Не нужно иметь какое-то специальное автомобильное образование, чтобы понимать, что каждый элемент, входящий в структуру наиболее распространенного средства передвижения – автомобиля – даже самый маленький, является очень важным, и при его отсутствии дело может дойти вплоть до катастрофы. Не попадает в категорию исключений и система зажигания, а особенно ее поистине сердце – катушка. Поэтому так важно иметь представление об устройстве катушки зажигания и о ее принципе работы. Об этом и пойдет речь далее.

Катушка зажигания (иначе она еще может называться модулем) представляет собой один из элементов системы автомобильного зажигания, призванный преобразовывать напряжение низковольтного типа бортовой сети в импульс высоковольтного характера. После этого возникающее высокое напряжение становится причиной образования искры между электродами, принадлежащие к свече, и воспламенения топливно-воздушной системы.

В целом данный механизм представляет собой трансформатор, который располагает двумя обмотками и может применяться во всех системах: электронной, бесконтактной и контактной. Но в зависимости от типа катушки, ее устройству характерны определенные трансформации. Рассмотрим эти виды и их структуру.

1. Во множестве конструкций электронной системы зажигания может применяться сдвоенная катушка. Еще одно ее наименование – двухвыводная. Данный тип располагает двумя высоковольтными выводами, которые становятся причиной одновременного получения искры цилиндрами в количестве двух штук. Причем один из цилиндров размещается в конце такта сжатия, а в другом искра происходит вхолостую.

Этот тип может иметь не один вид соединения со свечами зажигания. Так, это может происходить при помощи приводов, характеризующихся высоким уровнем напряжения. А еще один способ объясняется таким образом: когда одна свеча напрямую связана через наконечник, а другая – при помощи ранее упомянутого провода с высоким напряжением.

Примечательно, что пара сдвоенных катушек может образовать уникальный единый механизм. При этом он будет носить новое название – четырехвыводный, что вряд ли стоит объяснять.

1. Электронную систему зажигания прямого типа вполне устроит индивидуальная катушка. Установка этого вида производится совместно с зажиганием, чья работа заведена исключительно на управление электронного характера, при этом обязательно условие – отсутствие любых механических частей. Зажигание в такой катушке осуществляется с помощью разряда, поступающий от конденсатора, потому эту систему и называют прямой. Базовая функциональная часть индивидуальной катушки состоит из витков, сделанные из медных проводов, для того, чтобы принимать первичное напряжение и преобразовывать вторичный контур. Из этого следует, что механизм данного типа включает в себя две обмотки – первичную и вторичную, причем первая находится внутри второй. Конструкция первичной обмотки отличается наличием внутреннего сердечника, а вокруг вторичной находится внешний сердечник.

В катушке индивидуального типа могут размещаться такие компоненты воспламенителя, как электронные. Когда во вторичной обмотке вырабатывается высокое напряжение, то оно напрямую подается на свечу(делается это при помощи наконечника, состоящего из стержня высокого напряжения, изолирующей оболочки и пружины). А для того, чтобы во вторичной обмотке ток высокого уровня напряжение был отсечен как можно быстрее, там устанавливается диод, который тоже характеризуется высоким уровнем напряжения.

1. Во всех трех ранее названных системах зажигания может использоваться общая катушка. При этом обязательно условие для системы электронного типа – наличие блока распределителя.

Как и ранее описанный индивидуальный тип, этот объединяет первичную и вторичную обмотки.

Первая состоит не менее чем из ста витков толстой проволоки, выполненной из меди, которая, дабы иметь возможность предупреждать резкие скачки напряжения вместе с коротким замыканием, была изолирована. Также первичная обмотка располагает двумя выводами низковольтных характеристик, которые находятся на крышке катушки.

Что касается вторичной обмотки, то она в своем составе имеет гораздо большее количество витков (предел обозначен цифрой 30000) тоже медной, но уже тонкой проволоки. Примечательно то, что в общей вторичная обмотка располагается внутри первичной, в отличие от индивидуальной.

Основная характеристика всех проанализированных видов заключается в сопротивлении обмоток, которое варьируется в зависимости от модели механизма. В случае, если значение отклоняется от оптимального, то это говорит о неисправности в работе катушки.

