3.5.3. Размыкание контактов прерывателя

После окончания процесса накопления в момент зажигания контакты прерывателя размыкают цепь и тем самым прерывают пер­вичный ток. В этот момент магнитное поле исчезает и в первичной и вторичной обмотках катушки индуцируется напряжение. По закону индукции напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, тем выше, чем больше коэффициент трансформации и первичный ток в момент его прерывания.

Рис. 3.17.

При выводе расчетных формул для подсчета первичного и вто­ричного напряжений воспользуемся упрощенной схемой замещения (рис. 3.17). Согласно этой схеме имеем два магнитосвязанных кон­тура, каждый из которых содержит емкость (С₁ - конденсатор пер­вичной цепи; С₂ - распределенная емкость вторичной цепи), индук­тивность (L₁, L₂ - индуктивности соответственно первичной и вто­ричной обмоток катушки зажигания), эквивалентное активное со­противление (R₁, R₂ - суммарные активные сопротивления соот­ветственно первичной и вторичной цепей). Во вторичный контур включены шунтирующее сопротивление R_ш и сопротивление потерь имитирующие соответственно утечки тока на свече и магнитные потери.

В момент размыкания контактов прерывателя электромагнитная энергия, запасенная в катушке, преобразуется в энергию электри­ческого поля конденсаторов С1 и С2 и частично превращается в теплоту. Значение максимального вторичного напряжения можно получить из уравнения электрического баланса в контурах первич­ной и вторичной цепей, пренебрегая потерями в них:

где U_1m, U_2m - максимальные значения соответственно первичного и вторичного напряжений.

Заменяя (где W₁ и W₂ - число витков соответственно первичной и вторичной обмоток катушки зажигания), получим аналитическое выражение для расчета максимального вторичного напряжения

(3.6)

Рис. 3.18.

Выражение (3.6) не учитывает потери энергии в сопротивлении нагара, шунтирующего искровой промежуток свечи, маг­нитные потери в стали, электрические потери в искровом промежутке распределителя и в дуге на контактах прерывате­ля. Указанные потери приводят к снижению вто­ричного напряжения. На практике для учета потерь в контурах вводят в виде множителя коэффициент, выражающий уменьше­ние максимума напряже­ния из-за потерь энергии:

где W₂/W₁ - коэффициент трансформации катушки зажигания; ко­эффициент затухания, составляющий для контактных систем 0,75...0,85.

Изменение первичного тока i₁ и вторичного напряжения U₂ в процессе работы прерывателя показано на рис. 3.18. При размы­кании контактов прерывателя первичный ток совершает несколь­ко периодов затухающих колебаний (рис. 3.18,а) до тех пор, пока энергия, запасенная в магнитном поле катушки, не израсходуется на нагрев сопротивления R₁ контура. Если искровой промежуток вторичной цепи сделать настолько большим, чтобы пробоя не про­изошло (режим холостого хода или открытой цепи), то вторичное напряжение U₂, так же как первичный ток, совершит несколько за­тухающих колебаний (рис. 3.18,б).