Manual: FAA-H-8083-32A, Aviation Maintenance Technician Handbook Powerplant, Volume 1, Pagina: 4-15
Motor de aeronave: Unidades de encendido auxiliares
Durante el arranque del motor, la salida de un magneto es baja porque la velocidad de arranque del motor es baja. Esto es comprensible cuando se consideran los factores que determinan la cantidad de voltaje inducido en un circuito.
Para aumentar el valor de un voltaje inducido, se debe aumentar la fuerza del campo magnético usando un imán más fuerte, aumentando el número de vueltas en la bobina o aumentando la tasa de movimiento relativo entre el imán y el conductor.
Dado que la fuerza del imán giratorio y el número de vueltas en la bobina son factores constantes en los sistemas de encendido por magneto, el voltaje producido depende de la velocidad a la que gira el imán giratorio. Cuando se hace girar el motor para arrancar, el imán gira a unas 80 rpm. Dado que el valor del voltaje inducido es tan bajo, es posible que una chispa no salte el espacio de la bujía. Para facilitar el arranque del motor, se conecta un dispositivo auxiliar al magneto para proporcionar un alto voltaje de encendido.
Por lo general, tales unidades auxiliares de encendido reciben energía de la batería y se conectan al magneto izquierdo. Los sistemas de arranque de motores alternativos normalmente incluyen uno de los siguientes tipos de sistemas de arranque auxiliares: bobina de refuerzo (estilo más antiguo), vibrador de arranque (a veces llamado lluvia de chispas), acoplamiento de impulso o sistemas de encendido electrónico.
Durante el ciclo de arranque, el motor gira muy lentamente en comparación con la velocidad normal. El encendido debe retardarse o retroceder para evitar el contragolpe del pistón que intenta girar en dirección opuesta a la rotación normal. Cada sistema de arranque tiene un método para retardar la chispa durante el arranque del motor.
Bobina de refuerzo - Booster Coil
Utilizado principalmente con sistemas de encendido de motores radiales más antiguos, el conjunto de la bobina de refuerzo consta de dos bobinas enrolladas en un núcleo de hierro dulce, un conjunto de puntos de contacto y un condensador. La bobina de refuerzo está separada del magneto y puede generar una serie de chispas por sí misma. Durante el ciclo de arranque, estas chispas se envían al dedo trasero del rotor del distribuidor y luego al cable de encendido del cilindro apropiado.
El devanado primario tiene un extremo conectado a tierra en la tira de conexión a tierra interna y su otro extremo conectado al punto de contacto móvil. El contacto estacionario está equipado con un terminal al que se aplica tensión de batería cuando el interruptor magnético se coloca en la posición de arranque, o se aplica automáticamente cuando se acciona el motor de arranque.
El devanado secundario, que contiene varias veces más vueltas que la bobina primaria, tiene un extremo conectado a tierra en la tira de conexión a tierra interna y el otro terminado en una terminal de alta tensión. El terminal de alta tensión está conectado a un electrodo en el distribuidor por un cable de encendido.
Dado que el terminal del distribuidor regular está conectado a tierra a través de la bobina primaria o secundaria de un magneto de alta tensión, el alto voltaje proporcionado por la bobina de refuerzo debe distribuirse mediante un circuito separado en el rotor del distribuidor.
Esto se logra mediante el uso de dos electrodos en un rotor distribuidor. El electrodo principal, o dedo, lleva el voltaje de salida del magneto; el electrodo auxiliar o dedo de arrastre, distribuye solo la salida de la bobina de refuerzo. El electrodo auxiliar siempre está ubicado de manera que sigue al electrodo principal, retardando así la chispa durante el período de arranque.
La Figura ilustra, en forma esquemática, los componentes de la bobina de refuerzo que se muestran en la Figura. En funcionamiento, el voltaje de la batería se aplica al terminal positivo (+) de la bobina de refuerzo a través del interruptor de arranque. Esto hace que la corriente fluya a través de los puntos de contacto cerrados hacia la bobina primaria y tierra.
El flujo de corriente a través de la bobina primaria establece un campo magnético alrededor de la bobina que magnetiza el núcleo de la bobina. A medida que el núcleo se magnetiza, atrae el punto de contacto móvil, que normalmente se mantiene contra el punto de contacto estacionario mediante un resorte.
