Sumber kuasa yang ringkas dan didorong secara mekanikal ini berusia hampir 200 tahun dan masih mempunyai peranan yang jelas, walaupun terhad, dalam sistem hari ini.
Apa atau siapa magneto? Tidak, "magneto" bukan sahaja mutan berkuasa yang mempunyai keupayaan untuk menjana dan mengawal medan magnet dan pertama kali muncul dalam isu pertama X-Men pada tahun 1963.
Sebaliknya, magneto kejuruteraan ialah cara elektromekanikal asas untuk menukar gerakan - biasanya berputar, tetapi boleh linear - kepada kuasa elektrik. Walaupun usianya sudah tua, ia adalah teknik yang sangat lama dan masih digunakan dalam versi moden daripada aplikasi yang agak biasa kepada yang lebih tinggi di mana keselamatan adalah kritikal. Dalam sesetengah kes, anda juga boleh mempertimbangkan penggunaan magneto sebagai satu bentuk penuaian tenaga, kerana ia mengambil atau "menyedut" beberapa tenaga mekanikal yang ada dan menukarkannya kepada tenaga elektrik.
Nota: istilah dan parameter tenaga dan kuasa adalah entiti yang berbeza. Tenaga ialah keupayaan untuk melakukan kerja, dan kuasa ialah kadar di mana kerja dilakukan. Untuk tujuan kami dalam Soalan Lazim ini, walau bagaimanapun, kedua-dua istilah ini boleh ditukar ganti secara kasar, dan tidak perlu di sini untuk membuat perbezaan antara mereka.
Soalan Lazim ini akan meneroka sejarah, pembinaan dan aplikasi magneto, serta kelebihan dan batasannya.
S: Mulakan dengan asas: apakah yang dilakukan oleh magneto?
A: Magneto terdiri daripada magnet kekal dan gegelung elektrik (kuprum) luka). Ia adalah sumber arus elektrik bukan DC yang "tidak mantap", berfungsi sebagai penjana elektrik yang mentah, asas, namun berkesan. Fluks berubah atau membalikkan yang dihasilkan oleh magnet yang melalui atau merentasi gegelung menghasilkan perbezaan voltan merentasi gegelung primer (Hukum Faraday) (Rajah 1). Perbezaan voltan ini juga menyebabkan arus melalui gegelung dan ke beban, sekali gus mewujudkan tenaga elektrik daripada gerakan mekanikal.
S: Adakah terdapat lebih daripada satu struktur magneto asas?
A: ya. Magnet ulang-alik mempunyai magnet tetap semasa gegelung berputar atau bergerak; magneto induktor memastikan gegelung tetap semasa berputar atau menggerakkan magnet. Reka bentuk induktor biasanya lebih disukai kerana tidak perlu menyambung ke wayar ke pemasangan gegelung yang bergerak atau berputar, jadi reka bentuk lebih dipercayai. Sama ada cara, prinsip fizik asas dan penggunaan Hukum Faraday adalah sama.
S: Apakah rupa keluaran mentah magneto? Apakah amplitudnya?
A: Outputnya ialah bentuk gelombang AC yang sangat bukan sinus (Rajah 2). Aptitud ialah fungsi reka bentuk, saiz dan kelajuan yang magnet melepasi gegelung dan secara topikal antara ±15 dan ±40 V; beberapa magnet yang lebih besar boleh menghantar sebanyak ±100 V.
S: Apakah perbezaan antara magneto dan dinamo?
A: Secara umum, dinamo menghasilkan arus AC sinusoidal rendah harmonik yang bersih, yang sangat berbeza daripada keluaran bentuk gelombang "spikey" magneto yang herot.
S: Berapa umur penggunaan magneto sebagai sumber elektrik?
A: Sangat tua. Pembuat alat Perancis Hippolyte Pixii membinanya pada tahun 1832 — hanya satu tahun selepas penemuan Michael Faraday tentang prinsip aruhan elektromagnet. Dikendalikan oleh engkol tangan, magnetonya adalah penjana praktikal pertama arus elektrik (Gambar 3).
Memusingkan engkol menyebabkan magnet segi empat tepat (agak lemah, pada zaman itu) masuk dan keluar dari gegelung luka melalui mekanisme gerakan berputar-ke-linear yang mudah, sekali gus menghasilkan arus elektrik. Ini adalah skim bukan bateri pertama untuk menjana aliran arus yang boleh dipercayai dan agak berterusan. Walaupun ia tidak berterusan kerana ia berasal dari bateri, ia adalah sumber "bersih" yang tidak melibatkan bahan kimia atau mengalami kehabisan.
S: Ini semua kelihatan seperti sejarah kuno dan agak tidak relevan. Mengapa kita perlu melihatnya sekarang?
A: Pertama, magnetos digunakan untuk kereta awal, seperti Model T, dan membawa kepada banyak perkembangan dalam teknologi pencucuhan percikan dan elektromagnetisme moden. Lebih penting lagi, ia masih meluas dan lebih berkesan kerana bahan, komponen mekanikal dan magnet yang lebih baik.
S: Di manakah ia digunakan? Apakah peranan mereka?
