OmProfy.ru

Электронное зажигание «Бурана». От чего горит зарядная катушка и как это предотвратить (окончание).

Про провод я рассказал, ну а теперь о том, что касается изоляции. Если она плохая, или скажем так, недостаточно прочная, то она не может выдержать необходимое напряжение. Чаще всего это приводит к возникновению пробоя.

Что такое пробой? Думаю, многие хоть раз в жизни видели сварочную дугу, которая возникает, когда сварщик прикасается электродом к свариваемой поверхности. Так вот, в некотором роде это и есть иллюстрация пробоя. Точно такая же дуга, только маленькая, возникает внутри катушки в том месте, где есть высокое напряжение и нет нормальной изоляции. Сначала может возникнуть небольшой очаг, и первое время это никак не будет сказываться на работе двигателя. Постепенно дуга будет увеличиваться, выжигая все вокруг. В работе двигателя появятся «глюки» и перебои, и в конце концов зажигание умрет окончательно. Если пробой случается внутри катушки, внешне это может быть не видно, ну а если ближе к краю, то конечная картина будет выглядеть примерно так:

Сгоревшая катушка с результатами пробоя

Что вообще следует понимать под изоляцией? В нашем случае можно выделить три ее основных составляющих.

Изоляция самого провода. Это тот самый непроводящий материал (оболочка), которым покрывается внутренняя проводящая жила. Именно наличием изоляции провод отличается, скажем, от проволоки. У разных проводов, в зависимости от их назначения, применяется разная оболочка (ПВХ, капрон, резина и прочее). У большинства обмоточных проводов, и у того провода, которым наматывается зарядная катушка, в качестве изоляции используется лак. То есть, при производстве провода, тонкую медную жилу пропускают через емкость с лаком, который, высыхая, создает тот самый изоляционный слой. Такая изоляция обладает двумя большими достоинствами – при заданной электрической прочности она имеет минимальную толщину, а это важно, когда требуется уместить большое количество витков на небольшой каркас. С другой стороны, она недорога в производстве, а это не менее важно, учитывая сколько километров провода приходится мотать. Прямым следствием достоинств являются недостатки – тонкий слой патологически не любит механических нагрузок. То есть, это не тот провод, который можно постоянно изгибать, и по которому можно ходить. Он предназначен для того, чтобы его один раз намотали и больше не трогали.

Изоляция между слоями провода. Если намотать на катушку несколько витков, и измерить вырабатываемое ими напряжение, то оно будет невелико. Изоляция провода выдержит такое напряжение без проблем. А если намотать много витков? Вырабатываемое напряжение может быть очень большим. А если при этом начало первого витка расположить рядом с концом последнего? Тогда на изоляцию первого и последнего витков будет приходить все напряжение катушки, и изоляция может не выдержать. Чтобы этого не происходило, нужно соблюдать правила намотки высоковольтных катушек, и одно из них – витки должны быть намотаны слоями (а не «внавал»), а между слоями должна располагаться межслойная изоляция. Именно она не позволяет оказаться рядом первому и последнему витку из соседних слоев. Физически, такая изоляция представляет собой полоски из трансформаторной бумаги, полиэфирной пленки, либо другого материала, которые укладываются между слоями катушки в процессе ее изготовления.

Изоляция поверхности катушки. Для того, чтобы изоляция провода и межслойная изоляция не ухудшали своих свойств, внутрь катушки не должна попадать влага. Именно для этого и создается изоляция поверхности. Она может быть разной, начиная от пропитки всей катушки лаком, и кончая применением пленки и специальных герметиков.

Какой из этих трех видов изоляции самый важный? Важны все три, причем недостаточность одного, может компенсироваться избыточностью другого, и наоборот. Скажем, если на обмоточном проводе тонкий слой лака, но между слоями толстая прослойка, то это может компенсировать недостаточную толщину лака. Если прослойка хорошая, но внутрь попала влага, то свойства прослойки могут ухудшиться, и может произойти пробой. Но, если влага попала, прослойка «намокла», но провод имеет избыточный слой лака, катушка все равно сможет работать нормально. И так далее, комбинаций может быть очень много.

От чего разрушается изоляция и что можно сделать, чтобы это предотвратить? Ну, здесь можно выделить четыре основных фактора: время, влага, перегрев и высокое напряжение.