A medida que el punto de contacto móvil se tira hacia el núcleo de hierro, el circuito primario se rompe, colapsando el campo magnético que se extendía alrededor del núcleo de la bobina. Dado que el núcleo de la bobina actúa como un electroimán solo cuando fluye corriente en la bobina primaria, pierde su magnetismo tan pronto como se rompe el circuito de la bobina primaria.
Esto permite que la acción del resorte cierre los puntos de contacto y complete nuevamente el circuito de la bobina primaria. Esto vuelve a magnetizar el núcleo de la bobina y nuevamente atrae el punto de contacto móvil, que nuevamente abre el circuito de la bobina primaria.
Esta acción hace que el punto de contacto móvil vibre rápidamente, siempre que el interruptor de arranque se mantenga en la posición cerrada o encendida. El resultado de esta acción es un campo magnético que se expande y colapsa continuamente y que une la bobina secundaria de la bobina de refuerzo.
El condensador, que está conectado a través de los puntos de contacto, tiene una función importante en este circuito. A medida que el flujo de corriente en la bobina primaria se interrumpe por la apertura de los puntos de contacto, el alto voltaje autoinducido que acompaña a cada colapso del campo magnético primario surge en el condensador.
Sin un condensador, un arco saltaría a través de los puntos con cada colapso del campo magnético. Esto quemaría y perforaría los puntos de contacto y reduciría en gran medida la salida de voltaje de la bobina de refuerzo. La bobina de refuerzo genera una CC pulsante en el devanado primario que induce una chispa de alto voltaje en los devanados secundarios de la bobina de refuerzo.
Acoplamiento de impulso - Impulse Coupling
Muchos motores alternativos opuestos están equipados con un acoplamiento de impulso como sistema de arranque auxiliar. Un acoplamiento de impulso da a uno de los magnetos acoplados al motor, generalmente el izquierdo, una breve aceleración, que produce una intensa chispa de arranque. Este dispositivo consta de un conjunto de leva y contrapeso, un resorte y un conjunto de cuerpo. El acoplamiento de impulso ensamblado se muestra instalado en un magneto típico en la figura.
El magneto está conectado de manera flexible a través del acoplamiento de impulso por medio del resorte, de modo que a baja velocidad el magneto se mantiene temporalmente. El contrapeso, debido a la rotación lenta, se engancha en un espárrago o en un pasador de tope, y el resorte del magneto se enrolla a medida que el motor continúa girando.
El motor continúa girando hasta que el pistón del cilindro a disparar alcanza aproximadamente una posición de punto muerto superior. En este punto, el contrapeso del magneto entra en contacto con el cuerpo del acoplamiento de impulso y se libera. El resorte retrocede a su posición original, lo que resulta en un giro rápido del imán giratorio del magneto. Esto, al ser equivalente a la rotación del magneto a alta velocidad, produce una chispa que salta el espacio en los electrodos de la bujía.
El acoplamiento de impulso ha realizado dos funciones: girando el magneto lo suficientemente rápido para producir una buena chispa y retrasando la sincronización de la chispa durante el ciclo de arranque. Una vez que se arranca el motor y el magneto alcanza una velocidad en la que proporciona suficiente corriente, los contrapesos en el acoplamiento de impulso vuelan hacia afuera debido a la fuerza centrífuga o la rotación rápida.
Esta acción evita que los dos elementos de acoplamiento de contrapeso entren en contacto con el pasador de tope. Eso lo convierte en una unidad sólida, devolviendo el magneto a una posición de sincronización normal en relación con el motor.
La presencia de un acoplamiento de impulso se identifica por un chasquido agudo cuando el cigüeñal se gira a la velocidad de arranque pasando por el centro superior de cada cilindro. los contrapesos en el acoplamiento de impulso vuelan hacia afuera debido a la fuerza centrífuga o la rotación rápida.
Esta acción evita que los dos elementos de acoplamiento de contrapeso entren en contacto con el pasador de tope. Eso lo convierte en una unidad sólida, devolviendo el magneto a una posición de sincronización normal en relación con el motor.
La presencia de un acoplamiento de impulso se identifica por un chasquido agudo cuando el cigüeñal se gira a la velocidad de arranque pasando por el centro superior de cada cilindro. los contrapesos en el acoplamiento de impulso vuelan hacia afuera debido a la fuerza centrífuga o la rotación rápida.
