Катушка тремблера , гулкая катушка или вибраторная катушка — это тип высоковольтной катушки зажигания, использовавшейся в системе зажигания ранних автомобилей, в первую очередь Benz Patent-Motorwagen и Ford Model T. [2] Его отличительной особенностью является вибрирующий магнитно-активируемый контакт , называемый тремблером или прерывателем , [3] [1] который разрывает первичный ток, генерируя множественные искры во время рабочего хода каждого цилиндра. Катушки тремблера были впервые использованы на автомобиле Benz 1886 года и использовались на модели T до 1927 года .
Катушка тремблера представляла собой устройство, называемое Румкорфом или индукционной катушкой , широко использовавшееся в 19 веке. [5] Он объединяет два магнитных устройства на одном соленоиде с железным сердечником . Первый — это трансформатор , используемый для преобразования электроэнергии низкого напряжения в высокое напряжение, подходящее для свечи зажигания двигателя . Две катушки проволоки намотаны на железный сердечник . Первичная обмотка проводит ток аккумуляторной батареи низкого напряжения, а вторичная обмотка генерирует высокое напряжение для свечи зажигания. К концу катушки прикреплен прерыватель или тремблер , магнитный переключатель , который неоднократно прерывает первичный ток, чтобы создать изменения потока в трансформаторе, необходимые для выработки высокого напряжения.
Контакты переключателя находятся на пружинистом железном рычаге, который удерживает их в закрытом состоянии. Рычаг установлен рядом с железным сердечником. При подаче питания от батареи катушка действует как электромагнит ; магнитное поле сердечника тянет пружинящий железный рычаг, открывая контакты переключателя и прерывая первичный ток. Магнитное поле сердечника отключается, позволяя рычагу отпрыгнуть назад, снова замыкая контакты. Затем первичный ток снова включается, и магнитное поле снова размыкает контакты. Этот цикл повторяется много раз в секунду, пока на катушку подается питание. Похожий механизм используется в электрическом звонке .
Поскольку цепь каждый раз размыкается, энергия, запасенная в магнитном поле соленоида, высвобождается и под действием электромагнитной индукции создает импульс высокого напряжения во вторичной обмотке катушки. Этого напряжения достаточно, чтобы зажечь свечу зажигания , расположенную в цилиндре двигателя, и воспламенить бензиновую смесь. [2]
Разница между катушкой-тремблером и современной катушкой зажигания заключается в том, что в современной катушке первичный ток прерывается контактным выключателем только один раз за каждый цикл поршня, создавая единственную искру, которая точно рассчитана для воспламенения топлива в нужной точке. точка в цикле. В катушке тремблера, напротив, вибрирующий контакт прерывателя прерывает ток несколько раз в течение каждого цикла, создавая несколько импульсов высокого напряжения и несколько искр.
Катушка тремблера одинаково хорошо работает от переменного и постоянного тока. В модели Т для запуска использовался аккумулятор, но как только двигатель запустился, питание переключалось на магнето. Модель Т была необычна тем, что была оснащена генератором переменного тока (магнето с постоянными магнитами ) , а не динамо-машиной постоянного тока . В те первые дни это не было исправлено, и поэтому выходная мощность генератора оставалась переменным током. [2] Этого было вполне достаточно для работы системы зажигания, а после 1915 года — для питания электрических фар, хотя его нельзя было использовать для зарядки аккумулятора. [6]
Катушка тремблера представляла собой индукционную катушку , разработанную в 1880-х годах на основе устройства, изобретенного Чарльзом Графтоном Пейджем и независимо Николасом Калланом в 1836 году. Она широко использовалась на рубеже веков для производства высокого напряжения для радиопередатчиков с искровым разрядником . -лучевые аппараты , дуговые лампы и медицинские электротерапевтические устройства. Его просто приняли для использования в автомобилях.
Более простое устройство, катушка низкого напряжения , уже использовалось для стационарных двигателей и газовых двигателей с искровым зажиганием . Это был простой индуктор с железным сердечником , используемый с батареей и переключателем, называемым размыкателем контактов . У нее была одна обмотка, и поэтому она не была трансформатором , в отличие от катушки тремблера. Когда поршень оказался в нужной точке, контакт прерывателя размыкался, прерывая ток аккумулятора. Самоиндукция вследствие схлопывания магнитного поля генерировала в катушке импульс высокого напряжения, который подавался на свечу зажигания . Недостаток катушки низкого напряжения заключался в том, что высокое напряжение зажигания генерировалось в той же цепи, в которой протекал ток батареи низкого напряжения.
