Лабораторна робота № 4 дослідження безконтактної системи запалювання з комутатором -тк-200.

1 МЕТА РОБОТИ

Вивчити принцип роботи системи. Зняти швидкісну характеристику і досліджувати форму сигналу електромагнітного датчика керуючих імпульсів. Зняти робочі характеристики системи запалювання. Провести дослідження режимів роботи основних елементів схем методом тестування. Зняти осцилограми струму первинної обмотки і напруги вторинної обмотки котушки запалювання при трьох частотах обертання валика розподільника (за вказівкою викладача). По осцилограмам визначити час накопичення енергії (час проходження струму) у котушці запалювання.

2 АПАРАТУРА І ПРИЛАДИ.

2.1 Електропривод з регулятором частоти його обертання.

2.2 Датчик - розподільник Р-351.

2.3 Котушка запалювання Б-118.

2.4 Транзисторний комутатор ТК-200.

2.5 Додатковий опір СЕ-326.

2.6 Трьохелектродний розрядник.

2.7 Лімб із розрядником.

2.8 Насос з вакуумметром.

2.3 Тахометр.

2.10 Амперметр 0...10 А РА.

2.11 Вольтметр 0...40 V PV.

2.12 Акумуляторна батарея GB.

3 ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Безконтактна система запалювання містить у собі котушку запалювання, датчик - розподільник, комутатор ТК-200 і додатковий резистор.

3.1 Датчик - розподільник

Датчик - розподільник складається з датчика керуючих сигналів, високовольтного розподільника, центробіжного і вакуумного регуляторів випередження запалювання.

Датчик - це однофазний синхронний генератор з постійним магнітом (рис. 1). Датчик складається зі статора і ротора. Статор являє собою кільцеподібний залізний сердечник, зібраний з тонких аркушів електротехнічної сталі. На сердечнику е пази, де укладається обмотка статора.

Рис. 1 ДАТЧИК: 1 – статор; 2 – ротор.

Ротор - це багатополюсний магніт. Число пар полюсів статора і ротора повинне бути рівним числу циліндрів двигуна.

При обертанні зубцюватого ротора в обмотці статора індуктує перемінна напруга. Амплітуда і частота напруги датчика залежить від частоти обертання ротора. З збільшенням частоти обертання зростає частота та амплітуда перемінної напруги.

3.2 Принцип роботи комутатора ТК-200.

Транзисторний комутатор ТК-200 (рис.2) складається з формуючого каскаду VT1, попереднього підсилювача VT2, VT3 і вихідний каскади, зібраного на могутньому транзисторі VT4, у ланцюзі колектора якого включена первинна обмотка котушки запалювання.

При включеному ключі запалювання SA і нерухомому роторі датчика імпульсів BR транзистор VT1 закритий, тому що на його базі е нульовий потенціал. Якщо транзистор VT1 закритий, то база транзистора VT2 через діод VД8, VД4 і резистор R4 з'єднана з позитивною клемою акумуляторної батареї і транзистор відкритий.

Тік, що протікає через транзистор VT2, створює на резистор R9 позитивний потенціал у баз VT3 і він відкривається. Тік, що протікає через транзистор VT3, створює спадання напруги на R10, відкриваючи транзистор VT4. Через транзистор VT4 протікає струм через первинну обмотку котушки запалювання і йде процес накопичення енергії.

Рис.2 Безконтактна транзисторна система запалювання (ТК-200)

У надходженні керуючого імпульсу на транзистор VT1 він відкривається, a VT4 закривається, потенціал колектора VT4 підвищується.

У результаті по ланцюзі R7 - С1 - емітерний перехід VT1 протікає додатковий струм, що форсує відкриття транзистора VT1. При цьому конденсатор С1 заряджається. Цей лавинний процес продовжується до повного переключення транзистора VT1 у стані насичення, а транзистори VT2, VT3 і VT4 у стан відсічення. При напрузі вхідного сигналу, близькому до нуля, транзистор VT1 почне закриватися, а транзистори VT2, VT3 і VT4 будуть відкриватися. При цьому конденсатор С1 почне розряджатися по ланцюзі R7 - VT4 - VДЗ. До емітерного переходу VT1 буде прикладатися напруга, що забезпечує переключення його в стані відсічення, а транзистори VT2, VT3 і VT4 у стані насичення.