Нужно упомянуть и о том, что обмотки, чтобы иметь возможность повышать силу магнитного поля, размещаются вокруг сердечника, сделанного из железа. А все вместе это образует конструкцию, которую помещают в корпус с изолирующей крышкой. При этом катушка обязательно должна быть заполненной трансформаторным маслом – это должно предотвращать токовой нагрев.

Как работает

Принцип работы катушки зажигания основывается на базовых физических законах, которым учили еще в школе. Его можно охарактеризовать следующим образом: напряжение низковольтного типа отправляется в первичную обмотку. Все это создает магнитное поле. Иногда это напряжение может быть отсечено прерывателем, что становится причиной резкого сокращения магнитного поля вместе с образованием электродвижущей силы в витках катушки.

Если верить физическому закону касательно электромагнитной индукции, то величина электродвижущей силы, которая возникает таким образом, является пропорциональной количеству витков в обмотке контура. Этим можно объяснить то, что во вторичной катушке образуется высокого напряжения импульс, ведь там находится большое количество витков. Этот импульс подается к свече зажигания. Причем данный процесс не характерен для индивидуального типа, так как такой устанавливается непосредственно на свечу.

Именно благодаря этому импульсу, передаваемый при помощи катушки, между электродами свечи возникает искра, что становится причиной воспламенения топливно-воздушной смеси. А в тот момент, когда возникновение этой искры уже просто необходимо, контакты в распределителе-прерывателе размыкаются. В этот же момент происходит разрыв цепи первичной обмотки. Ток высоковольтного характера появляется на центральном контакте катушки, после чего вновь отправляется – на тот контакт, напротив которого в этот конкретный момент находится электрод бегунка. После всего этого происходит замыкание цепи, а импульс проходит на свечу зажигания, принадлежащей одному из цилиндров.

Небольшая рекомендация: катушка не особо приветствует длительные нагрузки, поэтому лучше включать на длительное время зажигание при факте отсутствия запуска двигателя. Это – проверенный факт, исполнение которого поможет максимально продлиться время действия описываемого механизма.

Устаревшие модели автомобилей располагали такими катушками, напряжение от которых приходило сразу ко всем свечам при помощи распределителя зажигания. Последний механизм оказался недостаточно надежным, в связи с чем в современных авто начали активно применять системы с катушками индивидуального типа, принадлежащий каждой отдельной свече. В связи с этим энергия искрообразования увеличилась, а уровень радиопомех, что создавала система зажигания, наоборот уменьшился. Также применение данной системы позволило распрощаться с необходимостью использовать высоковольтные провода, которые часто оказываются ненадежными.

Катушка, как важнейший элемент общей системы зажигания, нуждается в особенном внимании и уходе. Поэтому таким не стоит пренебрегать и ожидать до последнего, пока из строя выйдет на только данный механизм, но и вся система зажигания, а позже и автомобиль. Так что я рекомендую всегда находить время для осуществления хотя бы элементарной диагностики авто и системы зажигания в частности, тем более если о принципе ее работы теперь известно. И пусть автомобиль никогда не подводит.

Видео “Снятие катушки зажигания”

Посмотрев запись вы узнаете как можно самостоятельно снять катушку зажигания.

На большинстве современных бензиновых двигателей применяются системы индивидуального зажигания. Данная система зажигания отличается от классического зажигания и от DIS-системы зажигания тем, что каждая свеча зажигания в такой системе обслуживается собственной (индивидуальной) катушкой зажигания. В зависимости от устройства сердечника, индивидуальные катушки зажигания делятся на два типа – компактные, и стержневые.

Компактная (слева) и стержневая (справа) индивидуальные катушки зажигания, устанавливаемые непосредственно над свечами зажигания.

Конструктивно, индивидуальные катушки зажигания могут быть выполнены как отдельные элементы, либо объединены в модули по две, три или четыре катушки зажигания в одном модуле.

Модуль зажигания, состоящий из четырёх компактных индивидуальных катушек зажигания. Модуль устанавливается непосредственно над свечами зажигания.

В большинстве случаев, индивидуальные катушки зажигания устанавливаются непосредственно над свечами зажигания. Но встречаются двигатели, где катушки зажигания соединены со свечами зажигания посредством высоковольтных проводов.

Модули зажигания, состоящие из двух индивидуальных катушек зажигания, соединённых со свечами зажигания посредством высоковольтных проводов (на приведённом примере, каждый цилиндр двигателя оснащён двумя свечами зажигания, обслуживаемыми собственным модулем).

