Работа системы зажигания: виды, устройство и принцип работы

Работа системы зажигания инжекторного двигателя

Система зажигания служит для поджигания смеси в определенный период, вследствие чего начинается процесс сгорания. От нормальной работы системы зажигания зависит мощность двигателя, содержание вредных веществ в отработавших газах, а также топливная экономичность.

Процесс воспламенения топливовоздушной смеси

Когда поршень сжимает топливовоздушную смесь, давление в камере сгорания достигает 20-40 бар, а температура смеси 400 — 600°С. Но чтобы смесь загорелась, т.е. произошел бы процесс горения этого недостаточно и нужно на нее воздействовать. Для этого служит искра, которая возникает между центральным и боковым электродами свечи зажигания. Но если искровой заряд будет маломощным, то возгорание может и не произойти.

Чтобы смесь поджигалась нужен очень мощный разряд. К примеру, для стехиометрической смеси он составляет 0.2 мДж, а для ‘бедной’ или ‘богатой’ смеси он должен быть равным 3. 0 мДж. Необходимо, чтобы около искры находилось оптимальное количество топливовоздушной смеси. Именно это количество и поджигает всю оставшуюся смесь в цилиндре, а дальше начинается процесс сгорания топлива.

В системе зажигания автомобиля присутствует катушка зажигания, которая накапливает энергию и передает ее на свечу зажигания для возникновения напряжения. Особенность катушки зажигания состоит в том, что напряжение, которая она создает, намного превышает величину пробоя в зазоре свечи зажигания. Катушки зажигания способны накапливать энергию в районе 60 — 120 мДж и обеспечивают напряжение равное 25 — 40 кВ.

Условия для качественного горения топлива:

• Достаточная продолжительность искрового разряда,
• Оптимальное распыление топливовоздушной смеси,
• Однородность топливовоздушной смеси,
• Стехиометрический состав топливовоздушной смеси.

На процесс горения также влияет величина искрового разряда между электродами свечи зажигания. Увеличение зазора способствует увеличению длины искры, что приводит к более лучшему процессу сгорания топлива. Величину зазора в свечи зажигания надо выставлять согласно данным производителя мотора.

Угол опережения зажигания (УОЗ). Что это такое?

Три миллисекунды — именно столько проходит между моментом начала воспламенения смеси и ее полным сгоранием.

При повышении частоты вращения коленвала время сгорания остается постоянным, но средняя скорость перемещения поршня возрастает. Это ведет к тому, что когда поршень отходит от ВМТ, сгорание смеси произойдет в большем объеме и давление газов на поршень уменьшиться. Из-за этого упадет мощность двигателя.

Кроме того, при одной и той же частоте вращения коленвала с увеличением нагрузки на двигатель момент воспламенения должен наступать позже. Это объясняется тем, что увеличивается количество горючей смеси, поступающей в цилиндры, и одновременно уменьшается количество примешиваемых к ней остаточных отработавших газов, вследствие чего повышается скорость сгорания. Искра должна возникнуть в тот момент, когда давление сгорания при разных рабочих режимах будет наиболее оптимальным.

Это вызывает необходимость воспламенять рабочую смесь с опережением (до прихода поршня к ВМТ) с таким расчетом, чтобы смесь полностью сгорела к моменту перехода поршнем ВМТ.

Момент зажигания принято определять по положению коленчатого вала относительно ВМТ и обозначать его в градусах до ВМТ. Этот угол называют углом опережения зажигания (УОЗ). Сдвиг момента зажигания в сторону ВМТ считается поздним (УОЗ уменьшается), а сдвиг от ВМТ — ранним (УОЗ увеличивается). Чем выше частота вращения коленвала, тем более ранним должен быть угол опережения зажигания.

Момент зажигания является важным показателем в работе двигателя. От него зависит экономичность мотора, максимальная мощность и содержание вредных веществ в выхлопных газах.

В инжекторных моторах система самостоятельно рассчитывает угол опережения зажигания в зависимости от работы мотора в определенный период. Угол опережения зажигания определяется на основании скорости вращения коленвала, режима работы мотора и нагрузки на двигатель. На основании этих данных система управления двигателем подбирает оптимальный УОЗ.

Детонация двигателя. Что это такое?

