Originariamente Scritto da
Andrea L.
Salve a tutti
ho visto questa discussione oggi e voglio rispondere in modo corretto perchè in giro c'è molta confusione.
Ho letto in molte discussioni che durante il funzionamento il condensatore si carica, quando le puntine aprono il condensatore si scarica sulla bobina e questa genera una scintilla. Questo per un sistema a puntine è completamente errato. Se le puntine sono chiuse, il condensatore è in corto, come fa a caricarsi??
Spieghiamo in modo giusto con un po' di terminologia elettrotecnica. Quando le puntine sono chiuse, il condensatore è cortocircuitato per cui può essere escluso dallo schema equivalente. Le puntine chiuse chiudono il circuito del primario della bobina su sé stesso, mentre il nucleo della bobina è sottoposto al campo magnetico variabile generato dalla rotazione dei magneti permanenti fissati sullo statore. Come è noto, un campo magnetico variabile genera in una spira di filo conduttore un campo magnetico proporzionale alla derivata del campo magnetico nel tempo. Questa tensione, essendo la bobina chiusa in corto circuito, provoca una corrente indotta all'interno della bobina stessa, che tende a contrastare il campo magnetico (per la legge di lentz). Ciò significa che la bobina tende a frenare il volano quando gira (e cosa dovrebbe fare senò, aiutarlo a girare?? Sarebbe il moto perpetuo) assorbendo energia meccanica da esso e convertandola in energia magnetica e una piccola parte in energia termica dissipata nel filo per la resistenza in serie e nel ferro per le perdite di isteresi magnetica e per correnti parassite. Non a caso il nucleo della bobina è in ferro laminato (tanti lamierini) e non in blocco unico per aumentare la resistenza del ferro e quindi diminuire le perdite per corrente parassita. Il valore della corrente nella bobina cresce fino a che le puntine aprono oppore fino alla saturazione del ferro o ancora fino a che la resistenza serie della bobina lo permette (tutto dipende dal tempo di chiusura delle puntine e/o dal disegno del circuito magnetico, vedi legge di hopkinson N x I = H x l). A questo punto le puntine si aprono, ed entra in gioco il condensatore. Se non ci fosse il condensatore, la tensione ai capi della bobina andrebbe subito ad un valore elevatissimo, idealmente infinito, e le puntine, essendo aperte di un valore infinitesimale, si trascinerebbero l'arco e si bucherebbero in tempo breve (è quello che succede se il condensatore non è buono). Come si sa, il condensatore permette rapidi cambiamenti di corrente in esso ma non di tensione ai suoi capi. Di conseguenza, l'istante dopo l'apertura delle puntine, la tensione ai capi di esse e del condensatore è ancora nulla, perchè la corrente circolante nella bobina si riversa nel condensatore. A questo punto le puntine sono aperte ed in esse non circola più corrente, e quindi possono essere escluse dal circuito equivalente, che è composto dalla bobina primaria e dal condensatore, per il momento. Questi elementi formano un circuito LC, che risuona ad una propria frequenza f=1/(2pi*sqrt(LC)). Il risultato è che l'energia viene continuamente scambiata tra il condensatore (sotto forma di campo elettrico) e la bobina (sotto forma di campo magnetico) fino a che le perdite (tra queste anche la scintilla alla candela) lo permettono, dando vita ad una OSCILLAZIONE SMORZATA. L'oscillazione smorzata è costituita da una sinusoide che diminuisce mano a mano il suo valore con legge esponenziale. E' l'andamento che ha un pendolo in un ambiente reale con perdite. Il picco di tensione si verifica quindi un tempo discreto dopo l'apertura infinitesimale delle puntine, quindi queste sono aperte a tal distanza da non permettere lo scoccare dell'arco fra loro. Naturalmente il condensatore deve essere di valore giusto, più grande è più le puntine durano, più piccolo è più la scintilla è forte (poichè l'ampiezza dell'oscillazione smorzata è più grande) però può darsi che le puntine non siano aperte a sufficienza per scongiurare l'arco, dato che la frequenza LC è maggiore ed è minore il tempo che il picco ci mette a generarsi.
A questo punto, se la bobina è del tipo interno sia bassa che alta tensione (ad esempio per le vnb), la bobina stessa si comporta come un trasformatore ed una elevata tensione indotta, sempre sotto forma di oscillazione smorzata, si presenta ai capi della bobina di alta tensione. La tensione generata al secondario è proporzionale al rapporto di trasformazione, ossia al rapporto spire tra bobina primaria e bobina secondaria.
Se invece la bobina è del tipo interna più esterna ad alta tensione (tipo GS VS1), la tensione generata dalla bobina interna viene mandata a quella esterna, che è a sua volta composta da un avvolgimento a bassa tensione e da uno ad alta tensione. Questa si comporta come un trasformatore elevando la tensione.
Se invece si parla di accensione a spinterogeno (come per le successive GS) a batteria, il discorso è identico, c'è solamente la bobina esterna che viene caricata a puntine chiuse dalla corrente della batteria. La corrente nel primario aumenta in modo lineare fino a che la resistenza sserie della bobina primaria lo permette. Vorrei far notare che la batteria può essere vista come un generatore ideale di tensione, per cui nel modello equivalente di thevenin essa viene sostituita da un cortocircuito. In pratica quando la corrente nella bobina primaria ha raggiunto il suo massimo, il circuito equivalente è una bobina carica di energia magnetica cortorcircuitata su sè stessa (tramite l'equivalente della batteria e le puntine) e quindi il modello è identico ai casi precedenti.
E' un circuito molto semplice, ma che racchiude in sé molte leggi e principi di elettromagnetismo, sulla tesina di maturità è impensabile scrivere una cosa del tipo "le puntine si aprono e si genera la scintilla per la sovratensione", per me deve essere approfondito come l'ho descritto io.
A questo punto direi che l'ITIS (dove mi sono diplomato io) è in netto vantaggio!!
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