Magneto de encendido

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Circuito magnético Bosch, 1911
Imán simple de baja tensión, para un motor de un cilindro
Armature of a high-tension magneto
Sección a través de un magneto de alta tensión, con distribuidor

Un magneto de encendido, o magneto de alta tensión, es un magneto que proporciona corriente para el sistema de encendido de un motor de encendido por chispa, como un motor de gasolina. Produce pulsos de alto voltaje para las bujías. El término más antiguo tensión significa voltaje.

El uso de magnetos de encendido ahora se limita principalmente a motores donde no hay otro suministro eléctrico disponible, por ejemplo, en cortadoras de césped y motosierras. También se usa ampliamente en motores de pistón de aviación, aunque generalmente se dispone de suministro eléctrico. En este caso, se considera que la operación autoalimentada del magneto ofrece una mayor confiabilidad; en teoría, el magneto debería continuar funcionando mientras el motor esté girando.

Diseño

Un magneto simple (un generador eléctrico que usa imanes permanentes) puede producir electricidad de voltaje relativamente bajo, sin embargo, no puede producir los altos voltajes que requiere una bujía como la que se usa en la mayoría de los motores modernos (aparte de los motores diésel). Un magneto de encendido también incluye un transformador eléctrico, que convierte la electricidad a un voltaje más alto (siendo la contrapartida una reducción correspondiente en la corriente de salida).

En el tipo conocido como magneto lanzadera, el motor hace girar una bobina de alambre entre los polos de un imán. En el inductor magneto, el imán gira y la bobina permanece estacionaria.

A medida que el imán se mueve con respecto a la bobina, el enlace de flujo magnético de la bobina cambia. Esto induce un EMF en la bobina, que a su vez hace que fluya una corriente. Una o más veces por revolución, justo cuando el polo del imán se aleja de la bobina y el flujo magnético comienza a disminuir, una leva abre el interruptor de contacto (llamado "los puntos" en referencia a los dos puntos de un interruptor automático) e interrumpe la corriente. Esto hace que el campo electromagnético en la bobina primaria colapse rápidamente. A medida que el campo colapsa rápidamente, se induce un gran voltaje (como se describe en la Ley de Faraday) a través de la bobina primaria.

A medida que los puntos comienzan a abrirse, el espaciado de los puntos es inicialmente tal que el voltaje a través de la bobina primaria formaría un arco a través de los puntos. Se coloca un condensador entre los puntos que absorbe la energía almacenada en la inductancia de fuga de la bobina primaria y reduce el tiempo de subida del voltaje del devanado primario para permitir que los puntos se abran por completo. La función del capacitor es similar a la de un amortiguador que se encuentra en un convertidor flyback.

Una segunda bobina, con muchas más vueltas que la primaria, se enrolla en el mismo núcleo de hierro para formar un transformador eléctrico. La relación entre las vueltas del devanado secundario y el número de vueltas del devanado primario se denomina relación de vueltas. El voltaje a través de la bobina primaria da como resultado que se induzca un voltaje proporcional a través del devanado secundario de la bobina. La relación de vueltas entre la bobina primaria y la secundaria se selecciona de modo que el voltaje en la secundaria alcance un valor muy alto, suficiente para formar un arco en el espacio de la bujía. A medida que el voltaje del devanado primario aumenta a varios cientos de voltios, el voltaje en el devanado secundario aumenta a varias decenas de miles de voltios, ya que el devanado secundario normalmente tiene 100 veces más vueltas que el devanado primario.

El condensador y la bobina juntos forman un circuito resonante que permite que la energía oscile desde el condensador hasta la bobina y viceversa. Debido a las pérdidas inevitables en el sistema, esta oscilación decae con bastante rapidez. Esto disipa la energía que estaba almacenada en el condensador a tiempo para el próximo cierre de los puntos, quedando el condensador descargado y listo para repetir el ciclo.

En magnetos más avanzados, el anillo de leva se puede girar mediante un enlace externo para alterar el tiempo de encendido.