Детонация — это непредсказуемые взрыв в моторе, который происходит в неположенное время и может загубить двигатель. Детонация возникает при высокой степени сжатия двигателя и носит опасный характер для мотора. Детонация бывает из-за самопроизвольного сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания.

Детонация свидетельствует о том, что момент зажигания очень ранний. Вследствие могут пострадать детали двигателя из-за повышенной температуры и давления паров. В первую очередь страдают поршни, прокладка головки цилиндров и головка в зоне клапанов. Детонация может приводить к ремонту двигателя.

Детонация мотора можно возникать:

• При большой нагрузки на двигатель и повышенных (близким к критическим) оборотов коленчатого вала.
• При разгоне. Она слышна как металлический звон и стуки в двигателе (‘стучат пальчики’). Она бывает при повышенной нагрузке, но при малых оборотах мотора. Именно она считается как самая опасная детонация, т.к. ее вовсе не слышно из-за повышенного шума мотора на больших оборотах.
• Из-за конструкции двигателя, а также от плохого топлива.

Принцип работы системы зажигания — auto-grupp.ru

КАТАЛОГИ:

Катушка зажигания

Свечи зажигания

Высоковольтные провода

---

Вы эксплуатируете свой автомобиль, однако задумывались ли когда-либо о том, как работает система зажигания? Хотя в этих системах мало что изменилось с момента изобретения, они схожи, несмотря на разные модели автомобилей. Читайте ниже, чтобы узнать об основах системы вашего автомобиля.

Цель

У системы зажигания автомобиля есть одна основная цель – зажигать бензин. Чтобы сделать это, необходимо провести электричество от аккумуляторной батареи, преобразовать его в мощную искру, а искра должна подаваться в определённое время для каждого цилиндра.

Внутреннее сгорание

В автомобиле бензин используется, чтобы привести его в движение. Перемешиваясь с воздухом, бензин подаётся под давлением в камеру сгорания, затем воспламеняется. Эта сила толкает поршень, который приводит в движение колеса машины. Возвращаясь назад, поршень выдавливает выхлопные газы, освобождая камеру для новой порции легковоспламеняющейся смеси.

Двигатель внутреннего сгорания требует, чтобы смесь зажглась в нужный момент, когда поршень находится в верхней мёртвой точке. Бензин воспламеняется только тогда, когда зажигание выставлено правильно.

Катушка зажигания

Катушка зажигания автомобиля берет электричество аккумуляторной батареи и использует его, чтобы создать искру. Эта искра имеет достаточную силу тока, чтобы зажечь бензин. Катушка зажигания имеет две обмотки: первичную и вторичную. Первичная обмотка принимает на себя маленький ток, который затем передаётся во вторичную обмотку. Во вторичной обмотке сила тока возрастает, затем передаётся на распределитель.

Прерыватель-распределитель

Воспламенение в каждом цилиндре двигателя должно произойти в нужный момент. Прерыватель-распределитель выполняет эту задачу. Он приводится во вращение при помощи шестерни распределительного или промежуточного вала двигателя. Вращающийся бегунок поочерёдно замыкает контакты от центрального провода и проводами свечей каждого цилиндра. Крышка и бегунок прерывателя-распределителя ответственны за регулирование скорости подачи искры.
Большинство этих частей обычно заменяется во время сбоя работы двигателя, так как даже маленькие неисправности могут привести к серьезным проблемам.

Другое

Большинство систем зажигания имеет такой принцип работы, как описано выше. Но в некоторых более современных системах зажигания вообще не используется прерыватель-распределитель. Вместо него установлены одна или несколько высоковольтных стационарных катушек зажигания, которыми управляет компьютерная микросхема.

Это имеет два основных преимущества. Во-первых, применяется меньше движущихся и трущихся деталей, и это требует меньшего количества обслуживания и замены. Во-вторых, это позволяет настроить более точную синхронизацию, что положительно влияет на расход топлива двигателя.

Что такое система зажигания? — Типы, детали и работа

Что такое система зажигания?

Система зажигания генерирует искру или нагревает электрод до высокой температуры для воспламенения топливно-воздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием, жидкотопливных и газовых котлах, ракетных двигателях и т. д.

Самое широкое применение для Двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием используются в бензиновых дорожных транспортных средствах, таких как автомобили и мотоциклы.