Время. Любая изоляция ухудшается со временем, и ничего с этим не сделаешь. Лак теряет свои свойства и начинает трескаться, оболочка проводов высыхает и начинает крошиться, и так далее. Если основание уже приобретено и используется, то ничего с этим не сделаешь. А вот если вы только собираетесь его покупать, постарайтесь обратить внимание на дату его производства, если конечно это возможно. Более «свежий» экземпляр, конечно же будет лучше, чем тот, которому «двести» лет, и который хранился непонятно где.

Влага. Взгляните на фото:

Пропитанная и непропитанная катушки

Слева оригинальная катушка заводского производства, пропитанная после сборки лаком в вакуумной камере. Справа – неоригинальная, изготовленная непонятно где, хотя, надо сказать, выполненная довольно качественно. Пропитки на ней нет. Разница видна, как говорится, невооруженным глазом. Пропитанная имеет характерный желтый или коричневый цвет и следы лака. Непропитанная не имеет ничего, кроме пленки, закрепленной веревочкой. Как вы думаете, какая катушка прослужит дольше? Правильный ответ – «не знаю!». Нельзя точно сказать, какая прослужит дольше, но с точки зрения вероятности, пропитанная лаком катушка конечно же имеет явные преимущества. Если вы приобретаете основание, и вам предлагают два на выбор, очевидно, что лучше взять пропитанный вариант. Но, если по каким-либо причинам это невозможно, и все равно приходится использовать неоригинал, либо этот неоригинал уже есть, то  можно попробовать улучшить изоляцию поверхности при помощи обыкновенного автомобильного герметика. Для этого нужно снять верхнюю пленку, пройтись герметиком по местам швов и поставить пленку на место. Это, конечно же, не сравнится с заводской пропиткой, но определенную пользу, безусловно, принесет. В результате, у вас должно получиться что-то вроде этого:

Загерметизированная катушка

Только учтите, что герметизировать можно только хорошо просушенную катушку. Если внутри останется влага, и вы ее еще дополнительно загерметизируете, то может получиться только хуже, чем было…

Перегрев. Про возможный перегрев провода я уже писал в предыдущей статье и больше тут добавить нечего.

Высокое напряжение. Откуда может взяться высокое напряжение на выводах катушки? В нашем случае – ниоткуда. Ниоткуда извне. Это может быть только то напряжение, которое сама катушка и произвела. Какова же его величина и от чего она зависит? Впервые этот вопрос заинтересовал меня в середине 90-х, когда я начал придумывать свои первые самодельные коммутаторы. Мне нужно было знать величину этого напряжения, для того, чтобы правильно подобрать радиоэлементы. Узнать было негде, спрашивать было не у кого, поэтому я решил выяснить все опытным путем, произведя измерения на работающем снегоходе. Первые эксперименты с применением осциллографа показали, что форма напряжения зависела от оборотов и довольно сильно отличалась от классической синусоиды, которая присутствует, скажем, в электрической розетке. Стало ясно, что измерять действующее значение напряжения, которое очень любят в электротехнике, и которое может показать любой стандартный вольтметр, было совершенно бессмысленно. Из-за корявости формы было невозможно посчитать максимальное, или, как его еще называют, пиковое значение, которое как раз и требовалось для выбора элементов. Для оценки воздействия на изоляцию, так же требуется знать максимальное, а не действующее значение. Тогда я сделал примитивный пиковый вольтметр, добавив к обычному мультиметру диод и конденсатор, и подключил все это к выводам зарядной катушки. После прогона двигателя по полному диапазону оборотов, выяснилось, что максимальные показания моего вольтметра были на средних оборотах и составляли порядка 320 Вольт. При повышении от холостых до средних напряжение росло, достигало максимума, а затем почему-то снижалось. Почему, я выяснять не стал, тогда мне это было не нужно.