En una instalación moderna, el magneto solo tiene un devanado de baja tensión que está conectado a una bobina de encendido externa que no solo tiene un devanado de baja tensión, sino también un devanado secundario de muchos miles de vueltas para entregar el alto voltaje requerido. para la(s) bujía(s). Este sistema se conoce como "transferencia de energía" sistema de encendido. Inicialmente, esto se hizo porque era más fácil proporcionar un buen aislamiento para el devanado secundario de una bobina externa que en una bobina enterrada en la construcción del magneto (los primeros magnetos tenían el ensamblaje de la bobina en el exterior de las partes giratorias para que fueran más fáciles de manipular). aislar, a expensas de la eficiencia). En tiempos más modernos, los materiales de aislamiento han mejorado hasta el punto en que la construcción de magnetos autónomos es relativamente fácil, pero los sistemas de transferencia de energía aún se utilizan cuando se requiere la máxima confiabilidad, como en los motores de aviación.

Acoplamiento de impulsos

Debido a que el magneto tiene una salida de bajo voltaje a baja velocidad, arrancar un motor es más difícil. Por lo tanto, algunos magnetos tienen un acoplamiento de impulso, un enlace mecánico similar a un resorte entre el motor y el eje de transmisión del magneto que "enrolla" y "vamos" en el momento adecuado para hacer girar el eje del magneto. El acoplamiento de impulso utiliza un resorte, una leva de cubo con contrapesos y una carcasa. El cubo del magneto gira mientras el eje de transmisión se mantiene estacionario y la tensión del resorte se acumula. Cuando se supone que el magneto debe disparar, los pesos mosca se liberan por la acción del cuerpo al contactar con la rampa de disparo. Esto permite que el resorte se desenrolle dando al imán giratorio una rotación rápida y dejando que el magneto gire a tal velocidad para producir una chispa.

Historia

La primera persona en desarrollar la idea de un magneto de alta tensión fue André Boudeville, pero su diseño omitió un condensador (capacitor); Frederick Richard Simms, en colaboración con Robert Bosch, fueron los primeros en desarrollar un magneto práctico de alta tensión.

El encendido por magneto se introdujo en el Daimler Phönix de 1899. A esto le siguieron Benz, Mors, Turcat-Mery y Nesseldorf, y pronto se usó en la mayoría de los automóviles hasta alrededor de 1918, tanto en voltaje bajo (voltaje para bobinas secundarias para encender las bujías) como en magnetos de alto voltaje (para encender la chispa). enchufe directamente, similar a los encendidos por bobina, introducidos por Bosch en 1903).

Uso en motores de aviones

Debido a que no requiere batería u otra fuente de energía eléctrica, el magneto es un sistema de encendido autónomo compacto y confiable, razón por la cual sigue en uso en muchas aplicaciones de aviación general.

Desde el comienzo de la Primera Guerra Mundial en 1914, los motores de los aviones equipados con magneto generalmente han sido de doble bujía, por lo que cada cilindro tiene dos bujías y cada bujía tiene un sistema de magneto separado. Los enchufes dobles brindan redundancia en caso de que falle un magneto y un mejor rendimiento del motor (a través de una combustión mejorada). Las chispas gemelas proporcionan dos frentes de llama dentro del cilindro, estos dos frentes de llama disminuyen el tiempo necesario para que se queme la carga de combustible. Como el tamaño de la cámara de combustión determina el tiempo para quemar la carga de combustible, el encendido dual fue especialmente importante para los motores de aviones de gran calibre alrededor de la Segunda Guerra Mundial, donde era necesario quemar toda la mezcla de combustible en un tiempo más corto que con una sola bujía. podría proporcionar, con el fin de construir la presión máxima del cilindro a las rpm deseadas.

Uso en motores de vehículos de motor

Algunos motores de aviación, así como algunos de los primeros automóviles de lujo, tenían sistemas de doble enchufe con un juego de enchufes disparados por un magneto y el otro conjunto conectado a un circuito de bobina, dínamo y batería. Esto se hizo a menudo para facilitar el arranque del motor, ya que los motores más grandes pueden ser demasiado difíciles de arrancar a la velocidad suficiente para operar un magneto, incluso con un acoplamiento de impulso. A medida que mejoró la confiabilidad de los sistemas de encendido de la batería, el magneto cayó en desgracia para el uso automotriz general, pero aún se puede encontrar en motores deportivos o de carreras.

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