При низьких частотах обертання колінчатого вала (n 500 хв^-1 - пуск двигуна) завдяки зворотному зв'язку за час позитивної напівхвилі керуючого імпульсу, тобто за один цикл подається серія іскор в один циліндр. Таким чином, забезпечується надійний пуск двигуна.

Якщо комутатор увімкнений неправильно ("+” замість “-") транзистори виявляються включеними в інверсному напрямку і можуть вийти з ладу. (Різко збільшується розсіювання потужності). Щоб уникнути цього явища послідовно з живленням комутатора увімкнений діод VД8.

Конденсатор С2 з первинною обмоткою котушки запалювання утворять паралельний коливальний контур .В первинній обмотці, при цьому, виникає самоіндукція, спрямована назустріч струму, а у вторинній обмотці індукується порядку 2...3 кВ.

При обертанні ротора датчика в обмотці статора індукується змінна ЕРС. Позитивна напівхвилі цієї ЕРС через діод VД1 і резистор R2 надходить на базу VT1, і він відкривається. Відкритий транзистор VT1 шунтує вхід транзисторів VT2…VT4 і він закривається. Струм у первинній обмотці котушки запалювання різко зменшується, у первинній обмотці виникає ЕРС самоіндукції, а у вторинної - висока напругу, яка надходить через розподільник до свіч.

Негативна напівхвилі перемінної напруги датчика ВР замикає транзистор VT1 і відкриває транзистори VT2...VT4.

Стабілітрон VД2 захищає транзистори від перенапруги у ланцюзі живлення. При напрузі понад 16...18В відбувається пробій стабілітрона, база транзистора VT1 одержує позитивний потенціал і він відкривається, а транзистор VT2, VT3 і VT4 запираються.

Діод VД1 і резистор R2 утворять однополупериодний випрямляч з обмежником напруги.

Ланцюжок R7-З1 утворить гнучкий зворотний зв'язок, прискорює переключення транзисторів, що веде до зменшенні потужності, що розсіюється транзисторами, і підвищенню вторинної напруги. Дія зворотного зв'язку виявляється наступним образом. При закритому транзисторі VT1 і відкритому транзисторі VT4 по ланцюжку R7-З1 струм не протікає.

4 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Зняти швидкісну характеристику датчика керуючих імпульсів.

Рис.3 Схема для зняття характеристик датчика керуючих імпульсів.

Швидкісна характеристика датчика - це залежність напруги датчика від частоти обертання його ротора.

Для зняття швидкісної характеристики датчика зібрати схему (рис. 3). Після перевірки викладачем схеми включите електропривод. За допомогою регулятора частоти обертання змінюйте частоту обертання валика розподільника від 100 хв^-1 до 1000 хв^-1 через 100 хв^-1. Показання приладів занести в таблицю №1

Таблиця №1

n, хв-1	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
U, В

За даними таблиці №1 побудувати графік U = f (n). Підключити вихід датчика імпульсів до входу осцилографа. Установити частоту обертання валика розподільника 100 хв^-1, настроїти осцилограф на нерухоме зображення і зарисувати отримане зображення. Те ж на частотах 500...1000 (або за вказівкою викладача).

5 НАСТРОЮВАННЯ ОСЦИЛОГРАФА ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ СИГНАЛІВ ДАТЧИКА.

5.1 Установити ручки керування в наступні положення:

яскравість зображення в положенні достатньої яскравості для спостережень;

- чіткість “фокус”

установити мінімальну товщину ліній;

- освітлення шкали в положення, зручному для спостереження;

перемикач режиму роботи в положенні “ I ” (перший канал);

перемикач режиму входів підсилювачів положенні;

ручку синхронізації розгортки в положення “ВНУТ I ”;

ручку режиму горизонтального розгортки “АВТ, ЖДУЩ” у положення “АВТ”;

перемикач режиму синхронізації в положення, у випадку неможливості одержати стійке зображення, в цьому режимі перевести перемикач у положення і ручкою регулювання рівня синхронізації установити стійке зображення.

ручкою вертикального переміщення проміння установити по центрі екрана.

Подайте досліджуваний сигнал на вхід “IM  30 pF” I каналу.

