Пробивное напряжение свечи определяется по номограммам для трёх случаев (см. пункт 5 «Определение пробивного напряжения свечи»):
1. Пусковой режим при частоте вращения nc;
2. Режим разгона двигателя при частоте вращения 800-1000 об/мин.
3. Максимальная частота вращения nе max.
Принимаем для расчета пробивное напряжение искрового промежутка свечи большее из рассчитанных значений Uп умноженное на коэффициент запаса kз.
. (1)
Коэффициент трансформации катушки зажигания:
,
где: W2 - число витков вторичной обмотки катушки зажигания,
W1 - число витков первичной обмотки катушки зажигания.
Uпmax – максимальное пробивное напряжение искрового промежутка, рассчитанное из выражения (1).
Uкэmax - максимально допустимое напряжение между коллектором и эммитером транзистора, выбирается из справочных данных для заданного в исходных данных триода.
Uб – напряжение бортовой сети, задается в исходных данных.
Время рассасывания неосновных носителей заряда в базе:
,с
где: b - коэффициент усиления транзистора (исходные данные);
fт – граничная частота усиления транзистора (исходные данные);
Iбп – ток базы в режиме насыщения (исходные данные);
Iбр – ток базы в режиме рассасывания (исходные данные).
Емкость конденсатора в первичной обмотке:
, Ф
где Ikmax – максимально допустимый ток коллектора в момент разрыва для заданного транзистора, берется в пределах (7÷10) А (из справочника);
tсп – время жизни носителей заряда для заданного транзистора;
Uкэmax – максимально допустимое напряжение для заданного транзистора;
Uб – напряжение питания системы.
Эквивалентная емкость первичной цепи катушки зажигания:
где C1 – емкость конденсатора в первичной цепи;
С2 – емкость вторичной обмотки катушки зажигания,, выбирается из интервала Сн @(40÷50)*10-12 Ф;
Сн - емкость вторичной цепи при полностью экранированной системе зажигания, Сн @180*10-12 Ф, для частично экранированной Сн @100*10-12 Ф, и для неэкранированной Сн @(50÷60)*10-12 Ф.
Коэффициент затухания:
.
В данной формуле на первом этапе задаётся индуктивностью первичной обмотки из диапазона L1=(4÷6)*10-3 Гн.
Приведём сопротивление первичной обмотки:
, Ом,
где Rш - сопротивление нагара, шунтирующее разрядный промежуток свечи выбирается из диапазона, Rш=(4÷8)*106 Ом;
Коэффициент, учитывающий, что к моменту возникновения максимального напряжения ток в катушке уменьшается:
где tсп - время жизни носителей зарядов (рассчитано ранее);
Rэ2 - эквивалентное сопротивление вторичной обмотки и разрядного промежутка выбирается из диапазона (50÷70)*103 Ом;
С2 - ёмкость вторичной обмотки (выбрано ранее);
Rш - сопротивление нагара, шунтирующее разрядный промежуток свечи (выбирается ранее).
Ожидаемое изменение вторичного напряжения в зависимости от частоты вращения
где: R1 - сопротивление первичной цепи с учётом сопротивления транзистора. Выбирается из диапазона (2÷5) Ом;
t3 - относительное время замкнутого состояния контактов прерывателя (выбирается из исходных данных);
L1 - индуктивность катушки зажигания. Принимается первоначально из диапазона (3÷6)*10-3 Гн;
Z - число цилиндров (берётся из исходных данных);
Nemax - максимальная частота вращения двигателя (берётся из исходных данных).
Ток разрыва при максимальной частоте вращения
, А
где Uпmax - максимальное значение напряжения пробоя (рассчитано ранее);
С1э - эквивалентная ёмкость первичной цепи (определена ранее);
nemax - максимальная частота вращения двигателя (берется в исходных данных).
Z - число цилиндров двигателя (дано в исходных данных);
DU - изменение вторичного напряжения (рассчитано ранее);
Uб - напряжение источника питания (задано в исходных данных);
t3 - относительное время замкнутого состояния контактов прерывателя (задано в исходных данных);
a - коэффициент снижения тока (рассчитано ранее);
g - коэффициент затухания (рассчитан ранее);
k - коэффициент трансформации (рассчитан ранее).
Индуктивность катушки зажигания:
, Гн,
где Uб - напряжение источника питания (дано в исходных данных);
t3 - относительное время замкнутого состояния контактов (исходные данные);
Z - число цилиндров двигателя (исходные данные);
nemax - максимальная частота вращения двигателя (исходные данные);
DU – изменение напряжения (рассчитано ранее);
Ipmax - ток разрыва (рассчитан ранее);
Энергия запасаемая в катушке зажигания:
, Дж.