Принцип действия индивидуальных катушек зажигания.

Индивидуальная катушка зажигания за один рабочий цикл двигателя генерирует одну искру зажигания. Поэтому, в индивидуальных системах зажигания требуется синхронизация работы катушек с положением распределительного вала. При подаче напряжения на первичную обмотку катушки зажигания, через первичную обмотку начинает течь ток, вследствие чего в сердечнике катушки изменяется величина магнитного потока. Изменение величины магнитного потока в сердечнике катушки приводит к возникновению напряжения положительной полярности на вторичной обмотке. Так как скорость нарастания тока в первичной обмотке при этом относительно небольшая, то и возникающее при этом напряжение на вторичной обмотке относительно мало и находится в диапазоне 1…2 kV. Но при определённых обстоятельствах этой величины напряжения может оказаться достаточно для несвоевременного возникновения искрового разряда между электродами свечи зажигания и как следствие, слишком раннего воспламенения рабочей смеси. Во избежание возможных повреждений двигателя вследствие несвоевременного возникновения искрового разряда, образование искрового разряда между электродами свечи зажигания при подаче напряжения на первичную обмотку катушки зажигания должно быть исключено. В системах индивидуального зажигания, возникновение этого разряда предотвращается с помощью встроенного в корпус катушки зажигания диода EFU, включённого последовательно в цепь вторичной обмотки. В момент закрытия оконечного каскада зажигания, ток в первичной цепи резко прерывается, и магнитный поток стремительно уменьшается. Это быстрое изменение величины магнитного потока приводит к возникновению высокого напряжения на вторичной обмотке катушки зажигания (при определённых условиях, напряжение на вторичной обмотке катушки зажигания может достигать 40…50 kV). Когда это напряжение достигает значения, обеспечивающего образование искры между электродами свечи зажигания, сжатая в цилиндре рабочая смесь воспламеняется от искрового разряда между электродами свечи зажигания.

Типовые неполадки индивидуальных катушек зажигания.

Габаритные размеры индивидуальных катушек зажигания относительно малы, за счёт чего производителям двигателей удаётся легко их размещать непосредственно над свечами зажигания. Но из-за небольших размеров снижается надёжность катушек. Как следствие, индивидуальные катушки зажигания часто выходят из строя, и в первую очередь – изоляция вторичной обмотки. Повреждение изоляции обмотки приводит к межвитковому пробою высокого напряжения внутри катушки. Катушка зажигания с такой неисправностью обычно способна обеспечить поджег рабочей смеси в цилиндре при работе двигателя на малых нагрузках и на режиме холостого хода. Но при больших нагрузках на двигатель искрообразование прекращается, и цилиндр, обслуживаемый такой катушкой, перестаёт работать. Выявить данную неисправность можно по осциллограмме напряжения в первичной или во вторичной цепи катушки. Признаком межвиткового пробоя изоляции катушки является отсутствие затухающих колебаний в конце горения искры на осциллограмме сигнала.

Порядок проведения диагностики индивидуальных катушек зажигания.

Каждая свеча зажигания двигателя, оснащённого индивидуальной системой зажигания, обслуживается собственной катушкой зажигания и собственным коммутатором. По этой причине, диагностика индивидуальной системы зажигания проводится последовательно – системы зажигания каждого цилиндра диагностируется поочерёдно, одна за другой, как отдельные системы зажигания (по окончанию диагностики одной катушки зажигания диагност переходит к диагностике следующей катушки зажигания и т.д.). Основными контролируемыми параметрами при проведении диагностики индивидуального зажигания являются:

• наличие затухающих колебаний в конце участка горения искры между электродами свечи зажигания;
• продолжительность периода накопления энергии в магнитном поле индивидуальной катушки зажигания (обычно составляет 1,5…5,0 mS в зависимости от устройства катушки);
• продолжительность горения искры между электродами свечи зажигания (обычно составляет 1,5…2,5 mS в зависимости от устройства катушки). Следует учесть, что если из-за неполадки на каком либо режиме работы двигателя продолжительность горения искры между электродами свечи зажигания будет меньше 0,5 mS, то искровой разряд между электродами свечи зажигания возникнет, но топливовоздушная смесь от такого разряда не воспламенится.

Схемы индивидуального зажигания и точки подключения для проведения диагностики системы.