Дизельные двигатели с воспламенением от сжатия воспламеняют топливно-воздушную смесь за счет тепла сжатия и не нуждаются в искре. У них обычно есть свечи накаливания, которые предварительно нагревают камеру сгорания, чтобы она могла запускаться в холодную погоду. В других двигателях для воспламенения может использоваться пламя или нагретая трубка. Хотя это было обычным явлением на очень ранних двигателях, сейчас это редкость.

Первым электрическим искровым зажиганием, вероятно, был игрушечный электрический пистолет Алессандро Вольта 1780-х годов. Зигфрид Маркус запатентовал свое «Электрическое устройство зажигания для газовых двигателей» 7 октября 1884 года.

Типы системы зажигания

Типы системы зажигания:

• Обычная система зажигания.
• Системы зажигания без распределителя.
• Электронные системы зажигания.

1. Обычная система зажигания.

Система зажигания автомобиля разделена на две электрические цепи: первичную и вторичную.

Первичная цепь находится под низким напряжением. Эта схема работает только от батареи и управляется точками останова и выключателем зажигания. При включении ключа зажигания ток низкого напряжения протекает от аккумулятора через первичные обмотки катушки зажигания, через точки разрыва и обратно к аккумулятору. Этот поток тока вызывает формирование магнитного поля вокруг катушки.

Вторичная цепь состоит из вторичных обмоток в катушке, линии высокого напряжения между коллектором и катушкой (обычно называемой проводом катушки) на внешних коллекторах катушки, крышки распределителя, ротора распределителя, свечи зажигания провода и свечи зажигания.

При вращении двигателя кулачок распределительного вала вращается до тех пор, пока верхняя точка кулачка не приведет к внезапному разделению точек останова. Сразу же при разомкнутых (отключенных) точках прекращается протекание тока через первичные обмотки катушки зажигания. Это приводит к разрушению магнитного поля вокруг катушки.

Конденсатор поглощает энергию и предотвращает возникновение дуги между точками при каждом открытии. Этот конденсатор также помогает при быстром пробое магнитного поля.

2. Системы зажигания без распределителя

Системы зажигания без распределителя основаны на внутреннем компьютере автомобиля, а не на распределителе. У вас есть несколько катушек зажигания, либо одна катушка на две свечи зажигания, либо одна катушка на свечу зажигания.

Компьютерная система автомобиля использует датчики двигателя для управления электронным блоком управления и подачи команды катушкам зажигания на зажигание свечей зажигания.

Сильно отличается от обычных и электронных – катушки устанавливаются непосредственно на свечи зажигания, нет проводов свечей зажигания, а система является электронной.

Второй тип системы зажигания — безраспределительное зажигание. Свечи зажигания зажигаются непосредственно от катушек. Управление свечами зажигания контролируется модулем зажигания и компьютером двигателя. Система зажигания без распределителя может иметь одну катушку на цилиндр или одну катушку на каждую пару цилиндров.

Отсутствие дилера дает несколько преимуществ:

• Нет регулировки времени.
• Без крышки распределителя и ротора.
• Нет изнашиваемых движущихся частей.
• Нет распределителя, который может накапливать влагу и вызывать проблемы при запуске.
• Нет распределителя для привода, что снижает сопротивление двигателя.

3. Что такое электронная система зажигания?

Электронная система зажигания представляет собой тип системы зажигания, в которой используется электронная схема, обычно состоящая из транзисторов, управляемых датчиками, для генерации электронных импульсов, которые, в свою очередь, генерируют. Лучшая искра, которая может сжигать даже бедную смесь и обеспечивает лучшую экономичность и более низкий уровень выбросов.

В двигателе внутреннего сгорания сгорание представляет собой непрерывный цикл и происходит тысячи раз в минуту, поэтому требуется эффективный и точный источник воспламенения. Идея искрового зажигания пришла из электрического игрушечного пистолета, который использовал электрическую искру для воспламенения смеси водорода и воздуха, чтобы выстрелить в пробку.

Потребность в увеличении пробега, снижении выбросов и большей надежности привела к разработке электронной системы зажигания.

В этой системе по-прежнему есть распределитель, но точки прерывания заменены на приемную катушку, а также имеется электронный модуль управления зажиганием.

