 82
§ 13. Конструкции свечей с керамическими изоляторами............ 88
§ 14. Иностранные авиационные свечи ....................... . 91
§ 15. Испытание свечей.......................................... 95
§ 16. Элементы высоковольтной цепи .... .................... 102
. Глава IV. Эксплоатация свечей на двигателе
§ 17. Монтаж свечей на двигателе............................... 104
§ 18. Эксплоатация свечей и уход за ними....................... 106
§ 19. Ремонт свечей . . ....................................... 108
§ 20. Ремонт коллекторов системы зажигания. ...;.. •........... 114
Глава V. Общие характеристики магнето высокого напряжения
§ 21. Принцип работы и основные типы магнето................... 118
§ 22. Передаточное число'от двигателя к магнето................ 127
§ 23. Абрис магнето.......................................... 128
§ 24. Регулировка опережения зажигания магнето......... ...... 130
398
Глава VI. Магнитная система магнето
135
§ 25. Материалы для изготовления постоянных магнитов в м.......
§ 26. Магнитная цепь магнето.............................
Глава VII. Теория работы первичной цепи
. . 145
§ 27. Цепь с постоянной индуктивностью ..... - • • •• й
§ 28. Применение метода приближении к расчету тока в р
цепи магнето.............................................. ‘ * iki
§ 29. Численный метод интегрирования уравнении первичной це . .
§ 30. Особенности электрических характеристик магнето в области вь
СОК ИХ оборотов................................................. |(,|
§ 31. Переходные процессы при холостом ходе............
Глава VIII. Теория работы высокооборотного магнето
на искровую нагрузку
§ 32. Вторичное напряжение магнето при отсутствии нагрузки .... 188
§ 33. Процессы в цепях магнето при работе на искровую нагрузку . . . 194
§ 34. Влияние вторичной цепи на первичную..................... 209
Глава IX. Искродуговые разряды в распределителе и
авиационной свече и их влияние на работу магнето t
§ 35. Разряд в распределителей.................................. 213
§ 36. Оценка сопротивления искродугового разряда в распределителе
магнето...............*.................'........................ 219
•§ 37. Искродуговой разряд между электродами авиационной свечи . . . 222
Глава X. Дополнительные элементы во вторичной цепи,
улучшающие работу магнето на высоких оборотах
38. Дополнительное сопротивление во вторичной Цепи........... 223
§ 39. Применение конденсатора во вторичной цепи магнето......... 227
§ 40. Дополнительный искровой промежуток во вторичной цепи . . . 232
§ 41. Зажигание с применением индукционной катушки, питаемой не-
регулируемым генератором постоянного тока....................... 234
Глава XI. Конструкции авиационных магнето
§ 42. Отечественные авиационные магнето........................ 239
§ 43. Иностранные авиационные магнето........• 262
Глава XII. Работа системы зажигания в высотных условиях
§ 44. Высотность системы зажигания............................. 288
I л а в а XIII. Экранировка системы зажигания
§ 45. Возникновение высокочастотных колебаний, обусловливающих по-
мехи радиоприему........................................... . 299
§ 46. Экранирование системы зажигания................. '. 301
399
Глава XIV. Дополнительные элементы системы зажигания
§ 47. Пусковые системы зажигания .....................
§ 48. Переключатели.................................' ’ ’
§ 49. Муфты сцепления.................................
§ 50. Приводы магнето...............................1 "
307
316
322
325.
Глава XV. Эксплоатации магнето
§ 1. Установка магнето на двигатель (общие замечания)........... 32&
§ 52. Ремонт рабочих магнето типа БСМ..........................
§ 53. Хранение магнето.......................................' дур.
Глава XVI. Электрическое зажигание в реактивных двигателях
§ 54. Способы зажигания топлива в реактивных двигателях........... 371
§ 55. Пусковая катушка . ........................................ 373
§ 56. Процессы в первичной цепи пусковой катушки.................. 374
§ 57. Число искр в секунду, даваемое пусковой катушкой............ 376
§ 58. Средний ток в первичной цепи пусковой катушки............... 37“
§ 59. Работа пусковой катушки при разомкнутой вторичной цепи
(холостой ход).................................................... 376
§ 60. Рабочий режим пусковой системы............................ 381
§ 61. Схема и устройство пусковых приборов зажигания реактивных
двигателей........................................................ 383
Приложения..........................-............................. 392
Замеченные опечатки:
Строка
Напечатано
Должно быть i
81 14 сверху фиг. 49а
81 17 сверху фиг. 496
90 6 сверху АП-142
97 18 сверху АС-170; ЭС-ЭХ и др.
108 18 снизу АС-180, ЭС-ЭХ и цр
Г. / д/ \Л1
167 ф-ла (7 61) г«= 1 ~ г-i-?*- j j
фиг. 496
фиг. 49а
АК 142
ЭС-ЭХ и др.
ЭС-ЭХ и др.
nht
170 ф-ла (7.64) La> “ •’ J da 0
269 Таблица 19 6,3
Ваграмов id Стародубцев
0,3