Ниже приведены схемы индивидуального зажигания. На схемах показаны точки подсоединения осциллографического щупа и высоковольтных датчиков к диагностируемой катушке, для проведения диагностики системы по осциллограммам напряжения в первичной и во вторичной цепях катушки

Схема системы индивидуального зажигания с внешним силовым каскадом управления первичной обмоткой катушки (схема приведена для одного цилиндра).

1. Точка съёма сигнала во вторичной цепи с помощью универсального накладного ёмкостного датчика "Cx Universal".
2. Аккумуляторная батарея.
3. Выключатель зажигания.
4. Индивидуальная компактная катушка зажигания без встроенного силового каскада управления первичной обмоткой катушки.
5. Свеча зажигания.
6. Блок управления двигателем (или коммутатор).

В корпус индивидуальной катушки зажигания может быть встроен силовой каскад управления первичной обмоткой катушки (коммутатор).

Схема системы индивидуального зажигания со встроенным в катушку силовым каскадом управления первичной обмоткой (схема приведена для одного цилиндра).

1. Точка подключения чёрного зажима типа "крокодил" осциллографического щупа.
2. Точка подключения пробника осциллографического щупа.
3. Место установки универсального накладного индуктивного датчика "Lx Universal" для съёма сигнала во вторичной цепи.
4. Аккумуляторная батарея.
5. Выключатель зажигания.
6. Индивидуальная компактная или стержневая катушка зажигания со встроенным силовым каскадом управления первичной обмоткой катушки.
7. Свеча зажигания.
8. Блок управления двигателем.

Диагностика по первичному напряжению индивидуальных катушек зажигания

Для проведения диагностики индивидуальной катушки зажигания по первичному напряжению, необходимо просмотреть осциллограмму напряжения на управляющем выводе первичной обмотки катушки при помощи осциллографического щупа.

Осциллографический щуп.

Для съёма осциллограммы напряжения на управляющем выводе первичной обмотки, осциллографический щуп необходимо подключить к аналоговому входу №5 USB Autoscope II, чёрный зажим типа "крокодил" подсоединить к "массе" на двигателе, пробник щупа подсоединить параллельно управляющему выводу первичной обмотки катушки зажигания.

Подключение осциллографического щупа к управляющему выводу первичной обмотки индивидуальной катушки зажигания.

Далее необходимо запустить диагностируемый двигатель. В окне программы "USB Осциллограф" необходимо выбрать "Управление => Загрузить настройки пользователя => => Ignition => Ignition_Primary". Теперь, в окне программы будет отображаться осциллограмма напряжения на первичной обмотке диагностируемой катушки зажигания.

исправной индивидуальной катушки зажигания.

1. Момент открытия силового транзистора коммутатора (начало накопления энергии в магнитном поле катушки зажигания).
2. Момент закрытия силового транзистора коммутатора (ток в первичной цепи резко прерывается и возникает пробой искрового промежутка между электродами свечи зажигания).

Осциллограмма напряжения на управляющем выводе первичной обмотки неисправной индивидуальной катушки зажигания. Признаком неисправности является отсутствие затухающих колебаний после окончания горения искры между электродами свечи зажигания (участок отмечен символом "4").

В корпус некоторых типов индивидуальных катушек зажигания встроен силовой каскад управления первичной обмоткой катушки. Управляющий вывод первичной обмотки таких катушек зажигания находится внутри корпуса катушки и оказывается недоступным для подсоединения к нему пробника осциллографического щупа. Это делает невозможным проведение диагностики такой индивидуальной катушки зажигания по первичному напряжению. В таком случае, диагностику катушки зажигания проводят по вторичному напряжению с помощью универсального накладного ёмкостного датчика "Cx Universal" или универсального накладного индуктивного датчика "Lx Universal".

Диагностика по вторичному напряжению индивидуальных катушек зажигания.

При проведении диагностики систем зажигания по вторичному напряжению применяют ёмкостной датчик. В случае если применение ёмкостного датчика невозможно, применяют индуктивный датчик. Применение ёмкостного датчика более предпочтительно, так как полученный с его помощью сигнал более точно повторяет форму осциллограммы напряжения во вторичной цепи диагностируемой системы зажигания.

Диагностика по вторичному напряжению с помощью ёмкостного датчика.