Parts of

Electronic Ignition System

The parts of the Electronic ignition system are:

• Battery
• Ignition Switch
• Electronic Ignition Module
• Ignition Coil
• Armature
• Distributor
• Spark Plug

1. Аккумулятор

Аккумуляторная свинцово-кислотная батарея используется для обеспечения электрической энергией воспламенения в цилиндре. Эта батарея заряжается динамо-машиной, приводимой в действие двигателем.

2.

Выключатель зажигания

Один конец аккумулятора заземляется, а другой конец (положительный полюс) подключается к первичной обмотке катушки зажигания через замок зажигания. Этот переключатель (ключ) используется для включения и выключения системы зажигания.

3.

Электронный модуль управления

Электронный модуль обнаруживает сигнал, генерируемый катушкой датчика, и останавливает протекание тока из первичной цепи. Цепь таймера в модуле зажигания включается, и ток течет обратно в цепь, когда напряжение не генерируется.

4.

Арматура

Контакты размыкания аккумуляторной системы зажигания заменены якорем. Когда зубец якоря подходит к приемной катушке, генерируется сигнал напряжения. Модуль электроники обнаруживает сигнал, генерируемый катушкой датчика, и останавливает протекание тока из первичной цепи.

5.

Катушка зажигания

Катушка зажигания является источником энергии зажигания. Его функция состоит в том, чтобы увеличить низкое напряжение до высокого напряжения, чтобы вызвать электрическую искру в свече зажигания.

Катушка зажигания состоит из магнитного сердечника из мягкого железа и двух изолированных токопроводящих катушек, известных как первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка состоит из 200-300 витков, оба конца которых подключены к внешним клеммам.

Вторичная обмотка состоит из 21 000 витков, один конец которой подсоединен к высоковольтному проводу, идущему к распределителю, а другой конец подсоединен к первичной обмотке.

6.

Распределитель

Распределитель предназначен для распределения импульсов зажигания на отдельные свечи зажигания в правильном порядке относительно порядка зажигания.

Состоит из ротора посередине и металлического электрода по окружности. Эти металлические электроды напрямую подключены к свечам зажигания и также известны как жгуты зажигания.

Вторичная обмотка катушки зажигания соединена с ротором этого распределителя, который приводится в движение распределительным валом. Когда ротор вращается, он передает ток высокого напряжения на жгут зажигания, который затем подает эти токи высокого напряжения на свечи зажигания.

7.

Свечи зажигания

Является выходной частью всей системы зажигания, отвечающей за образование искры в цилиндре двигателя.

Состоит из 2-х электродов, один из которых присоединен к токоведущим проводам высокого напряжения, а другой заземлен. Разность потенциалов между этими электродами ионизирует зазор между ними, в результате чего возникает искра, воспламеняющая горючую смесь.

Работа электронной системы зажигания

Часто задаваемые вопросы.

Что такое система зажигания?

Система зажигания создает искру или нагревает электрод до высокой температуры для воспламенения топливно-воздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием, жидкотопливных и газовых котлах, ракетных двигателях и т. д.

Что означает по системе зажигания?

система зажигания в бензиновом двигателе: средство, используемое для получения электрической искры для воспламенения топливно-воздушной смеси; сгорание этой смеси в цилиндрах создает движущую силу.

Какова функция системы зажигания?

Система зажигания предназначена для создания электрической искры в камере сгорания двигателя в нужный момент, которая воспламеняет смесь бензина и воздуха.

Какие существуют 3 типа систем зажигания?

Существует три основных типа автомобильных систем зажигания: с распределителем, без распределителя и с катушкой на свече (COP). В ранних системах зажигания использовались полностью механические распределители для подачи искры в нужное время.

Какие существуют четыре типа системы зажигания?

В настоящее время мы различаем четыре типа систем зажигания, используемых в большинстве легковых и грузовых автомобилей: обычное зажигание с точкой прерывания, высокоэнергетическое (электронное) зажигание, зажигание без распределителя (отработанная искра) и зажигание с катушкой на свече.

Из чего состоит система зажигания?

Система зажигания состоит из катушки зажигания, распределителя, крышки распределителя, ротора, проводов и свечей зажигания.