Esta acción evita que los dos elementos de acoplamiento de contrapeso entren en contacto con el pasador de tope. Eso lo convierte en una unidad sólida, devolviendo el magneto a una posición de sincronización normal en relación con el motor. La presencia de un acoplamiento de impulso se identifica por un chasquido agudo cuando el cigüeñal se gira a la velocidad de arranque pasando por el centro superior de cada cilindro.
Un problema que puede surgir de los acoplamientos de impulso es que los contrapesos pueden magnetizarse y no encajar en los pasadores de tope. El aceite congelado o lodo en los contrapesos durante el clima frío puede producir los mismos resultados. Esto evita que los pesos de contrapeso se enganchen con los pasadores de tope, lo que da como resultado que no se produzca la chispa de arranque. El desgaste puede causar problemas con los acoplamientos de impulso.
Deben inspeccionarse y cualquier mantenimiento debe realizarse según lo establecido por el fabricante. Otra desventaja del acoplamiento de impulso es que puede producir solo una chispa por cada ciclo de encendido del cilindro. Esto es una desventaja, especialmente durante condiciones de arranque adversas. Incluso con estas desventajas, el acoplamiento de impulso todavía se usa ampliamente.
Breaker Vibrador de retardo de alta tensión - High-Tension Retard Breaker Vibrator
Para proporcionar más potencia de chispa durante el ciclo de arranque, se desarrolló el sistema de lluvia de chispas, que proporciona varias chispas en los electrodos de la bujía durante el arranque. El vibrador de arranque, o lluvia de chispas, consta esencialmente de un vibrador operado eléctricamente, un condensador y un relé. Estas unidades están montadas sobre una placa base y encerradas en una caja de metal.
El vibrador de arranque, a diferencia de la bobina de refuerzo, no produce el alto voltaje de encendido dentro de sí mismo. La función de este vibrador de arranque es cambiar la CC de la batería en una CC pulsante y entregarla a la bobina primaria del magneto. Al cerrar el interruptor de encendido, se energiza el solenoide de arranque y hace que el motor gire. Al mismo tiempo, la corriente también fluye a través de la bobina del vibrador y sus puntos de contacto.
El flujo de corriente en la bobina del vibrador establece un campo magnético que atrae y abre los puntos del vibrador. Cuando los puntos vibradores se abren, el flujo de corriente en la bobina se detiene y el campo magnético que atrajo el punto de contacto móvil del vibrador desaparece. Esto permite que los puntos del vibrador se cierren y nuevamente permite que la corriente de la batería fluya en la bobina del vibrador. Esto completa un ciclo de operación.
Cada vez que los puntos del vibrador se cierran, la corriente fluye hacia el magneto como una CC pulsante. Dado que esta corriente se interrumpe muchas veces por segundo, el campo magnético resultante se acumula y colapsa a través de las bobinas primaria y secundaria del magneto muchas veces por segundo. Las sucesiones rápidas de voltajes separados inducidos en la bobina secundaria producen una lluvia de chispas a través del espacio de aire de la bujía seleccionado.
El magneto interruptor de retardo y el sistema vibrador de arranque se utilizan como parte del sistema de arranque de alta tensión en muchos tipos de aeronaves. Diseñado para sistemas de encendido de cuatro y seis cilindros, el magneto interruptor de retardo elimina la necesidad del acoplamiento de impulso en aviones ligeros. Este sistema utiliza un interruptor adicional para obtener chispas retardadas para el arranque.
El vibrador de arranque también se puede adaptar a muchos sistemas de encendido de helicópteros. En la figura se muestra un diagrama esquemático de un sistema de encendido que utiliza el magneto interruptor de retardo y el concepto de vibrador de arranque.
Con el interruptor magnético en la posición de ambos y el interruptor de arranque S1 en la posición de encendido, el solenoide de arranque L3 y la bobina L1 se energizan, cerrando los contactos del relé R4, R1, R2 y R3. R3 conecta el magneto derecho a tierra, manteniéndolo inoperativo durante la operación de arranque. La corriente eléctrica fluye desde la batería a través de R1, los puntos vibradores V1, la bobina L2, a través de ambos puntos del interruptor de retardo, a través de R2 y los puntos del interruptor principal del magneto izquierdo a tierra.
