Magneto — urządzenie i zasada działania
W 1887 roku niemiecki inżynier i wynalazca Robert Bosch, właściciel firmy o tej samej nazwie, opracował i opatentował pierwszy magnetyczny układ zapłonowy. Wszystko zaczęło się, gdy jeden z klientów firmy zlecił opracowanie układu zapłonowego do swojego silnika gazowego i wkrótce zamówienie zostało zrealizowane. Później wykryto pewne wady i zmodyfikowano urządzenie. W rezultacie już w 1890 roku firma Robert Bosch GmbH realizowała duże zamówienia na magnetyczne układy zapłonowe, które zaczęły napływać w ogromnych ilościach z całego świata.
Siedem lat później, w 1897 roku, urządzenie zostało ostatecznie przystosowane do pojazdu, ponieważ Daimler musiał opracować zapłon dla trójkołowca De Dion Bouton. W ten sposób ostatecznie rozwiązano problem zapłonu samochodowych silników spalinowych pracujących na wysokich obrotach. Pięć lat później, w 1902 roku, uczeń Roberta Boscha, Gottlob Honnold, udoskonalił iskrownik, dodając świecę zapłonową, czyniąc urządzenie uniwersalnym.
Czym więc jest magneto? Jak to działa i jak działa? Wszystko jest bardzo proste, jak wszystko genialne. Magneto to alternator, w którym pełni rolę induktora trwały magneswprawiany w ruch obrotowy przez siłę zewnętrzną. Wirnik magnetyczny wytwarza wirujący zmienny strumień magnetyczny, który indukuje pole elektromagnetyczne w uzwojeniu stojana.
Typowy magneto samochodowego układu zapłonowego zawiera cewki niskiego i wysokiego napięcia. Cewka niskiego napięcia ma wyłącznik i kondensator w swoim obwodzie, a cewka wysokiego napięcia jest podłączona do masy na jednym ze swoich zacisków i do świec zapłonowych na drugim zacisku.
Wspólne jarzmo w kształcie litery U, na którym nawinięte są cewki, to obwód magnetyczny, w którym zmienne pole magnetyczne obracając magnes stały. Często część zwojów uzwojenia wysokiego napięcia jest wykorzystywana jako uzwojenie niskiego napięcia, podobnie jak wykonuje się uzwojenia autotransformatorów.
Gdy magnes obraca się, w cewce niskiego napięcia indukowana jest siła elektromotoryczna, ale cewka jest zwarta przez przełącznik mechaniczny, tak że doświadcza indukowanego prądu spowodowanego zmiennym strumieniem magnetycznym przenikającym do rdzenia, gdy magnes przecina go z jego linie siły. Zmiana strumienia magnetycznego trwa kilka milisekund, w wyniku czego powstaje samozamykająca się cewka z prądem kilku amperów.
W pewnym momencie styki wyłącznika otwierają się, prąd przepływa z cewki do kondensatora, aw powstałym obwodzie oscylacyjnym niskiego napięcia rozpoczynają się oscylacje harmoniczne, których częstotliwość wynosi około 1 kHz.Ponieważ styki otwierają się szybko, przez mniej niż jedną czwartą okresu oscylacji pierwszej pętli, nie ma przerwy między stykami wyłącznika i dopiero po rozwarciu styków wyłącznika PEM w obwodzie niskiego napięcia osiąga amplitudę.
W tym momencie pojawia się świeca zapłonowa podłączona do uzwojenia wysokiego napięcia, energia kondensatora obwodu niskiego napięcia jest zamieniana na energię prądu przemiennego obwodu wysokiego napięcia, ponieważ oscylacje w obwodzie niskiego napięcia trwają , a palna mieszanka w cylindrze ma czas się zapalić.
Oscylacje trwają nie dłużej niż 1 milisekundę, ze względu na wartości indukcyjności i pojemności struktury magnetycznej, po czym styki wyłącznika ponownie się zamykają i rozpoczyna się kolejny cykl narastania prądu w poruszanym samoczynnie obwodzie niskiego napięcia.
Widzimy więc, że magneto jest maszyną magnetoelektryczną, której funkcją jest zamiana energii mechanicznej obrotu wirnika magnetycznego na energię elektryczną, a konkretnie energię wyładowania wysokiego napięcia na świecy. Obecnie nadal można znaleźć układy zapłonowe oparte na magneto do silników spalinowych.
Oczywiście nie każdy generator można przypisać magneto, ponieważ tylko te generatory, które są wzbudzane przez magnesy trwałe i są zwykle podłączone do transformatora wysokiego napięcia układu zapłonowego silników spalinowych, nazywane są magneto.
Zdarza się, że magneto zapewnia nie tylko zapłon, ale również zasilanie sieci pokładowej pojazdu, ale najczęściej magneto zasila tylko układ zapłonowy.Tymczasem dziś na rynku można znaleźć generatory z magnesami trwałymi z kilkoma cewkami generatora na stojanie, takie generatory nadają się do motocykli, ale w zasadzie są uniwersalne.
W niektórych przypadkach dodatkowa cewka umieszczona na rdzeniu magnetycznym nadal służy do wytwarzania energii elektrycznej dla sieci pokładowej. Magnesy są czasami umieszczane na kole zamachowym, które pełni podwójną funkcję: uruchamiania magnesu i uruchamiania alternatora. Takie hybrydowe urządzenie nosi nazwę „magdino” z połączenia słów „magneto” i „dynamo”.
W lekkich motocyklach, odrzutowcach, skuterach śnieżnych, silnikach zaburtowych, silnikach zaburtowych można znaleźć Magdinos współpracujące z prostownikami i regulatorami napięcia. Moc magdino nie jest wielka, w granicach 100 watów, ale w zupełności wystarczy do oświetlenia bocznego, a nawet do naładowania akumulatora. Zaletą Magdino są niewielkie rozmiary i niska waga.
W silnikach benzynowych wewnętrznego spalania iskrownik był tradycyjnie używany przez długi czas, dostarczając impuls prądu do świecy zapłonowej, kiedy baterie nie były jeszcze szeroko stosowane w tym celu. Nawet dzisiaj można znaleźć takie rozwiązania. Silniki dwusuwowe lub czterosuwowe z motorowerów, kosiarek, pił łańcuchowych. Podczas II wojny światowej niemieckie silniki gaźnikowe czołgów miały magnetyczny układ zapłonowy.
Silniki samolotów tłokowych mają parę świec zapłonowych na każdym cylindrze, a każdy zestaw świec zapłonowych jest podłączony do własnego magnesu — lewy i prawy zestaw świec zapłonowych są zasilane oddzielnie. Takie rozwiązanie pozwala na wydajniejsze spalanie mieszanki paliwowej, aw przypadku awarii jednego z pary magnesów drugi pozostaje w pracy, co zwiększa niezawodność układu.