Какие существуют 2 классификации систем зажигания?

В зависимости от электрической энергии, подводимой к свече зажигания, системы зажигания делятся на два основных типа. Это индуктивное зажигание и зажигание от конденсаторного разряда (CDI). Оба типа зажигания выполняют одну и ту же операцию, но разница заключается в подаче электрической энергии на свечу зажигания.

Какова функция системы зажигания?

Система зажигания предназначена для создания электрической искры в камере сгорания двигателя в нужный момент, которая воспламеняет смесь бензина и воздуха.

Что такое электронная система зажигания?

Электронная система зажигания — это тип системы зажигания, в которой используется электронная схема, обычно состоящая из транзисторов, управляемых датчиками, для генерации электронных импульсов, которые, в свою очередь, генерируют. Лучшая искра, которая может сжигать даже обедненную смесь и обеспечивает лучшую экономичность и более низкий уровень выбросов.

Какие бывают системы зажигания?

Типы систем зажигания:

• Обычная система зажигания.
• Дистрибьютор без систем зажигания.
• Электронные системы зажигания.

Какие части электронной системы зажигания?

The parts of the electronic ignition system are:

• Battery
• Ignition Switch
• Electronic Ignition Module
• Ignition Coil
• Armature
• Distributor
• Spark Plug

What is the importance of ignition system?

По сути, система зажигания — это то, что заставляет ваш автомобиль сжигать топливо до небольшого взрыва именно в тот момент, когда ему нужно создать мощность. Если все сделано неправильно, из-за времени или недостаточной искры, мощность падает, а выбросы ухудшаются.

Какова функция катушки зажигания?

Катушка зажигания действует как трансформатор. С помощью двух катушек, расположенных одна внутри другой, катушка зажигания преобразует электрическую энергию аккумуляторной батареи автомобиля в высокое напряжение, сохраняет ее на короткое время, а затем подает ее в виде импульса тока высокого напряжения на свечу зажигания.

Что такое цикл зажигания?

Цикл зажигания означает ездовой цикл, который начинается с запуска двигателя, соответствует определению запуска двигателя в течение как минимум двух секунд плюс-минус одна секунда и заканчивается выключением двигателя.

Что такое модуль зажигания?

Модуль зажигания отвечает за зажигание свечей зажигания. каждая свеча зажигания должна срабатывать точно в нужное время, чтобы двигатель работал правильно. модуль зажигания использует входные данные от датчика положения коленчатого вала или датчика положения распределительного вала, чтобы определить, когда зажигать свечи зажигания.

Какая система зажигания механическая?

Механические системы зажигания состоят в основном из выключателя зажигания, катушки зажигания, свечей зажигания и распределителя.

Какие бывают катушки зажигания?

Типы катушек зажигания

• Обычная катушка зажигания.
• Электронная катушка зажигания.
• Катушка зажигания без распределителя (DIS)
• Катушка зажигания со штекером (COP)

Что такое современная система зажигания?

Основной задачей системы зажигания является подача искры в двигатель для правильного воспламенения воздушно-топливной смеси в камере сгорания. Современные автомобили используют модуль управления двигателем (ECM) для управления системами зажигания, которые используют такие конструкции, как катушка на свече, для распределения мощности на каждый отдельный цилиндр.

Что обеспечивает питание системы зажигания?

В то время как батарея и катушка зажигания обеспечивают питание, распределитель определяет, куда и когда эта энергия пойдет. Дистрибьютор — это как гаишник для электричества.

Что такое система зажигания самолета?

Система зажигания самолета создает искру для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре. Эти системы используются для получения искры и подачи ее через электрод свечи зажигания в цилиндр авиационного двигателя. Это обеспечивает правильное потребление топливно-воздушной смеси внутри камеры сгорания.

Что такое крышка и ротор распределителя?

Крышки и роторы распределителя отвечают за передачу напряжения от катушек зажигания к цилиндрам двигателя для воспламенения топливно-воздушной смеси внутри и питания двигателя. Катушка соединяется непосредственно с ротором, а ротор вращается внутри крышки распределителя.

Что такое функция свечи зажигания?