Более детально разобраться в этом вопросе мне удалось совсем недавно, когда у меня появился специальный стенд для проверки бурановских зажиганий. О том, что это за стенд, и как он работает, я напишу в одной из последующих статей. А пока лишь скажу, что этот стенд полностью имитирует двигатель и позволяет вращать маховик с любой частотой от 0 до 6000 об/мин. Я поставил на стенд одно из имеющихся у меня оснований, подобрал к нему подходящий коммутатор, и прогнал получившийся комплект по полному диапазону оборотов от 500 до 6000 об/мин. Вот, что получилось в результате (кликните по картинке, чтобы увидеть ее в нормальном размере):

График напряжений зарядной катушки

Красный график – пиковое напряжение в штатном режиме. Т.е. это напряжение на выводах катушки, к которой подключена вся необходимая обвязка в виде коммутатора, «бобины», свеч и всего остального. Это то напряжение, которое возникает между красным и черным проводом в процессе нормальной эксплуатации снегохода. На пятистах оборотах оно составляет 216 вольт. Затем, при увеличении частоты вращения оно повышается, и при 2500 об/мин. оно достигает максимума в 340 вольт. При дальнейшем раскручивании двигателя оно падает, и достигает минимума в 152 вольта на 6000 об/мин. Если раскрутить еще сильнее, вероятно оно еще упадет, но необходимости в таких экспериментах нет, поскольку бурановский двигатель не работает на оборотах выше 6000, да и насиловать стенд совсем не хотелось.

Почему напряжение сначала растет, потом падает? Я точно не могу этого сказать. Я бы мог это изучить досконально, если бы, скажем, писал научную диссертацию или еще чего в этом духе. Но такой необходимости нет. Вероятно, такое поведение напряжения обусловлено тем, что связка из катушки и коммутатора являет собой довольно сложную систему с большим количеством реактивных составляющих. Емкость конденсатора в коммутаторе, индуктивность рассеяния катушки, изменяющаяся частота вращения, и т.д. и т.п. Все это вместе приводит к возникновению сдвигов фаз между током и напряжением, и в итоге имеем то, что имеем… Где-то примерно так…

Гораздо интересней узнать, что происходит с напряжением зарядной катушки, если вдруг по каким-то причинам у нее пропадает нагрузка! Это может произойти, например, если в разъемах красного или черного провода пропадает контакт, теряется контакт в синем проводе, идущем на бобину, теряется контакт в желтом проводе, отваливается масса от коммутатора и т.д., и т.п. То, что при этом происходит, показывает синий график.

И что же он показывает? А то, что выходное напряжение очень сильно возрастает! Без нагрузки, катушка начинает вырабатывать повышенное напряжение, которое значительно больше того, что генерируется в штатном режиме! А вот теперь представьте, что вы едете на своем любимом снегоходе, двигатель выдает, ну скажем, 4000 об/мин., вокруг красивая природа и все у вас замечательно и чудесно. И тут вдруг пропадает контакт в разъеме с красным или черным проводом. Напряжение на катушке мгновенно подскакивает с положенных 224 до 1190 вольт! Т.е. более чем в пять раз! Понятно, что при этом пропадет искра и двигатель заглохнет. Но, двигатель не остановится мгновенно! Какое-то время он будет вращаться по инерции, постепенно замедляя свой ход. Вот в этот период изоляция и будет испытывать повышенные перегрузки! И эти перегрузки запросто могут привести к пробою.

Кстати, все это объясняет, почему глушение двигателя не производится разрывом красного или черного проводов, а производится их закорачиванием, хотя при этом и возникает перегрузка по току. Просто конструкторы, в свое время проектировавшие зажигание,  из двух зол выбрали меньшее…

Что можно предпринять, чтобы напряжение никогда не повышалось больше нормы? Первое, и основное правило – нужно постоянно следить за всеми контактами и разъемами. Проводка не должна «дышать», не должна «искрить», все контакты и клеммы должны быть хорошо затянуты, а соединения с массой не должны быть окислены. Это простое правило, но оно значит очень много!

Второе, более кардинальное решение, которое при этом совершенно не исключает первое – это установка специальной платы защиты от превышения напряжения. О том, что это такое, и как это правильно установить, будет написано далее. Эта плата подключается к красному и черному проводу, содержит элементы стабилизации, и не позволяет зарядному напряжению возрасти выше 360 вольт. Т.е. в штатном режиме она вообще никак себя не проявляет, и начинает работать только при возникновении аварии. Параллельно она еще и защищает коммутатор, но об этом далее.

Вот собственно и все о повреждениях и защите изоляции.

Если собрать все рекомендации, касаемые защиты зарядной катушки в один список, то получится примерно так:

1. Следует по возможности приобретать качественное оригинальное основание с пропитанной лаком зарядной катушкой.
2. Если катушка не пропитана, постараться загерметизировать ее, предварительно хорошо просушив.
3. Стараться глушить двигатель только на холостых оборотах.
4. Установить защитный резистор в цепь глушения двигателя.
5. Всегда следить за соединениями электропроводки, везде должен быть хороший контакт.
6. Установить плату защиты от перегрузки по напряжению
, защищающую и катушку и коммутатор.