В Ford Model T использовались четыре катушки тремблера, по одной на каждый цилиндр. Это было предшественником современного использования отдельных катушек с заглушкой, когда каждый цилиндр имеет свою собственную катушку, что позволяет избежать необходимости в распределителе HT. [7] Они были упакованы в один деревянный ящик, залитый смолой для надежности и водонепроницаемости. [6]
Для корректной работы каждый цилиндр должен запускаться по очереди и в нужное время. Обе эти задачи выполнялись «таймером» или распределителем низкого напряжения, поворотным переключателем. [2] В четырехтактном двигателе таймер приводится в движение со скоростью, равной половине частоты вращения коленчатого вала , как и распределительный вал . Таймер по очереди переключал первичный ток на каждую катушку, а также запускал катушки в соответствующий момент цикла цилиндра. Как это было обычно для двигателей того периода, момент зажигания также контролировался с помощью ручного управления опережением и задержкой. Запуск холодного двигателя может потребовать ловких манипуляций с органами управления, чтобы двигатель запустился. Современные двигатели контролируют такой момент еще более тщательно; теперь это происходит автоматически и незаметно для водителя.
Существенное отличие от современных зажиганий заключается в силе и количестве образующихся искр. Современная система производит одну большую искру точно в заданное время. Системы катушек тремблера не могут произвести искру такой высокой энергии, но они производят непрерывный поток искр до тех пор, пока цепь таймера замкнута. Ранние двигатели, такие как Модель Т, работали на малых оборотах и имели большие цилиндры, заполненные слабогорючими смесями с низким октановым числом. Оба они были менее чувствительны к точности момента зажигания, и их смеси также выигрывали от наличия постоянного источника воспламенения. [8]
Модель T также была доступна в версиях, предназначенных для работы на керосине или этаноле . Для воспламенения этих смесей особенно подходили тремблеры. Трамблеры оставались популярными для керосиновых и тракторных двигателей ТВО еще долгое время после того, как они стали устаревшими для бензиновых двигателей.
Со временем система катушек тремблера была сочтена устаревшей и была заменена сначала магнето зажигания , а затем аккумуляторной системой зажигания Кеттеринга с использованием батареи, катушки и контактного выключателя . В этих системах использовалась одна катушка зажигания для двигателя, подающая искру по очереди в каждый цилиндр. Устройство, называемое распределителем (ранее использовавшееся с магнето), использовалось для переключения тока высокого напряжения на каждую вилку по очереди. Распределитель высокого напряжения произошел от таймера и тоже представлял собой поворотный переключатель, приводимый в движение скоростью распределительного вала. Первые распределители высокого напряжения также использовали обтирочные контакты , но, поскольку ток был при таком высоком напряжении, это вызывало проблемы с искрением и эрозией контактов, что приводило к плохому соединению. Было понятно, что распределитель прыжковой искры будет одинаково хорошо работать при высоких напряжениях и будет менее подвержен проблемам, связанным с эрозией. [9]
Широкая доступность модели Т сделала их комплектующие одинаково широко распространенными. Их катушка-тремблер, в частности, стала популярным компонентом среди любителей электротехники и мастеров на заднем дворе, а также была одним из первых электрических компонентов заводского изготовления, доступных в таком количестве. Их использовали в качестве электрошоковых катушек либо в псевдомедицинских целях, либо в шуточных целях. [10] Катушки модели Т также использовались в некоторых из первых самодельных электрических заборов для контроля скота. Они также были популярны среди первых радиолюбителей за создание простых передатчиков с искровым разрядником для передачи кода Морзе, пока появление передатчиков непрерывного излучения не сделало их устаревшими (и в конечном итоге запретили правительственные учреждения из-за их широкополосной передачи). Катушки Model T оставались настолько популярными для использования не в автомобилях, что их производство продолжалось до 1960-х годов, спустя годы после появления самого автомобиля.
Аналогичным устройством является блок питания вибратора , используемый для питания электронных ламповых радиоприемников от низковольтных аккумуляторов. Постоянное напряжение низкого напряжения от батареи прерывается схемой тремблера, и эта импульсная прямоугольная волна используется для управления трансформатором, обеспечивая напряжение около 90 В, необходимое для ламп . Поскольку это приложение более чувствительно к частоте, вибраторы обычно представляли собой отдельный блок с более стабильным по частоте герконом, помимо трансформатора. Этот трансформатор имел выходные отводы для HT 90 В , а также цепи сети 22 В и нагревателя 6 В, необходимые для ламп. Во многих случаях трансформатор представлял собой тот же блок, что и для питания радиостанции от бытовой сети , с использованием той же вторичной обмотки, но с дополнительной первичной обмоткой на сетевое напряжение.