В момент размыкания контактов прерывателя ток (Ip) [рис. 1] первичной обмотки и созданный им магнитный поток быстро исчезают, последний пересекает витки вторичной и первичной обмоток катушки зажигания. Во вторичной обмотке, которая содержит во много раз (56-99) больше витков, чем первичная обмотка, индуктируется ЭДС (электродвижущая сила) высокого напряжения (16-26 кВ). В первичной обмотке индуктируется ЭДС самоиндукции, достигающая 200-300 В и стремящаяся поддержать прежний ток низкого напряжения. Между расходящимися контактами прерывателя ЭДС создаёт электрическую дугу, которая поддерживает ток разрыва первичной обмотки, и, следовательно, скорость исчезновения магнитного потока и высокое напряжение вторичной обмотки будут уменьшаться. Помимо этого, дуга вызывает подгорание и разрушение контактов прерывателя. С целью поглощения токов самоиндукции параллельно контактам прерывателя установлен конденсатор (ёмкость C=0,17-0,35 мкФ). В момент размыкания контактов конденсатор заряжается током от ЭДС самоиндукции и уменьшает искрение между ними. Так как первичная цепь, содержащая (L1), ёмкость (С1) и сопротивление (R1) – колебательный контур, то после заряда конденсатор разряжается через первичную обмотку в обратном направлении, и затем заряжается обратной полярностью. Значит, через первичную обмотку будет проходить затухающий колебательный разряд конденсатора, а изменяющийся магнитный поток – поддерживать ЭДС во вторичной обмотке. Максимальное напряжение вторичной цепи (U2max) при отсутствии искрового разряда также совершает затухающие колебания. Оно может быть определено по формуле
U2max=Ip √(L1)/((C1(ω1/ω2)2+C2))η
* (Ip) – ток разрыва в первичной цепи; (C1) – ёмкость конденсатора первичной цепи; (C2) – ёмкость вторичной цепи; (ω1/ω2) – коэффициент трансформации катушки зажигания; (L1) – индуктивность первичной обмотки; (η) – коэффициент, учитывающий уменьшение вторичного напряжения из-за тепловых потерь энергии в обоих контурах, равный 0,75-0,85 .
Рис. 1. Контактная схема батарейного зажигания.
а) – Схема батарейного зажигания:
1) – Искровые свечи зажигания;
2) – Подавительные резисторы;
3) – Конденсатор;
4) – Контакты прерывателя;
5) – Катушка зажигания;
6) – Дополнительный резистор (вариатор);
7) – Аккумуляторная батарея;
8) – Указатель тока;
9) – Выключатель зажигания;
10) – Дополнительное реле стартера;
11) – Провода низкого напряжения;
12) – Провода высокого напряжения;
13) – Распределитель;
б) и в) – Графики изменения силы тока в первичной обмотке и напряжения во вторичной обмотке при замкнутых и разомкнутых контактах прерывателя.
Из формулы следует, что значение вторичного напряжения зависит от ёмкостей (С1) конденсатора первичной цепи и (С2) вторичной. Увеличение (С2), состоящей из ёмкостей катушки зажигания и искровой свечи зажигания, длина и расположение высоковольтных проводов и особенно экранирование, используемое для снижения уровня радиопомех, уменьшают вторичное напряжение.