Комментарии

24 комментария к статье “Электронное зажигание «Бурана». От чего горит зарядная катушка и как это предотвратить (окончание).”
  1. Виктор:

    Как во время появилась эта запись! Спасибо. Ответ на вопрос почему падает
    напряжение на КЗ с ростом числа оборотов маховика я искал целый месяц.

  2. Сноубордист:

    Конденсатор дожен быть полипропиленовым. Лучше всего подойдут
    специальные снабберные конденсаторы, применяющиеся в силовой
    электронике: http://www.powersmartsystems.ru/icel2.html
    За не имением, можно поставить это: http://konderbutik.ru/cbb_61
    Не идеальный вариант, но всяко лучше, чем К73-17 и аналогичные им.
    Попадается конечно брак, но если всё нормально, то работает хорошо и
    долго. Обычно брак заключается в том, что при длительной работе на
    высокой частоте искрообразования 200-400 Гц, конденсатор начинает
    греться. Он должен оставаться холодным. Если греется, сразу менять.
    Отечественные полипропиленовые обозначаются, как К78…
    Юрий, а как вы смотрите на быстродействующие тиристоры? в смысле применения.

    • Да уж, хорошие вопросы! И ответы на них будут зависеть от того, кто во мне будет на них отвечать. Внутри меня есть романтик -электронщик, который с удовольствием взялся бы за изготовление самого лучшего в мире комма, с самой мощной искрой, и при этом плевать, из чего бы этот комм состоял, и что в итоге стоил. Параметры бы получились волшебные, и это главное!
      Так же внутри меня есть практик-производственник, который прекрасно понимает, что в первую очередь надо думать о том, что нужно потребителю. Если комм будет выдавать искру, в полтора раза мощнее штатной, но при этом будет в три раза дороже, то я не думаю что такое решение будет пользоваться хорошим спросом. Люди хотят в первую очередь надежность и нормальный УОЗ, все остальное вторично. Надежность конденсаторов К73-17, как показала практика, вполне достаточна. Лично я пока еще не видел ни одного сгоревшего. Так что менять их на другие думаю не стоит.
      Что касается быстродействующих тиристоров, то не совсем понятно, зачем в нашем случае требуется высокое быстродействие? Комм работает на индуктивную нагрузку в виде катушки зажигания, у которой есть определенная индуктивность рассеяния. Из-за этой индуктивности ток не может возрасти мгновенно. Если так, тогда что может дать более быстрый тиристор?

  3. Павел:

    Очень интересно и доходчиво, вот только где можно взять защиту от перегрузок, хотя бы схему с конкретным указанием деталей.

    • Рано или поздно она будет на этом сайте, но пока ее нет.

      • Дмитрий:

        Добрый день!

        Спасибо за подробные объяснения , но что то давно нет новых тем, было бы интересно!
        Особенно узнать про защиту от перегрузок.
        Еще раз спасибо, и удачи в ваших начинаниях!

        • Спасибо за позитивные слова! Идей как обычно много, но времени на их реализацию нет. Поэтому с новыми статьями пока никак.

  4. idled:

    На новых буранах появилась еще одна причина подпалить катушку. У них замок зажигания включен параллельно с кнопками для глушения. Соответственно когда в замке появляется неисправность, то катушка через замок может быть закорочена на ходу на любых оборотах.

    У товарища новый буран, всего полгода, исчезла искра. Заменили коммутатор не помогло, вскрыл зажигание катушка подпаленая. Заменили зажигание завелся поехал. При езде иногда дергался и поездит час-два искра совсем исчезает, просушит свечи подергает провода опять заводится.
    Проверил все контакты, вроде нормально, решил сделать на прямую исключив замок зажигания. Смутил цвет проводов идущих к замку, попросил принести мануал к этому бурану и удивился увидев электросхему отличную от тех что были раньше. Обрезал у замка один провод идущий от катушки зажигания, заизолировал, все встало на место нормально заводится и ездит.