где L - индуктивность катушки (рассчитано ранее);
Ipmax - ток разрыва - (рассчитан ранее);
Длительность разряда
, с,
где: k - коэффициент трансформации катушки зажигания (определен ранее);
Rэ2 - эквивалентное сопротивление вторичной обмотки и разрядного промежутка (выбрано ранее);
Ipmax - ток разрыва (рассчитан ранее);
a -коэффициент уменьшения тока (рассчитан ранее);
g -коэффициент затухания (рассчитан ранее);
Uи - напряжение на разрядном промежутке выбирается из диапазона 1000-1300 В.
Сопротивление вторичной обмотки импульсного трансформатора:
, Ом,
где: b - коэффициент усиления транзистора (справочные данные);
Rн - сопротивление транзистора в режиме насыщения (справочные данные).
Ток первичной обмотки импульсного трансформатора:
, А,
где Ipmax - максимальный ток разрыва (рассчитан ранее);
R2 - сопротивление вторичной обмотки трансформатора (рассчитан ранее);
b - коэффициент усиления транзистора (справочные данные);
Rн - сопротивление насыщенного транзистора (справочные данные).
Ток вторичной обмотки импульсного трансформатора:
, А,
где Ipmax - ток разрыва контактов прерывателя (рассчитан ранее);
R2 - сопротивление вторичной обмотки трансформатора (рассчитано ранее);
b - коэффициент усиления транзистора (справочные данные);
Rн - сопротивление насыщенного транзистора (справочные данные).
Коэффициент трансформации импульсного трансформатора:
,
где I1 - ток первичной обмотки импульсного трансформатора (определен ранее);
I2 - ток вторичной обмотки импульсного трансформатора (определен ранее);
Iбэ - обратный ток базы в режиме зажигания (справочные данные на транзистор).
Индуктивность обмотки импульсного трансформатора:
, Гн,
где: Uбэmax – максимально допустимое напряжение между базой эмиттером транзистора (исходные данные на транзистор);
tи – длительность разряда (рассчитано ранее);
Iбэ – обратный ток базы в режиме запирания (из справочных данных на транзистор);
R2 – сопротивление вторичной обмотки импульсного трансформатора (рассчитано ранее);
tсп – время рассасывания неосновных носителей заряда (определено ранее);
Uбэmin – минимальное обратное напряжение на базе для запирания транзистора (справочные данные на транзистор);
Uбэmax – максимальное обратное напряжение на базе (справочные данные на транзистор);
n – коэффициент трансформации импульсного трансформатора (рассчитано ранее).
Приложение А
Параметры транзисторов рекомендуемых для расчета
Параметры транзистора | Обозначение параметра | ГТ701 | ГТ810А | КТ816Г | КТ818Г | ГТ806Б | ГТ806В | ГТ806Д | ГТ906 | ГТ8132А | ГТ813Б | ГТ813В | 2Т818А | 2Т825А |
Максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером, В | UКЭmax | |||||||||||||
Максимальный ток коллектора, А | IКmax | |||||||||||||
Граничная частота, МГц | fг | 0,06 | 0,07 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | ||||||||
Ток базы в режиме насыщения, А | IБнас | 0,8 | 0,7 | 0,3 | 0,9 | 0,7 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 1,5 | 0,06 | |||
Ток базы в режиме рассасывания, А | IБнас | 0,15 | 0,12 | 0,02 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,11 | 0,2 | 0,15 | 0,15 | 0,2 | 0,01 |
Коэффициент усиления | B | |||||||||||||
Сопротивление в насыщенном состоянии | RН | 0,2 | 0,3 | 0,7 | 0,15 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,12 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,2 | 0,2 |
Максимально допустимое обратное напряжение на базе, В | UБЭmax | 1,4 | 1,5 | 1,4 | ||||||||||
Обратный ток базы, А | IБз | 0,4 | 0,4 | 0,1 | 0,5 | 0,4 | 0,35 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,35 | 0,4 | 0,02 |
Минимальное напряжение базы для запирания транзистора, В | UБЭmin | 1,5 | 1,4 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,4 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
Приложение Б
Содержание контрольной работы
1. Задание
2. Параметры используемого транзистора
3. Содержание
4. Системы зажигания, требования к современным системам зажигания
5. Определение пробивного напряжения системы зажигания по заданным исходным данным и коэффициента запаса по вторичному напряжению
6. Описание принципиальной схемы и принципа работы контактно-транзисторной системы зажигания
7. Расчет параметров элементов схемы
8. Заключение
9. Список используемых источников
Примечание:
Рисунки и номограммы рекомендуется располагать по тексту пояснительной записки