В качестве ёмкостного датчика для проведения диагностики индивидуальной катушки зажигания по вторичному напряжению применяется универсальный накладной ёмкостной датчик "Cx Universal".

Универсальный накладной ёмкостной датчик "Cx Universal".

Съём сигнала с помощью ёмкостного датчика возможен только в том случае, если создаваемое вторичной обмоткой катушки зажигания электрическое поле не экранировано конструктивно. Такими катушками зажигания являются некоторые компактные индивидуальные катушки зажигания без встроенного силового каскада управления первичной обмоткой.

Стержневые индивидуальные катушки зажигания.

Модуль зажигания, состоящий из четырёх стержневых индивидуальных катушек зажигания.

Для проведения диагностики индивидуальной катушки зажигания по вторичному напряжению при помощи универсального накладного индуктивного датчика "Lx Universal", разъём датчика необходимо подключить к расположенному на задней панели USB Autoscope II входу "Ignition". К входу "Sync" датчика "Lx Universal" необходимо подключить разъём осциллографического щупа, чёрный зажим типа "крокодил" щупа подсоединить к "массе" двигателя. Далее необходимо запустить диагностируемый двигатель. В окне программы "USB Осциллограф" выбрать "Управление => Загрузить настройки пользователя => => Ignition => Lx_Universal" для катушек без встроенного коммутатора или "Управление => Загрузить настройки пользователя => => Ignition => Lx_Universal+" для катушек со встроенным коммутатором. Пробник осциллографического щупа необходимо подсоединить параллельно управляющему/сигнальному выводу катушки зажигания. Сразу после подсоединения пробника осциллографического щупа к управляющему/сигнальному выводу катушки зажигания, в окне программы "USB Осциллограф" будут отображаться импульсы синхронизации. Если же пробник осциллографического щупа по ошибке подсоединён к любому другому выводу катушки зажигания (+12V, "масса"), импульсы синхронизации в окне программы отображаться не будут. После правильного подсоединения пробника осциллографического щупа, к диагностируемой катушке зажигания следует поднести универсальный накладной индуктивный датчик "Lx Universal".

Диагностика стержневой индивидуальной катушки зажигания по вторичному напряжению с помощью индуктивного датчика "Lx Universal".

Диагностика компактной индивидуальной катушки зажигания по вторичному напряжению с помощью индуктивного датчика "Lx Universal" (в данном случае, четыре компактные индивидуальные катушки зажигания объединены в единый модуль зажигания).

Следует выбрать такое расположение индуктивного датчика "Lx Universal" относительно сердечника диагностируемой катушки зажигания, при котором в окне программы "USB Осциллограф" будет отображаться осциллограмма напряжения во вторичной цепи диагностируемой катушки зажигания.

Осциллограмма импульса высокого напряжения исправной стержневой индивидуальной катушки зажигания, полученная с помощью универсального накладного индуктивного датчика "Lx Universal".

1. Начало накопления энергии в магнитном поле катушки зажигания (совпадает с моментом открытия силового транзистора коммутатора).
2. Пробой искрового промежутка между электродами свечи зажигания и начало горения искры (момент закрытия силового транзистора коммутатора).
3. Участок горения искры между электродами свечи зажигания.
4. Затухающе колебания, возникающие сразу после окончания горения искры между электродами свечи зажигания.

Осциллограмма импульса высокого напряжения неисправной стержневой индивидуальной катушки зажигания, полученная с помощью универсального накладного индуктивного датчика "Lx Universal". Признаком неисправности является отсутствие затухающих колебаний в конце горения искры между электродами свечи зажигания (участок отмечен символом "4").

Осциллограмма импульса высокого напряжения неисправной стержневой индивидуальной катушки зажигания, полученная с помощью универсального накладного индуктивного датчика "Lx Universal" . Признаком неисправности является отсутствие затухающих колебаний в конце горения искры между электродами свечи зажигания и очень короткое время горения искры.

Катушка зажигания (или модуль зажигания) – элемент системы зажигания автомобиля, который преобразует низковольтное напряжение бортовой сети в высоковольтный импульс. Высокое напряжение, возникающее в , вызывает образование искры между электродами свечи зажигания и обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси.

Устройство катушки зажигания
Катушка зажигания представляет собой трансформатор с двумя обмотками: первичной и вторичной, внутри которых находится стальной сердечник, а снаружи – изолированный корпус.