Свечи зажигания обеспечивают искру, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь, создавая взрыв, заставляющий двигатель вырабатывать мощность. Эти маленькие, но простые вилки создают электрическую дугу между двумя проводами, которые не соприкасаются, но находятся достаточно близко друг к другу, чтобы электричество могло преодолеть промежуток между ними.

Как аккумуляторная батарея является частью системы зажигания?

Аккумуляторная система зажигания состоит из 6- или 12-вольтовой батареи, заряжаемой от генератора с приводом от двигателя для подачи электроэнергии, катушки зажигания для повышения напряжения, устройства для отключения тока от катушки, распределителя для подачи постоянного тока на правильный цилиндр и свеча зажигания, выступающая в каждый цилиндр.

Какой была первая система зажигания?

Хотя это было обычным явлением для очень ранних двигателей, сейчас это редкость. Первым электрическим искровым зажиганием, вероятно, был игрушечный электрический пистолет Алессандро Вольта 1780-х годов. Зигфрид Маркус запатентовал свое «Электрическое воспламенительное устройство для газовых двигателей» 7 октября 1884 г.

Кто изобрел систему зажигания автомобиля?

Биография Чарльза Кеттеринга, изобретателя системы электрического зажигания. Чарльз Кеттеринг с моделью своего первого электростартера на Всемирной выставке в Чикаго. Мэри Беллис освещала изобретения и изобретателей для ThoughtCo в течение 18 лет.

Что может привести к выходу из строя катушки зажигания?

Чрезмерный нагрев и вибрация могут привести к разрушению изоляционного материала и внутреннему отказу катушки. Изношенные компоненты вторичного зажигания, такие как свечи зажигания или провода, могут привести к тому, что катушка будет работать тяжелее, потребует большего напряжения и, следовательно, значительно сократит срок службы катушки.

Назад к основам: Как работает катушка зажигания

Все системы зажигания современных бензиновых двигателей используют катушки зажигания для одной и той же основной функции: для создания высокого напряжения, необходимого для образования искры на свече зажигания. Профессионалы послепродажного обслуживания будут знакомы с их назначением и основными характеристиками, но они могут не знать о глубоких научных принципах, на которые они полагаются. Здесь мы объясняем, как электромагнетизм лежит в основе важной роли катушки зажигания…

История катушек зажигания

Хотя системы зажигания, безусловно, со временем развивались, в частности, включали в себя все больше и больше электроники, они по-прежнему несут на себе черты оригинальных систем зажигания с катушками, появившихся более 100 лет назад.

Первая система зажигания на основе катушки принадлежит американскому изобретателю Чарльзу Кеттерингу, который разработал систему зажигания с катушкой для крупного производителя автомобилей примерно в 1910/1919 гг.11. Впервые он разработал электрическую систему, которая одновременно питала стартер и зажигание. Аккумулятор, генератор и более полная электросистема автомобиля обеспечивали относительно стабильное электропитание катушки зажигания.

В системе Кеттеринга (рис. 1) использовалась одна катушка зажигания для создания высокого напряжения, которое передавалось на плечо ротора, которое эффективно направляло напряжение на ряд электрических контактов, расположенных в узле распределителя (по одному контакту на каждый цилиндр). Затем эти контакты были соединены проводами свечей зажигания со свечами зажигания в такой последовательности, которая позволяла распределять высокое напряжение на свечи зажигания в правильном порядке зажигания цилиндров.

Рисунок 1: Основные компоненты системы зажигания Kettering

Система зажигания Kettering стала практически единственным типом системы зажигания для серийных бензиновых автомобилей и оставалась такой до тех пор, пока зажигание не включалось и не управлялось с помощью электроники. системы начали заменять механические системы зажигания в 1970-х и 1980-х годах.

Основной принцип работы катушки зажигания

Для получения необходимого высокого напряжения в катушках зажигания используется взаимосвязь между электричеством и магнетизмом.

Когда электрический ток протекает через электрический проводник, такой как катушка с проволокой, он создает вокруг катушки магнитное поле (рис. 2). Магнитное поле (или, точнее, магнитный поток) фактически является накопителем энергии, которая затем может быть преобразована обратно в электричество.

Рис. 2: Создание магнитного поля при протекании электрического тока через катушку

Когда электрический ток первоначально включен, ток быстро увеличивается до максимального значения. Одновременно магнитное поле или поток будут постепенно увеличиваться до максимальной силы и станут стабильными, когда стабилизируется электрический ток. Когда электрический ток затем отключается, магнитное поле возвращается к катушке провода.