Поставте перемикач “V/ЛЕЛ” у таке положення, щоб амплітуда зображення складала біля шести розподілів.

Встановить ручку вертикального положення так, щоб нульовий рівень сигналу збігався з однієї з нижніх ліній, а максимум знаходився в межах екрана.

Поставте перемикач “ВРЕМЯ/ДЕЛ” у положення, при якому на екрані ЕЛТ укладається не менш 5 періодів сигналу.

Встановить ручкою зображення так щоб початок періоду сигналу збігався з лівою лінією шкали.

Вимірювати кількість розподілів шкали, по горизонталі які займають 5 повних періодів.

Розрахуйте кількість розподілів шкали, одному періодові.

Результат обчислень пункту 8 помножте на встановлену тривалість розгортки (ВРЕМЯ/ДЕЛ).

6 ЗНЯТИ РОБОЧУ ХАРАКТЕРИСТИКУ БЕЗКОНТАКТНОЇ СИСТЕМИ ЗАПАЛЮВАННЯ З КОМУТАТОРОМ ТК-200.

Зняти робочу характеристику безконтактної системи запалювання з комутатором ТК-200, тобто залежність вторинної напруги і струму первинної обмотки котушки запалювання частоти обертання валика датчика I = f (n), U₂= f (n).

Для цієї мети зібрати схему (рис.4) і представити її на перевірку викладачеві.

За допомогою регульованого джерела живлення (ВСА – 5К) змінюючи напругу, підводимого до якоря приводного двигуна, змінювати частоту обертання валика розподільника від 300 до 3000 хв^-1. Зміна вторинної напруги U₂ виробляється за допомогою трьохелектродного розрядника.

Рис.4 Сема для дослідження роботи безконтактної транзисторної системи запалювання

Переміщенням рухливого електрода розрядника домагаються безперебійного іскрообразовання при максимально можливій відстані між електродами. Величину U₂, визначити по номограмі (рис. 5).

Рис.5 Номограма для визначення значення напруги на розряднику

Результати виміру занести в таблицю №2.

Таблиця №2.

n, хв-1	100	200	300	400	500	S00	1100	1400	1700	2000
I1, A
δ, хв-1
U, кВ

За результатами досліджень побудувати в даній системі координат робочі характеристики U₂ = f (n) і I₁ = f (n).

7 ЗРОБИТИ ТЕСТУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ КОМУТАТОРА В ДВОХ РЕЖИМАХ РОБОТИ СХЕМИ:

При відсутності або негативному потенціалі на вхід комутатора (“-” на базу транзистора VT1) та при подачі позитивного потенціалу на базу VT1.

Включити живлення до схеми комутатора і подавайте відповідні потенціали на вхід комутатора (від акумуляторної батареї) та за допомогою вольтметра зробити тестування. Результати вимірювань занести в таблицю №3.

Таблиця №3.

№ №пп	Найменування об'єкта тестування	№ крапка	U, В	Примітка
1	Вхід транзистора VT1			Щоб уникнути перегріву транзисторів вимірювання зробити швидко і по їхньому закінченні відключити схему від джерела живлення
2	Вихід транзистора VT1
3	Вхід транзистора VT2
4	Вихід транзистора VT2
5	Вхід транзистора VT3
6	Вихід транзистора VT3
7	Вхід транзистора VT4
8	Вихід транзистора VT4

8 КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

8.1 З яких основних частин складається безконтактна система запалювання?

8.2 Який принцип дії безконтактного датчика керуючих імпульсів? Привести ескіз датчика.

8.3 Який принцип дії безконтактної системи запалювання?

8.4 Які засоби захисту та з якою метою застосовуються комутаторі ТК-200?

8.5 Які функції виконують діоди VД?

8.6 Призначення ланцюжка R7-С1?

8.7 В чому переваги безконтактної системи запалювання?

8.8 Проведіть аналіз тестування.

8.9 Як змінюється час накопичення енергії зі зміною частоти обертання валика ротора датчика імпульсів?

9 ЗМІСТ ЗВІТУ

Звіт повинний містити найменування і мета роботи, принципову схему системи запалювання і схему дослідження, результати дослідження привести (таблиці, графіки), відповіді на контрольні питання.