• Первичная обмотка состоит из толстого медного изолированного провода и насчитывает от 100 до 150 витков. Обмотка имеет выводы 12 вольт.
• Вторичная обмотка, как правило, располагается снаружи первичной. Она состоит из 15000-30000 витков тонкой медной проволоки. Такая система характерна как для модуля зажигания, для катушки зажигания сдвоенного типа, так и для индивидуальной катушки. а. Во вторичной обмотке создается импульсное напряжение до 35 000 вольт, которое и подается к свечам зажигания.

Виды катушек зажигания автомобиля
Различают общие и индивидуальные катушки зажигания.

• Общая катушка зажигания используется в системах зажигания с распределителем или без него. Ее конструкция описана выше: первичная обмотка располагается снаружи вторичной, внутри которой находится сердечник. Катушки с сердечником заключены в стальной корпус. Импульс от вторичной обмотки подается на свечи зажигания.
• Индивидуальная катушка зажигания используется в системах прямого электронного зажигания. В отличие от общей конструкции, в индивидуальных катушках первичная обмотка находится внутри вторичной. Индивидуальная катушка устанавливается непосредственно на свечу зажигания, поэтому высоковольтный импульс передается практически без потери мощности.

Приветствую всех на нашем сайте!

Мы продолжаем изучать электронику с самого начала, то есть с самых основ и темой сегодняшней статьи будет принцип работы и основные характеристики катушек индуктивности . Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса – и .

Устройство и принцип работы катушки индуктивности.

Как уже понятно из названия элемента – катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя именно катушку:), то есть большое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием – витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего витки наматываются на цилиндрический или тороидальный каркас:

Важнейшей характеристикой катушки индуктивности является, естественно, индуктивность, иначе зачем бы ей дали такое название 🙂 Индуктивность – это способность преобразовывать энергию электрического поля в энергию магнитного поля. Это свойство катушки связано с тем, что при протекании по проводнику тока вокруг него возникает магнитное поле:

А вот как выглядит магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку:

В общем то, строго говоря, любой элемент в электрической цепи имеет индуктивность, даже обычный кусок провода. Но дело в том, что величина такой индуктивности является очень незначительной, в отличие от индуктивности катушек. Собственно, для того, чтобы охарактеризовать эту величину используется единица измерения Генри (Гн). 1 Генри – это на самом деле очень большая величина, поэтому чаще всего используются мкГн (микрогенри) и мГн (милигенри). Величину индуктивности катушки можно рассчитать по следующей формуле:

Давайте разберемся, что за величину входят в это выражение:

Из формулы следует, что при увеличении числа витков или, к примеру, диаметра (а соответственно и площади поперечного сечения) катушки, индуктивность будет увеличиваться. А при увеличении длины – уменьшаться. Таким образом, витки на катушке стоит располагать как можно ближе друг к другу, поскольку это приведет к уменьшению длины катушки.

С устройством катушки индуктивности мы разобрались, пришло время рассмотреть физические процессы, которые протекают в этом элементе при прохождении электрического тока. Для этого мы рассмотрим две схемы – в одной будем пропускать через катушку постоянный ток, а в другой -переменный 🙂

Итак, в первую очередь, давайте разберемся, что же происходит в самой катушке при протекании тока. Если ток не изменяет своей величины, то катушка не оказывает на него никакого влияния. Значит ли это, что в случае постоянного тока использование катушек индуктивности и рассматривать не стоит? А вот и нет 🙂 Ведь постоянный ток можно включать/выключать, и как раз в моменты переключения и происходит все самое интересное. Давайте рассмотрим цепь:

Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь.

Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?

Ток через катушку начнет изменяться, поскольку в предыдущий момент времени он был равен 0. Изменение тока приведет к изменению магнитного потока внутри катушки, что, в свою очередь, вызовет возникновение ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции, которую можно выразить следующим образом:

Возникновение ЭДС приведет к появлению индукционного тока в катушке, который будет протекать в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Таким образом, ЭДС самоиндукции будет препятствовать протеканию тока через катушку (индукционный ток будет компенсировать ток цепи из-за того, что их направления противоположны). А это значит, что в начальный момент времени (непосредственно после замыкания выключателя) ток через катушку будет равен 0. В этот момент времени ЭДС самоиндукции максимальна. А что же произойдет дальше? Поскольку величина ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока, то она будет постепенно ослабевать, а ток, соответственно, наоборот будет возрастать. Давайте посмотрим на графики, иллюстрирующие то, что мы обсудили:

На первом графике мы видим входное напряжение цепи – изначально цепь разомкнута, а при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать. Напряжения на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый). Таким образом, если в качестве нагрузки мы будем использовать лампу, то они загорится не сразу после замыкания переключателя, а с небольшой задержкой (в соответствии с графиком тока).

