Encendido (Motores de pistones 11)
Motores de pistones
Capítulo 11
Encendido
- Introducción
- Magnetos de alta tensión
- Circuitos eléctricos
- Sistemas auxiliares de arranque
Introducción
El sistema de encendido de una aeronave debe ser independiente del sistema eléctrico; de lo contrario, en caso de una falla eléctrica total, el motor se detendría.
El sistema de encendido no solo es independiente del sistema eléctrico de la aeronave, sino que también debe estar duplicado por razones de seguridad.
El sistema de encendido consta de:
- Dos magnetos para generar la energía eléctrica.
- Dos bujías en cada cilindro para encender la mezcla.
- Cables eléctricos de las bujías que conectan los magnetos a las bujías.
- Un interruptor de encendido en la cabina para aislar los magnetos.
Magneto de alta tensión.
Funcionamiento: El único tipo de magneto que se considerará será el de imán rotatorio, que se utiliza en los motores actuales. Se describirán dos circuitos: el magnético y el eléctrico.
Circuito magnético
Los magnetos de imán rotatorio pueden utilizar imanes de dos, cuatro u ocho polos; los magnetos más populares para los motores actuales utilizan un imán de dos polos. Las piezas polares del circuito magnético están hechas de acero laminado. El núcleo de la bobina del magneto también forma parte del circuito magnético (Figura 11.1).
Las líneas de flujo magnético fluyen a través del circuito magnético del magneto. En la vista A, el imán está en posición de registro completo, con todas las líneas de flujo pasando por el núcleo de la bobina de izquierda a derecha. En la vista B, el imán ha girado 90° y el flujo es cero. En la vista C, el imán ha girado 90° más y el flujo fluye a través del núcleo de la bobina en dirección inversa a la de la vista A.
El campo magnético alrededor del núcleo de la bobina se expande al máximo cada vez que fluye el flujo y colapsa cuando el imán está en posición de flujo neutro. Cuando el campo magnético colapsa, atraviesa la bobina, induciendo un voltaje en ella.
La corriente generada al colapsar el campo producirá un campo magnético que intentará sostener el campo colapsado. La corriente generada al aumentar el campo magnético producirá un campo magnético que se opone a la acumulación. Cuando estos campos se combinan, el mayor cambio de flujo no ocurre cuando el imán pasa por la posición neutra, como ocurre cuando no hay corriente primaria. La tasa máxima de cambio se produce unos pocos grados de rotación del imán después de la posición neutra.
Circuitos Eléctricos.
Circuito Primario
El devanado primario consta de unas 200-300 espiras de cable de cobre aislado. Se enrolla directamente sobre el núcleo de hierro que forma parte del circuito magnético; un extremo del circuito está conectado a tierra con el núcleo de hierro, mientras que el otro se conecta a tierra a través del interruptor de encendido. En paralelo con la bobina primaria se encuentran los interruptores y un condensador. Los interruptores se mantienen cerrados por un resorte y se abren por una leva. La leva permite que los interruptores se cierren cuando el imán está en la posición de registro completo y los abra cuando el flujo resultante es máximo (Figura 11.2).
Los interruptores se abren y la corriente primaria deja de fluir. Esta interrupción repentina de la corriente primaria provoca una rápida caída del flujo en el núcleo de la bobina. Cuando un interruptor de contacto móvil interrumpe el flujo de corriente, se crea un arco eléctrico entre las puntas, causando erosión. Para evitar este arco eléctrico, se instala un condensador en paralelo a las puntas. A medida que las puntas comienzan a abrirse, la resistencia aumenta y la corriente toma la línea de menor resistencia hacia el condensador. Una vez cargado el condensador, las puntas están lo suficientemente abiertas como para evitar el arco eléctrico.
Al girar el motor con el interruptor de encendido en la posición OFF, la corriente primaria fluye a tierra a través del interruptor, lo que impide que el interruptor de contacto la apague y encienda. Con el interruptor de encendido en la posición ON, el circuito del interruptor se interrumpe, lo que hace que la corriente fluya a través de las puntas del interruptor de contacto. La ventaja de esta disposición es que si el cable del interruptor se rompe, el magneto permanece encendido.
Circuito Secundario
El circuito secundario consta de una bobina, un distribuidor, cables de bujía y, finalmente, una conexión a tierra en los electrodos de la bujía.
La bobina está formada por miles de espiras de fino hilo de cobre, enrolladas alrededor de la bobina primaria; la bobina está conectada a tierra en un extremo y el otro termina en la bujía. El brazo del rotor del distribuidor distribuye los pulsos de alto voltaje desde la bobina secundaria al segmento correspondiente del cable de la bujía dentro del distribuidor. A medida que el flujo resultante se descompone alrededor de la bobina secundaria, se inducen aproximadamente 12 000 voltios en la secundaria, lo que termina en una chispa de alta intensidad en la abertura de la bujía.
Los magnetos instalados en motores turboalimentados normalmente se presurizan desde el lado de salida del turbocompresor; esto sirve para evitar la formación de arcos eléctricos dentro del cuerpo del magneto a gran altitud, es decir, a baja presión ambiental. El aire más denso a baja altitud proporciona un mejor aislamiento eléctrico que el aire menos denso.
Sistemas auxiliares para el arranque
Uno de los principales problemas de los magnetos para el arranque del motor es que no producen alto voltaje cuando el motor de arranque gira. Las bujías requieren...Generar una chispa fuerte; esta chispa también debe retardarse para evitar el retroceso. El dispositivo de arranque más popular para motores de pistón pequeños es el acoplamiento de impulso.
Acoplamiento de Impulso
El acoplamiento de impulso se instala entre el motor y el magneto. Consiste en una placa de leva con dos contrapesos fijados. El cuerpo del acoplamiento de impulso se desliza sobre el conjunto de leva y contrapeso y es la pieza impulsada por el motor. El cuerpo y la placa de leva están conectados mediante un resorte de reloj de alta resistencia. Dos pasadores de tope se colocan en la carcasa del magneto, en una posición tal que, a medida que el motor de arranque hace girar el motor, los contrapesos se mueven y entran en contacto con los pasadores de tope.
Esto mantiene el imán y la placa de leva fijos mientras el motor gira, enrollando el resorte y retardando el encendido. En una posición predeterminada, los contrapesos se liberan; el resorte se desenrolla, lo que hace girar los imanes rápidamente, produciendo una chispa fuerte retardada. Cuando el motor arranca, los contrapesos se mantienen desacoplados por la fuerza centrífuga y el magneto funciona normalmente en la posición avanzada (Figura 11.3).
Sistema de Vibrador de Inducción (Bobina LT)
El vibrador de inducción es común en motores de mayor tamaño, es decir, aquellos con 6 o más cilindros.
El vibrador envía pulsos de corriente continua directamente a la bobina primaria, lo que a su vez produce alto voltaje inducido en la bobina secundaria.
Este sistema no produce una sola chispa, sino un flujo continuo de chispas mientras los contactos de los interruptores están abiertos. Para retardar las chispas, se incorpora un segundo juego de contactos de los interruptores que se abren tarde. El vibrador está conectado a un solo magneto, generalmente el izquierdo.
Para simplificar el arranque, al colocar el interruptor de encendido en la posición START, se producen los siguientes eventos (Figura 11.4).
- El magneto derecho se conecta a masa para evitar una chispa en la posición avanzada.
- El circuito de los contactos de retardo se completa y entra en funcionamiento.
- El vibrador se activa y envía corriente continua pulsante al circuito primario del magneto izquierdo.
- El motor de arranque se activa y hace girar el motor.
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