Magneto - zariadenie a princíp činnosti

V roku 1887 nemecký inžinier a vynálezca Robert Bosch, majiteľ rovnomennej spoločnosti, vyvinul a patentoval prvý magnetický zapaľovací systém. Všetko to začalo, keď si jeden zo zákazníkov spoločnosti objednal vývoj zapaľovacieho systému pre svoj plynový motor a čoskoro bola objednávka splnená. Neskôr boli objavené nejaké nedostatky a zariadenie bolo upravené. Výsledkom bolo, že už v roku 1890 spoločnosť Robert Bosch GmbH plnila veľké objednávky na magnetické zapaľovacie systémy, ktoré začali prichádzať v obrovských množstvách z celého sveta.

O sedem rokov neskôr, v roku 1897, bolo zariadenie nakoniec prispôsobené pre vozidlo, pretože Daimler potreboval vyvinúť zapaľovanie pre trojkolku De Dion Bouton. Tým bol konečne vyriešený problém zapaľovania pre automobilové spaľovacie motory pracujúce pri vysokých otáčkach. O päť rokov neskôr, v roku 1902, študent Roberta Boscha, Gottlob Honnold, zdokonalil magnetické zapaľovanie pridaním zapaľovacej sviečky a urobil tak zariadenie univerzálnym.

Čo je teda magneto? Ako to funguje a ako to funguje? Všetko je veľmi jednoduché, ako všetko dômyselné. Magneto je alternátor, v ktorom hrá úlohu induktor permanentný magnetpoháňané do rotácie vonkajšou silou. Magnetický rotor vytvára rotujúci striedavý magnetický tok, ktorý indukuje EMF vo vinutí statora.

Typické magneto zapaľovacieho systému automobilov obsahuje nízkonapäťové a vysokonapäťové cievky. Nízkonapäťová cievka má vo svojom obvode istič a kondenzátor a vysokonapäťová cievka je pripojená k zemi na jednej zo svojich svoriek a k zapaľovacím sviečkam na druhej svorke.

Spoločným strmeňom v tvare U, na ktorom sú cievky navinuté, je magnetický obvod, v ktorom striedavé magnetické pole otáčaním permanentného magnetu. Často sa časť závitov vysokonapäťového vinutia používa ako nízkonapäťové vinutie, podobne ako sa vyrábajú vinutia autotransformátorov.

Keď sa magnet otáča, v nízkonapäťovej cievke sa indukuje EMF, ale cievka je skratovaná mechanickým spínačom, takže zažije indukovaný prúd spôsobený meniacim sa magnetickým tokom prenikajúcim do jadra, keď ho magnet pretína so svojím siločiary. Zmena magnetického toku trvá niekoľko milisekúnd a výsledkom je samozatváracia cievka s prúdom niekoľkých ampérov.

V určitom okamihu sa kontakty prerušovača rozopnú, prúd prúdi z cievky do kondenzátora a vo výslednom nízkonapäťovom oscilačnom obvode začnú harmonické kmity, ich frekvencia je asi 1 kHz.Pretože sa kontakty rýchlo otvárajú, menej ako štvrtinu periódy oscilácie prvej slučky nedôjde k prerušeniu medzi kontaktmi ističa a až po otvorení kontaktov ističa dosiahne EMF v nízkonapäťovom obvode amplitúdu.

V tomto okamihu nastáva zapaľovacia sviečka pripojená k vysokonapäťovému vinutiu, energia kondenzátora nízkonapäťového obvodu sa premieňa na striedavú energiu vysokonapäťového obvodu, pretože oscilácie v nízkonapäťovom obvode pokračujú a horľavá zmes vo valci má čas sa vznietiť.

Oscilácie netrvajú dlhšie ako 1 milisekundu v dôsledku hodnôt indukčnosti a kapacity magnetickej štruktúry, potom sa kontakty ističa opäť zatvoria a ďalší cyklus nárastu prúdu začína v nízkonapäťovom obvode, ktorý sa pohybuje sám.

Vidíme teda, že magneto je magnetoelektrický stroj, ktorého funkciou je premieňať mechanickú energiu otáčania magnetického rotora na elektrickú energiu, konkrétne energiu vysokonapäťového výboja na sviečke. Dnes ešte stále nájdete zapaľovacie systémy na báze magnetov pre spaľovacie motory.

Je zrejmé, že nie každý generátor možno pripísať magnetu, pretože len tie generátory, ktoré sú budené permanentnými magnetmi a sú zvyčajne pripojené k vysokonapäťovému transformátoru zapaľovacieho systému spaľovacích motorov, sa nazývajú magneto.

Stáva sa, že magneto zabezpečuje nielen zapaľovanie, ale aj napájanie palubnej siete vozidla, ale najčastejšie magneto napája len zapaľovací systém.Medzitým dnes na trhu nájdete generátory s permanentnými magnetmi s niekoľkými generátorovými cievkami na statore, takéto generátory sú vhodné pre motocykle, ale v zásade sú univerzálne.

V niektorých prípadoch ešte na výrobu elektriny pre palubnú sieť slúži prídavná cievka umiestnená na magnetickom jadre. Magnety sú niekedy umiestnené na zotrvačníku, ktorý má dvojitú funkciu: aktiváciu magnetu a aktiváciu alternátora. Takéto hybridné zariadenie sa v skutočnosti nazýva «magdino» z kombinácie slov «magneto» a «dynamo».

Na ľahkých motocykloch, prúdových skútroch, snežných skútroch, prívesných motoroch, prívesných motoroch nájdete Magdinos spolupracujúce s usmerňovačmi a regulátormi napätia. Výkon magdina nie je veľký, do 100 wattov, ale na bočné osvetlenie a dokonca aj na nabíjanie batérie úplne stačí. Výhodou Magdina sú jeho malé rozmery a nízka hmotnosť.

V benzínových motoroch s vnútorným spaľovaním sa po dlhú dobu tradične používalo magneto, ktoré poskytovalo prúdový impulz do zapaľovacej sviečky, keď ešte neboli batérie na tento účel široko zavedené. Aj dnes sa dajú nájsť takéto riešenia. Dvojtaktné alebo štvortaktné motory z mopedov, kosačiek, motorových píl. V druhej svetovej vojne mali nemecké tankové karburátorové motory magnetický zapaľovací systém.

Piestové letecké motory majú na každom valci pár zapaľovacích sviečok a každá sada zapaľovacích sviečok je pripojená k vlastnému magnetu – ľavá a pravá sada zapaľovacích sviečok sú napájané samostatne. Toto riešenie umožňuje efektívnejšie spaľovanie palivovej zmesi a v prípade poruchy jedného z dvojice magnetov zostáva v prevádzke druhý, čo dodáva systému spoľahlivosť.