На силу магнитного поля влияют два основных фактора:

1) Увеличение тока, подаваемого на катушку с проводом, усиливает магнитное поле

2) Чем больше витков в катушке, тем сильнее магнитное поле.

Использование изменяющегося магнитного поля для индуцирования электрического тока

Если катушка с проводом подвергается воздействию магнитного поля и магнитное поле затем изменяется (или перемещается), это создает электрический ток в катушке с проводом. Этот процесс известен как «индуктивность».

Это можно продемонстрировать, просто перемещая постоянный магнит по катушке. Движение или изменение магнитного поля или магнитного потока индуцирует электрический ток в проводе катушки (рис. 3).

Рис. 3. Изменяющееся или движущееся магнитное поле индуцирует электрический ток в катушке

Существуют два основных фактора, влияющих на величину напряжения, индуцируемого в катушке:

1. Чем быстрее изменение (или скорость движения) магнитное поле и чем больше изменение напряженности магнитного поля, тем больше индуцированное напряжение.
2. Чем больше количество витков в катушке, тем больше индуцируемое напряжение.

Использование коллапсирующего магнитного поля для индуцирования электрического тока такое же изменение магнитного поля. Если отключить электрический ток, магнитное поле разрушится. Затем разрушающееся магнитное поле индуцирует электрический ток в катушке (рис. 4). Рисунок 4: Если электрический ток, используемый для создания магнитного поля, отключается, магнитное поле разрушается, что индуцирует другой электрический ток в катушке

Точно так же, как увеличение скорости движения магнитного поля по катушке с проводом увеличивает напряжение, индуцируемое в катушке, если схлопывающееся магнитное поле может схлопываться быстрее, это вызовет более высокое напряжение. Кроме того, в катушке также может быть наведено более высокое напряжение, если количество витков в катушке увеличено.

Взаимная индуктивность и действие трансформатора

Если две катушки провода расположены рядом или вокруг друг друга, и электрический ток используется для создания магнитного поля вокруг одной катушки (которую мы называем первичной обмоткой), магнитное поле также будет окружать вторую катушку (или вторичную обмотку).

Когда электрический ток отключается, а магнитное поле исчезает, оно индуцирует напряжение как в первичной, так и во вторичной обмотках. Это известно как «взаимная индуктивность» (рис. 5).

Рис. 5: Магнитное поле первичной обмотки также окружает вторичную обмотку. Схлопывание поля индуцирует электрические токи в обеих обмотках

Для катушек зажигания (и многих типов электрических трансформаторов) вторичная обмотка состоит из большего количества витков, чем первичная обмотка. Когда магнитное поле разрушается, во вторичной обмотке возникает более высокое напряжение, чем в первичной обмотке (рис. 6).

Рисунок 6: Здесь вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная обмотка. Когда магнитное поле разрушается, напряжение во вторичной обмотке будет больше, чем напряжение, индуцированное в первичной обмотке

Первичная обмотка катушки зажигания обычно содержит от 150 до 300 витков провода; вторичная обмотка обычно содержит от 15 000 до 30 000 витков провода, или примерно в 100 раз больше, чем первичная обмотка.

Первоначально магнитное поле создается, когда электрическая система автомобиля подает примерно 12 вольт на первичную обмотку катушки зажигания. Когда на свече зажигания требуется искра, система зажигания отключит подачу тока на первичную обмотку, что приведет к коллапсу магнитного поля. Разрушающееся магнитное поле вызовет в первичной обмотке напряжение порядка 200 вольт; но напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, будет примерно в 100 раз больше, около 20 000 вольт.

Используя эффекты взаимной индуктивности и используя вторичную обмотку, которая имеет в 100 раз больше витков, чем первичная обмотка, можно преобразовать исходное 12-вольтовое питание в очень высокое напряжение. Этот процесс преобразования низкого напряжения в высокое называется «действием трансформатора».

В катушке зажигания первичная и вторичная обмотки намотаны на железный сердечник, который помогает концентрировать и усиливать силу магнитного поля и потока, что делает катушку зажигания более эффективной.