Аналогичный переходный процесс в цепи будет наблюдаться и при размыкании ключа. В катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, но индукционный ток в случае размыкания будет направлен в том же самом направлении, что и ток в цепи, а не в противоположном, поэтому запасенная энергия катушки индуктивности пойдет на поддержание тока в цепи:

После размыкания ключа возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока через катушку, поэтому ток достигает нулевого значения не сразу, а по истечении некоторого времени. Напряжение же в катушке по форме идентично случаю замыкания переключателя, но противоположно по знаку. Это связано с тем, что изменение тока, а соответственно и ЭДС самоиндукции в первом и втором случаях противоположны по знаку (в первом случае ток возрастает, а во втором убывает).

Кстати, я упомянул, что величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, так вот, коэффициентом пропорциональности является ни что иное как индуктивность катушки:

На этом мы заканчиваем с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока .

Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:

Давайте посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:

Как мы уже выяснили ЭДС самоиндукции у нас прямо пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения тока:

Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость 🙂 Смотрите сами – между точками 1 и 2 ток у нас изменяется, причем чем ближе к точке 2, тем изменения меньше, а в точке 2 в течении какого-то небольшого промежутка времени ток и вовсе не изменяет своего значения. Соответственно скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0, что мы и видим на графике ЭДС самоиндукции . Причем на всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна, в связи с этим на ЭДС на всем этом промежутке напротив принимает отрицательные значения.

Аналогично между точками 2 и 3 – ток уменьшается – скорость изменения тока отрицательная и увеличивается – ЭДС самоиндукции увеличивается и положительна. Не буду расписывать остальные участки графика – там все процессы протекают по такому же принципу 🙂

Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент – при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2: , title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="12" width="39" style="vertical-align: 0px;">, участок 3-4: title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="12" width="41" style="vertical-align: 0px;">, ). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника). А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока). И в итоге мы приходим к очень интересному факту – катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току, протекающему по цепи. А значит она имеет сопротивление, которое называется индуктивным или реактивным и вычисляется следующим образом:

Где – круговая частота: . – это .

Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный ( = 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.

Давайте вернемся к нашим графикам, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока. Мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение ? Здесь все на самом деле просто 🙂 По 2-му закону Кирхгофа:

А следовательно:

Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:

Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе () друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:

При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода.

Вот и с включением катушки в цепь переменного тока мы разобрались 🙂

На этом, пожалуй, закончим сегодняшнюю статью, она получилась уже довольно объемной, поэтому дальнейший разговор о катушках индуктивности мы будем вести в следующий раз. Так что до скорых встреч, будем рады видеть вас на нашем сайте!

Катушка зажигания предназначена для создания высокого напряжения, которое в дальнейшем используется свечой для образования искры. Поэтому ее исправная работа необходима для нормального функционирования системы зажигания. По сути катушка является небольшим трансформатором, на первичную обмотку которой приходит стандартные 12 В от аккумулятора, а выходит напряжение в несколько кВ. Она используется во всех системах зажигания - , бесконтактной и электронной. Причины выхода из строя катушки типичны. Как правило, это обрыв провода, повреждение изоляции, механические деформации. Далее мы с вами рассмотрим признаки неисправности и методы диагностики катушки зажигания.

В случае, если в двигателе установлены индивидуальные катушки, то проверить их можно, переставляя на другие свечи. При этом проводку лучше не трогать, чтобы не повредить ее целостность.

Модуль катушек зажигания

Метод «искры в шприце»

Процесс проверки катушки с помощью такого самодельного устройства достаточно прост. Для этого нужно подсоединить поочередно катушки к свече получившегося «прибора». Крепеж-крокодил присоединить к «массе» корпуса машины. На время смены тестируемых катушек двигатель необходимо глушить и запускать потом заново.