A: Ia digunakan dalam kedua-dua aplikasi "rendah", seperti mesin pemotong rumput atau gergaji mesin berkuasa petrol, dan dalam pesawat kecil. Keluaran elektrik voltan rendah magneto diubah menjadi voltan/arus yang sesuai untuk menyalakan palam pencucuh enjin petrol berasaskan omboh pembakaran dalaman. Aplikasi berkaitan percikan ini adalah yang dominan untuk magneto, di mana ia tidak perlu memberikan aliran kuasa yang berterusan tetapi hanya letusan berkala.
Ia juga digunakan pada hari-hari awal telefon, di mana pengguna akan menghidupkan engkol di sisi telefon untuk menjana voltan yang lebih tinggi (50 hingga 100 V) yang diperlukan untuk pendering (loceng), manakala bateri voltan rendah akan digunakan untuk litar bercakap sebenar (Rajah 4).
S: Adakah voltan keluaran magneto digunakan secara langsung?
A: Secara amnya, ia tidak berguna secara langsung. Ia boleh digunakan "seadanya" jika ia hanya menghidupkan litar voltan rendah seperti pendering telefon (sekitar 20-40 V, kadangkala setinggi 80-100 V). Walau bagaimanapun, voltan adalah terlalu rendah untuk menyalakan percikan api dalam enjin berbahan api gas di mana sekitar 10 kV diperlukan. Dalam kes ini, pelbagai skim peningkatan voltan menggunakan pengubah dwibelitan digunakan di mana voltan magneto adalah yang utama, dan pengubah menaikkannya dengan dua urutan magnitud (10 V hingga 1000 V).
S: Mengapakah magnetos digunakan hari ini? Lagipun, kami kini mempunyai bateri yang kuat dan ringan.
A: Salah satu kelebihan sistem pencucuhan magneto ialah ia tidak memerlukan sebarang sumber kuasa luaran, seperti bateri; ia adalah sistem yang serba lengkap dan berkuasa sendiri. Ini menjadikannya pilihan yang baik untuk aplikasi di mana bateri sebagai sumber kuasa DC utama tidak tersedia atau boleh dilaksanakan, seperti enjin kecil (pemotong rumput, gergaji rantai). Selain itu, sistem pencucuhan magneto agak mudah dan mempunyai sedikit bahagian yang bergerak, yang menjadikannya tahan lama dan mudah diselenggara.
S: Itu masuk akal, tetapi apakah kegunaannya dalam pesawat?
A: Terdapat beberapa sebab bahawa pesawat enjin kipas/omboh moden dengan bateri masih menggunakan magneto untuk menyediakan silinder dengan percikan voltan tinggi; mereka adalah seperti berikut:
- Magnetos tidak bergantung pada sistem elektrik kapal terbang, pada bateri, atau sumber elektrik lain di atas kapal sistem elektrik kapal terbang menjadi luar talian dan kehilangan kuasa sepenuhnya, enjin kapal terbang dipacu magneto akan terus berfungsi.
- Magnetos boleh dipercayai. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, ia adalah salah satu teknologi pencucuhan tertua dalam industri aeroangkasa, yang digunakan oleh kapal terbang pertama. Mereka telah diuji masa dan boleh dipercayai
- Juruterbang mungkin terpaksa menutup seluruh sistem elektrik kapal terbang dengan sengaja dalam beberapa keadaan drastik, seperti sekiranya berlaku kebakaran elektrik, untuk mengelakkannya daripada merebak. Dengan menggunakan magnetos untuk sistem pencucuhannya, enjin akan terus berjalan walaupun sistem elektrik dimatikan.
Bahagian seterusnya menerangkan dengan lebih terperinci tentang penggunaan magneto dalam sistem penyalaan.
Kandungan Dunia EE Berkaitan
Berapakah bilangan motor elektrik dalam sebuah kereta?
Mengapa anda tidak memerlukan pemacu kelajuan berubah-ubah untuk menukar kelajuan kipas
Perbezaan antara kesan Faraday dan hukum aruhan Faraday
Mengapa Outlet Bercetus Apabila Anda Cabut Palamnya?
Penyelidik Meneroka Enjin Auto Petrol yang Agresif, Berkecekapan Tinggi, Tanpa Palam Pencucuh
Rujukan
Berita Motor Hemmings, "Sistem Pencucuhan Magneto"
Akademi Magnet MagLab Kebangsaan, "Magneto - 1832"
Hutan Mekanikal, "Apakah Sistem Pencucuhan Magneto?"
Monroe Aerospace, "Apakah magneto dan mengapa kapal terbang menggunakannya?"
Berita AOPA, "Cara ia berfungsi: Magneto"
Terbang, "Cara Ia Berfungsi: Magneto"
Elektrik Auto Antik (Australia), "Sejarah Magneto"
Wikipedia, "Magneto"
Wikipedia, "Pencucuhan Magneto"
Buzz Pound, "Model T Ford Magnetos dan Masa"
Model T Ford Club of America, "Bentuk Gelombang Output Magneto"
Model T Ford Club of America, "Sistem Pencucuhan Model T Ford & Masa Percikan"
Majalah Enjin Gas, "Nilai Voltan Magneto: Cara Menggunakan Voltmeter"
Telefon Lama Vern, “Litar Telefon Magneto”
Penerbitan Marvel, "Max Eisenhardt & Magneto"