Physik Forum

[soapy]

Hallihallo,

ich arbeite gerade an einer Präsentation für die Schule über die Zündanlage eines Autos.

Ich hänge gerade an der Erklärung für die Mägnetzündung:

Bei der Magnetzündung gibt es ja einen Permanentmagneten, in dem sich ein Anker dreht und so einen Wechselstrom erzeugt.
Dann ist noch der Transformator und der Unterbrecher dazugeschalten.

Wenn der Unterbrecher den Stromkreis jetzt unterbricht, und die Spannung auf 0 V ansinkt, gibt es im Transformator in der Sekundärspule einen Spannungsimpuls von ca. 12000-25000 Volt.

Und dieser Spannungsimpuls erzeugt dann den Zündblitz.

Jetzt zu meiner Frage:
Wie und warum kommt es zu diesem Spannungsimpuls und wie funktioniert das im Kleinsten?

Ich hab die Boardsuche und Google schon verwendet, aber ich komm auf kein Ergebnis!

Vielen Dank schon mal im Vorraus

soapy

[Fritz]

Hallo

So wie du das ganze erzählt hast ist das nicht ganz richtig. Eigentlich sieht die Sache so aus:

Angenommen wir haben eine Gleichspannungsquelle, zb die Batterie des Fahrzeugs oder seine Lichtmaschine, wie auch immer die ausgeführt ist.

An diese Gleichspannungsquelle wird nun eine Spule angeschlossen, Strom beginnt zu fließen.

An der Spule gilt die Beziehung: U=L*dI/dt.

Also die Spannung an der Spule ist proportional zur zeitlichen Änderung des Stromes.

Diese Formel lässt sich übrigens direkt aus dem Induktionsgesetz herleiten, dass du sicher kennst.

U=-dΦ/dt (ok, vielleicht kennst du es etwas anders)

Die induzierte Spannung ist proportional zur zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses. Der magnetische Fluss ensteht aber direkt aus dem Strom.

Daraus folgt, dass der Strom in der Spule linear ansteigt, da die Spannung ja konstant ist. Die Spule lädt sich also mit Energie aus der Spannungsquelle auf. Die Energie ist im Stromfluss gespeichert.

Nun kommt der interessante Teil: der Stromfluss zur Spule wird unterbrochen, vom sogenannten Unterbrecherkontakt, dieser wird mechanisch über die Kurbelwelle gesteuert, man kann das aber auch mit einem Transistor machen.

Es kann also plötzlich kein Strom mehr fließen, d.h. der Strom ändert sich rapide, nämlich von einem Moment auf den anderen auf 0A. Beachten wir die Formel an der Spule: U=L*dI/dt.

Die Stromänderung an der Spule ist sehr groß, daher ist auch die Spannung an der Spule sehr groß.

Man sagt die Spule will den Strom weitertreiben, kann sie das aber nicht so wehrt sie sich dagegen in dem sie die Spannung nach oben treibt bis der Strom wieder fließt.

Das heißt aber auch dass am Schalter hohe Spannung entsteht, dies führt dazu dass ein Schaltlichtbogen entsteht und der Strom weiter fließt. Dies kann dazu führen dass der Schalter verschleist oder im Falle eines Transistors zu dessen Zerstörung führt.

Wie groß wird nun die Spannung an der Spule? Das lässt sich so schwer sagen, das kommt ganz darauf an, wie schnell der Schalter ausschaltet. (Im Falle eines Transistors kann das sehr schnell sein). Man kann dies beheben indem man parallel zum Schalter einen kleinen Kondensator vorsieht, dieser begrenzt die Stromänderung und bringt damit die Spannung auf einen definierten Wert, außerdem schützt er den Schalter.

Auf diese Weise könnte man aber maximal so viel Spannung erzeugen wie der Schalter bzw. der Transistor aushält, das ist nicht sehr viel. Deshalb kommt über die Spule eine 2. sekundäre Spule die viel mehr Windungen hat. Das nennt man dan Zündtransformator. Dadurch entsteht an der Sekundärwicklung eine Spannung die um den Übersetzungsfaktor des Transformators höher ist als auf der Primärseite.

Die Energie die also in die Primärspule hineingesteckt wurde wird im Transformator magnetisch gespeichert und wird durch öffnen des Schalters an der Sekundärseite wieder frei. Natürlich an der Zündkerze als Lichtbogen.

Die ganze Sache ist durchaus nicht trivial und erfordert viel Verständnis für den Elektromagnetismus.

Leider wird es trotzdem von verschiedenden Leuten immer wieder als sehr einfach dargestellt und teilweise durch abenteuerliche Erklärungsversuche untermauert. Diesen Leuten empfehle ich mal zu versuchen so ein Ding zu bauen, dann werden sie sehen, dass es nicht so einfach ist.

Sei also nicht enttäuscht wenn du es nicht auf Anhieb verstanden hast und frag ruhig nach.

mfg Fritz

[soapy]

Vielen Dank für die Antwort!

Davon hab ich vieles noch nicht gehört, weil wir es in der Schule noch nicht hatten. Aber ich werde mich damit beschäftigen!

Ursprünglich dachte ich zwar, dass das Thema etwas weniger in die Tiefe gehen würde, aber umso besser! Dann lern ich mehr

Die Antwort ist auf jedenfall genial um weiter damit zu arbeiten und eröffnet mir ne ganz andere Sicht auf die Dinge, wie ich sie auf anderen diversen Seiten im Internet gelesen habe.

Vielen Dank nochmal!

[soapy]

Halli hallo,

ich melde mich mal wieder zu Wort.

Ich hab mich jetzt mal an die Ausarbeitung der Präsentation gemacht.
Kann mir jemand sagen, ob ich grundsätzliche Verständnisfehler drin hab oder ob ich irgendwas überaus wichtiges vergessen hab?

[Fritz]

Hallo

Deine Beschreibung stimmt grundsätzlich. Allerdings gibt es einen entscheidenden Punkt auf den nicht explizit hingewiesen wurde:

Der Kondensator dient nicht nur dazu den Funken im Unterbrecher zu vermeiden sondern vor allem dazu um die Stromänderung in der Primärspule und damit die Höhe der primär induzierten Spannung eindeutig fest zu legen. Der Kondensator bildet zusammen mit der Zündspule eine Art gedämpften Schwingkreis.

Die Höhe der induzierten Spannung hängt also nicht mehr direkt von der Öffnungszeit des Unterbrechers sondern vor allem von der Größe des Kondensators ab!

Dadurch ist die induzierte Spannung immer gleich und nicht von der Drehzahl und der Tageslaune des Unterbrechers abhängig.


Außerdem: Der Transformator, also die 2. Wicklung auf der Zündspule ist nicht notwendig, weil eine Spule keine so höhe Spannung erzeugen könnte, sondern weil man dort keine all zu hohe Spannung haben will.

Die Höhe der Primärspannung wird eben vom Kondensator künstlich begrenzt bzw. festgelegt, weil die ansonsten entstehende Spannung den Unterbrecher bzw. den Transistor beschädigen bzw. zerstören könnte.

Hätte man keinen Transformator so wäre die Spannung am Unterbrecher ja genau so groß wie an der Zündkerze!


Wo bekommt man solche Daten her? k.A. Ausbauen? Messen?

mfg Fritz