  5. Android13:

    Еще раз здраствуйте Юрий,Прошу совета специалиста.у меня на буране 2007гв сейчас аварийный выключатель зажигания подключен через сопротивление,как вы советуете,а на кнопке «стоп» ,это автомобильный включатель аварийной сигнализации,контакты замыкания ЗК основания подключил к клеммам лампочки которая расположена внутри этого включателя. при отпущенной кнопке включателя загорается лампочка и двигатель глушится с любых оборотов.Скажите пожалуйста свое мнение об этом.Допустимо ли это или стоит переделать?
    С Уважением,Андрей.

    • Это лучше чем вообще без ничего. Но резистор лучше чем лампочка. Нить лампочки в холодном состоянии имеет очень низкое сопротивление, когда же нить разогревается, сопротивление возрастает. Сопротивление резистора постоянно всегда, и для нашего случая это однозначно лучше.

  6. Дмитрий:

    Зажигание от мотоцикла Минск, намного надёжнее, и нет проблем с глушением мотора, так как замыкается цепь управления тиристора, и тиристор там стоит импульсный. Если бы были Ваши проблемы давно переделал бы коммутатор, а так есть у друга, принёс вчера на исследование коммутатор, грешит на него, посмотрю так ли это и из-за чего помер, и если сдохнет ещё один, однозначно надо делать другой, и избавиться от привычки ставить это ГГГ.

  7. Андрей:

    Здравствуйте. Подскажите как нужно устанавливать уфимское магнето, было московское не смог в магазинах найти, кстати у нас и коммутатор московский не найти, решил поменять полностью систему. Дело в том что на оснавании 3 пары отверстий и на картере тоже по каким ставить не знаю. Купил магнето как у вас на фото с лева верхний ряд.

  8. Борис:

    у меня вылетают коммутаторы кс-2,ставил резистор по схеме не помогает,причем летят на ходу,хватает его на70,120 км, в чем может быть причина?

  9. Андрей:

    Спасибо, очень доходчиво и интересно! Электро романтика)

  10. Анатолий:

    Здравствуйте! Очень познавательные статьи. У меня снегоход lynx adventher 300F, и недавно возникла проблема с зажиганием. А именно, Снегоход во время движения внезапно глохнет. После остановки запускаю двигатель, на холостых оборотах крутиться устойчиво. Добавляю газ – начинает «троить». И так несколько раз подряд. Затем едет нормально какое-то время. Потом повторяется все опять. В конечном итоге замер полностью. Искры нет. Коммутатор на нём в сборе с трансформатором. Поставил рабочий со снегохода друга – искра есть. Купил новый коммутатор двигатель завелся. Но вот уже три раза сам по себе заглох двигатель: два раза на холостых и прогретый и один раз на ходу. Карбюратор подвергали ревизии – всё в норме. Понимаю, что вы человек знающий и принцип работы зажигания Бурана с Дукати и Линкса с Дукати не сильно отличается. Подскажите, чему мне уделить внимание в диагностике системы. Менять всё подряд не очень хочется, коммутатор обошелся в 21000 рублей. Спасибо.

  11. Александр:

    Замечательные статьи, очень доступно.Буду ставить сопротивление на кнопку стоп. Спасибо Юрий за сайт! Успехов тебе в дальнейшем труде и конечно в личном!

  12. рустем:

    Спасибо очень доступно.

  13. Юрий:

    Огромное спасибо за творческий подход, за терпение и бескорыстие! Я начинающий бурановод, но уже оценил бьющую ключом инженерную мысль создателей (причем единственную-как бы прожить ничего не делая) . Первым у меня помер коммутатор (К-1Б), заменил, полетела катушка (трансформатор), заменил, снова коммутатор, и это при пробеге 1500 км! На сегодня снова коммутатор!!! Теперь набираю детали для сборки коммутатора по Вашей схеме (Благо когда-то в семидесятых-восьмидесятых занимался радиолюбительством). Ещё раз спасибо за толковые объяснения, даже мне понятно!

  14. анатолий:

    Неожиданно возникает раннее зажигание немного постояв минут 20 двигатель начинает нормально работать,но не надолго.Не подскажете причину?Основание Московское.

  15. владимир:

    у меня удлененный буран советский пробило каммутатор поменял и второй тоже самое что делать ума не приложу помогите пож-та

Выскажите своё мнение !!!

Подтвердите, что Вы не бот — выберите человечка с поднятой рукой (иначе может возникнуть ошибка у сервера!):

Прикрепить изображение (только JPG, и не более 1 Мб, иначе возникнет ошибка сервера!)

OmProfy.ru