La bobina energizada L2 abre los puntos vibradores V1, interrumpiendo el flujo de corriente a través de L2. El campo magnético alrededor de L2 colapsa y los puntos vibradores V1 se cierran nuevamente. Una vez más, la corriente fluye a través de L2 y nuevamente los puntos vibradores de V1 se abren. Este proceso se repite continuamente y la corriente de la batería interrumpida fluye a tierra a través de los puntos de interruptor principal y de retardo del magneto izquierdo.
Dado que el relé R4 está cerrado, el motor de arranque recibe energía y el cigüeñal del motor gira. Cuando el motor llega a su posición de encendido de avance normal, los principales puntos de ruptura del magneto izquierdo comienzan a abrirse. Las oleadas interrumpidas de corriente del vibrador todavía pueden encontrar un camino a tierra a través de los puntos interruptores de retardo, que no se abren hasta que se alcanza la posición de encendido retardado del motor. En este punto del recorrido del cigüeñal, los puntos de retardo se abren. Dado que los puntos principales del interruptor aún están abiertos, la bobina primaria del magneto ya no está en cortocircuito y la corriente produce un campo magnético alrededor de T1.
Cada vez que los puntos vibradores V1 se abren, se interrumpe el flujo de corriente a través de V1. El campo que colapsa alrededor de T1 atraviesa la bobina magnética secundaria e induce una oleada de energía de alto voltaje que se utiliza para encender la bujía. Dado que los puntos V1 se abren y cierran rápida y continuamente, se genera una lluvia de chispas en los cilindros cuando los puntos del interruptor principal y de retardo están abiertos.
Después de que el motor comienza a acelerar, se suelta el interruptor de arranque manual, lo que hace que L1 y L3 se desenergicen. Esta acción hace que los circuitos del vibrador y del disyuntor de retardo dejen de funcionar. También abre el contacto de relé R3, que elimina la tierra del magneto derecho. Ambos magnetos ahora disparan en la posición de grado avanzado de funcionamiento normal de la rotación del cigüeñal antes de la posición del pistón en el punto muerto superior.
Breaker Vibrador de retardo de baja tensión - Low-Tension Retard Breaker Vibrator
Este sistema, que tiene un uso limitado, está diseñado para motores alternativos de aviones ligeros. Un sistema típico consta de un magneto interruptor de retardo, un magneto interruptor único, un vibrador de arranque, bobinas de transformador y un interruptor de arranque y encendido.
Para operar el sistema, coloque el interruptor de arranque S3 en la posición de encendido. Esto energiza el solenoide de arranque L3 y la bobina L1, cerrando los contactos del relé R1, R2, R3 y R4. Con el interruptor magnético en la posición L, la corriente fluye a través de R1, los puntos vibradores, L2, R2 y a través de los puntos principales del interruptor a tierra.
La corriente también fluye a través de R3 y el interruptor de retardo apunta a tierra. La corriente a través de L2 genera un campo magnético que abre los puntos vibradores. Entonces, la corriente deja de fluir a través de L2, volviendo a cerrar los puntos. Estas oleadas de corriente fluyen a través de los puntos de retardo y del interruptor principal a tierra.
Dado que el interruptor de arranque está cerrado, el cigüeñal del motor está girando. Cuando se ha girado a la posición normal de avance o encendido en marcha, los puntos principales del interruptor del magneto se abren. Sin embargo, la corriente aún fluye a tierra a través de los puntos de interruptor de retardo cerrados. A medida que el motor continúa girando, se alcanza la posición de retardo de encendido y se abren los puntos del interruptor de retardo. Dado que los puntos principales del interruptor aún están abiertos, la corriente debe fluir a tierra a través de la bobina L4, lo que produce un campo magnético alrededor de la bobina L4.
A medida que el motor continúa girando, los puntos del interruptor del vibrador se abren, colapsando el campo magnético L4 a través del primario T1, induciendo un alto voltaje en el secundario de T1 para encender la bujía.
Cuando el motor arranca, se suelta el interruptor de arranque, desactivando L1 y L3. Esto abre el circuito del vibrador y el circuito de los puntos de interrupción del retardo. Luego, el interruptor de encendido se gira a la posición de ambos, lo que permite que el magneto derecho opere al mismo tiempo que el magneto izquierdo.