Высоковольтные трансформаторы для электронных систем зажигания

На лодочных моторах, как правило, используются одноканальные ЭСЗ, в которых высокое напряжение на свечи подается одновременно от двух штатных трансформаторов, первичные обмотки которых включены параллельно. При таком подключении трансформаторов к накопителю энергии мощность искры в рабочем цилиндре значительно снижается. До пробоя искрового промежутка первой свечи токи в первичных обмотках одинаковы и энергия накопителя распределяется между трансформаторами поровну. Это заметно снижает энергию искры и КПД ЭСЗ. В момент подачи высокого напряжения давление в рабочем цилиндре максимальное, поэтому в первую очередь пробивается воздушный промежуток в свече цилиндра, в котором происходит продувка. Вследствие этого рост напряжения на первичных обмотках трансформаторов замедляется, пробой на второй свече происходит при меньшем запасе энергии в системе, что ведет к дальнейшему снижению энергии искры. Большая часть энергии импульса накопителя бесполезно расходуется в трансформаторе продуваемого цилиндра.

Этого недостатка лишены трансформаторы с изолированной вторичной обмоткой, оба вывода которой соединены со свечами (см. рис. 3).

До образования искры в первом цилиндре высокое напряжение делится поровну между свечами. При пробое зазора свечи продуваемого цилиндра, который происходит при относительно низком напряжении, все напряжение прикладывается к свече рабочего цилиндра, и дальнейшие процессы протекают так же, как в обычном трансформаторе, у которого один вывод высоковольтной обмотки соединен с массой (с первичной обмоткой).

Таким образом, у трансформатора попеременно Один из концов высоковольтной обмотки через малое сопротивление искры в продуваемом цилиндре соединен с массой, а другой — со свечой рабочего цилиндра; один трансформатор обеспечивает зажигание в двух цилиндрах.


Нами разработаны и успешно эксплуатируются в ЭСЗ с емкостными накопителями (С=1—2 мкФ, U_p=300—400 В) два типа трансформаторов — со стальным (рис. 1) и с ферритовым сердечником. Трансформатор на моторе «Вихрь-М» крепят штатными шпильками к блоку цилиндров со стороны карбюратора, сводя до минимума емкость высоковольтных проводов, которая, как известно, особенно снижает высокое напряжение на свечах.

Ленточный сердечник 1 первого трансформатора (сталь Э350 толщиной 0,08 мм, сечение 10X20 мм, окно 20X50 мм) имеет воздушный зазор (разрез) 2, через который намотана первичная обмотка 3. На сердечник надета высоковольтная катушка 4. Первичная обмотка (43 витка, ПЭВ-2, диаметр 1 мм) намотана в один слой. От сердечника она изолирована двумя слоями стеклоткани, пропитанной эпоксидным клеем ЭДП. Кронштейн 5 приклеен к первичной обмотке через прокладку из стеклоткани. Через щель 6 в детали 5 первичная обмотка обернута двумя слоями стеклоткани с пропиткой эпоксидным клеем, что обеспечило надежную изоляцию обмотки и прочное соединение трансформатора с деталью 5.

Высоковольтная обмотка (6000 витков, ПЭВ-2, диаметр 0,07 мм) размещена в 27 канавках 9 катушки 10. Окончательную форму катушке придают при помощи напильника. После сверления Отверстий и нарезки резьбы в бобышках 11 точат кольцевые канавки. До изготовления продольного паза 12, канавки при помощи паяльника заливают канифолью. Канифоль растворяют в скипидаре или уайт-спирите. Паз прорезают шлицовкой, смачивая ее водой. Намотку ведут, вращая катушку по направлению стрелки. Косой паз предотвращает касание витков. Выводы катушки (многожильный тонкий провод) паяют к наконечникам 13, которые приклеены на дне резьбовых гнезд 14. Для предотвращения проворачивания наконечника при ввинчивании высоковольтного провода 15 диск наконечника имеет овальную форму. На катушку наматывают слой стеклоткани толщиной 3 мм и пропитывают ее лаком в вакууме или под давлением. Пропитку обмотки можно вести одновременно с намоткой, заливая лак в заполняемую проводом канавку. Готовую катушку покрывают лаком или эпоксидным клеем. Чтобы трансформатор не вибрировал, между блоком цилиндров и высоковольтной катушкой прокладывают полоску резины.

С накопительной емкостью 1 мкФ частота колебаний в первичном контуре составляет 11 кГц. При этой частоте тиристор типа КУ202Н успевает запираться и колебания длятся один период, обеспечивая экономичный режим ЭСЗ, так как за один период колебаний конденсатор разряжается меньше.


Второй трансформатор (рис. 2) более доступен для изготовления. Его первичная обмотка (170 витков, ПЭВ-2, диаметр 1 мм) намотана в два слоя на корпус 1 с пропиткой каждого слоя обмотки и разделяющей их изоляционной пропиточной бумаги эпоксидным клеем. Корпус радиатора 2 приклепан к стеклотекстолитовой пластине 3 так, чтобы он не образовал собой короткозамкнутого витка и надевался бы на трансформатор с усилием. Концы обмотки выведены через отверстия, получаемые при совмещении полукруглых пропилов в нижней части корпусов радиатора и трансформатора со стороны цилиндров. При установке радиатора, его приклеивают эпоксидным клеем к корпусу трансформатора (при С=1 мкФ и U_p=300 В ребра у радиатора можно исключить).

Высоковольтная обмотка (8800 витков ПЭВ-2, диаметр 0,09 мм или 16 000 витков ПЭВ-2, диаметр 0,07 мм) размещена в 80 канавках 4 катушки 5. Технология изготовления катушки и намотки провода аналогична описанной выше. Диаметр ферритового стержня 10 мм, длина 123 мм. Для предотвращения коробления катушку после пропитки сушат вместе с сердечником. На торцы катушки приклеивают электроды 6, к которым припаивают выводы. Положение электрода фиксируется усиками 7, входящими в пропилы 8 на катушке.

В центре электрода выдавлен сферический выступ 9 для контакта с наконечником 10, При сборке полость трансформатора смазывают консистентной смазкой.

С накопительной емкостью 1 мкФ частота колебаний в контуре первичной обмотки равна 12,5 кГц и процессы в нем протекают так же, как и в первом трансформаторе.

Описанные трансформаторы обеспечивают надежное искрообразование при любых зазорах свечей типа СИ-12РТ.

Трансформатор с ферритовым сердечником, у которого оба вывода первичной обмотки изолированы от массы, можно с успехом применить в электромеханических системах зажигания вместо двух штатных трансформаторов (без изменений в магнето). Взамен двух конденсаторов достаточно поставить один, подключив его параллельно первичной обмотке трансформатора (рис. 3) корпус радиатора 2 для увеличения индуктивности трансформатора должен быть изготовлен из мягкой листовой стали толщиной 0,5—0,7 мм.

К достоинствам предложенной системы зажигания можно отнести малые габариты и вес трансформатора, который при данном применении может не иметь охлаждающих ребер, простую схему зажигания. Исключается возможность неправильного подключения высоковольтных проводов к свечам, легче устанавливать причину неисправностей системы зажигания.