Изначально с помощью поршня нужно выставить минимальный зазор между проволокой на поршне и электродом (1…2 мм). И путем регулирования расстояния от проволоки на поршне до электрода на свече визуально смотреть на процесс появления между ними искры. Максимальное расстояние в данном случае у разных машин будет разным, и зависит оно от качества и состояния свечи зажигания, состояния электросистемы машины, качества «массы» и других факторов. Обычно искра при таких испытаниях должна появляться при расстоянии между электродами от 1…2 мм до 5…7 мм.

Перед каждым тестированием работы получившегося аппарата нужно обязательно отсоединять разъем с каждой форсунки с тем, чтобы топливо не заливало цилиндр во время проверки.

Главное, о чем можно точно судить при таких испытаниях - сравнение состояния разных катушек по цилиндрам. Если имеет место неисправность или - это будет видно по длине искры по сравнению с более-менее исправными катушками.

Проверка сопротивления изоляции

Еще один популярный метод проверки заключается в измерении значения сопротивления изоляции проводов в обмотках катушки. Для этого вам понадобится мультиметр, способный измерять сопротивление. Катушку зажигания лучше демонтировать с автомобиля, чтобы работать было удобнее. Процедура замера несложна. Главное знать, где расположены выводы первичной и вторичной катушек, так как измерять сопротивление необходимо проверить на них обеих.

Перед началом работы убедитесь в исправности мультиметра. Для этого включите режим измерения сопротивления и замкните щупы между собой. На экране должен быть 0.

Два щупа мультиметра попарно подсоединяют (касаются) к выводам первичной обмотки. Значение сопротивления должно находиться в пределах 0,5...3,5 Ом (у некоторых катушек может быть больше, точную информацию вы найдете в справочной литературе). Аналогичную процедуру необходимо провести и со вторичной катушкой. Однако тут диапазон значений будет другим - от 6 до 15 кОм (аналогично информацию уточняйте в справочной литературе).

Процедура замера сопротивления изоляции катушки зажигания

Если значение будет мало, значит, в обмотке повредилась изоляция, и вы имеете дело с коротким, скорее всего межвитковым, замыканием. Если же сопротивление слишком велико, то это означает, что провод обмотки оборвался и нет нормального контакта. В любом случае необходимо выполнять ремонт, то есть перематывать обмотку. Однако в большинстве случаев лучше попросту заменить катушку зажигания , так как этот способ избавит вас от лишних хлопот и затрат. Это касается практически любого автомобиля, ведь стоимость ремонта будет превышать цену самой катушки.

Если вы имеете дело с индивидуальными или двухвыводными катушками, то здесь дело обстоит несколько иначе. Значение на первичной обмотке должны быть аналогичными. А что касается «вторички», то значение сопротивления будут идентичными на обоих выводах. Если на машине установлена катушка с четырьмя выводами, то проверку нужно делать на всех выводах.

Также учтите, что при измерении сопротивления на вторичной обмотке важно учитывать полярность. В частности, черным щупом мультиметра коснитесь центрального вывода («массы»), а красным - стержня наконечника.

Осциллограф покажет все

Самый профессиональный метод проверки катушки - воспользоваться осциллографом. Только он способен дать полную информацию о состоянии системы зажигания, и в частности, катушек зажигания. Поэтому в сложных случаях имеет смысл воспользоваться электронным осциллографом и дополнительным программным обеспечением. Особенно это актуально когда имеет место так называемое межвитковое замыкание на катушках вторичного напряжения (с высоким напряжением).

Если с помощью осциллографа снять график значений рабочих напряжений в динамике (видно на рисунке), то по нему можно понять, что причиной возможных описанных выше неисправностей будет именно катушка зажигания. Дело в том, что при возникновении межвиткового замыкания во вторичной катушке уменьшается энергия, которая могла бы потенциально запастись в этой самой катушке, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению времени горения искры, то есть, пропускам воспламенения. Особенно это заметно при резком нажатии на педаль акселератора.

Катушка целая

Катушка пробитая

Итоги

Проверить катушку зажигания совсем несложно. Это может сделать любой, даже начинающий, автолюбитель. Самый простой и эффективный метод - измерение сопротивления изоляции на первичной и вторичной обмотках. Для этого лучше снять катушку для удобства проведения работы.

Помните, что при выявлении неисправности редко имеет смысл проводить ремонт, в частности, перематывать одну или вторую обмотки. Гораздо проще купить и заменить новую катушку зажигания целиком.