Kipinäinduktori

Kipinäinduktori, myös Ruhmkorffin kipinäinduktori on sähkölaite, joka tuottaa korkeajännitteestä sähkökipinöitä. Siitä on kehittynyt muun muassa polttomoottorien sytytyspuola.

Television juovamuuntajasta ja kaskadista rakennettu kipinäinduktori.

Alkuperä

Laite kehitettiin Saksassa 1800-luvun alussa. Se on yksinkertaisesti muuntajan ja katkojan yhdistelmä, joka kehittää paristo- tai akkuvirrasta korkean, kipinöitä synnyttävän vaihtojännitteen.

Opetuksessa käytetty kipinäinduktori luultavasti noin vuodelta 1900. (Bremerhaven, Saksa)

Rakenne

Kipinäinduktorin rakenne:
A – Ensiökäämi, B – Toisiokäämi, C – Rautasydän, D – Jousi, E – Katkojan kärjet, F – Kondensaattori, G – Paristo, H – Kipinäväli

Laitteen rakenne on yksinkertainen: muuntajasydämen muodostaa kimppu halutun vahvuisesta rautalangasta pätkittyjä kappaleita - näin siksi, ettei syntyisi häviöllisiä pyörrevirtoja. Sen ympärille käämittiin 2 mm kuparilangasta ensiökäämi, jonka toiseen päähän asennettiin releen tapaan toimiva sähkömagneettinen katkoja. Katkojan rinnalle kytkettiin vielä kondensaattori estämään ensiöpuolen kipinöintiä.

Toisiokäämi tehtiin ohuesta 0,1 mm langasta ja siinä on paljon enemmän kierroksia kuin ensiössä (tuhansia kierroksia). Toisiokäämin päät yhdistettiin kahteen elektrodikärkeen joiden välille kipinä muodostui.

Käämien koosta riippui miten suurta jännitettä laite tuotti. Suuremmalle jännitteelle eristysvahvuuksia jouduttiin kasvattamaan ja toisiokäämi koottiin kymmenkunnasta erillisestä parafiinilla tai mehiläisvahalla eristetystä käämikiekosta.

Toiminta

Lepotilassa katkojan kärjet ovat yhdessä. Kytkettäessä ensiöpiiriin sähkövirta rautasydän magnetoituu, mikä vetää katkojan kärjet erilleen. Tämä katkaisee ensiövirran, jolloin magneettikentän äkillinen muutos indusoi käämeihin jännitteen. Toisiokäämissä on paljon kierroksia, joten siihen indusoituu hyvin suuri jännite, mikä aiheuttaa kipinäpurkauksen toisiokäämiin liitettyjen elektrodien välillä. Magneettikentän hävittyä katkoja palaa lepotilaan ja toiminta alkaa uudestaan.

Harrastekäyttö

Suomalainen kirjailija Ilmari Jäämaa laati kipinäinduktorin rakennusohjeet ja julkaisi ne teoksessaan Nuorten kokeilijain ja keksijäin kirja.

Jäämaan ohjeiden mukaan oli melko helppo rakentaa 10 - 50 mm:n pituisia kipinöitä antava laite mutta hän hahmottelee kirjassaan jopa 30 senttimetrin pituisia kipinöitä iskevän induktorin rakentamisen. Kipinäinduktorin avulla saattaa tehdä monia kiinnostavia ja jopa visuaalisiakin kokeita. Jäämaa esitteleekin valikoiman sellaisia kirjassaan.

Ammattikäyttö

Kipinäinduktori oli keskeinen osa alkuperäisessä radiolähettimessä. Sen heikkoutena on, että tarkan taajuuden sijasta sen tuottama lähete on hyvin laajakaistaista ja siten häiriöitä tuottavaa.

Elektroniputken keksiminen syrjäytti kipinälähettimen ennen toista maailmansotaa. Elektroniputki yhdistettynä LC-värähtelypiiriin mahdollisti lähetystaajuuden tarkan asettamisen ja myöhemmin myös puheyhteyden. Kipinäinduktoriin perustuva lähetin säteilee lähes kaikilla taajuuksilla, minkä takia sitä kutsutaan myös häiriölähettimeksi.

Muun muassa Titanicin radisti lähetti hätäsanomat kipinälähettimellä.

Kipinäinduktoria käytettiin myös aikaisemmin röntgenlaitteessa röntgenputken ohjaimena.

Induktori kirjallisuudessa

Jules Verne suosii teoksissaan kipinäinduktoria. Sekä kirjoissa Maasta Kuuhun, Sukelluslaivalla maapallon ympäri että Matka Maan keskipisteeseen esiintyy lyhty jota hän kutsuu Ruhmkorffin koneeksi. Se on vesitiiviiseen kantopussiin sijoitettu Bunsenin paristo, joka antaa voimaa kipinäinduktorille. Induktori puolestaan on kytketty kaasutäytteiseen, kahvalla varustettuun lasiputkeen. Vernen mukaan näin saadaan voimakas valo, joka voidaan viedä syttyvimpienkin kaasujen keskelle eikä se sammu syvimmässäkään vedessä. Tekninen toteutus on periaatteessa mahdollinen, mutta vaikea. Ei ole tiedossa, onko sitä kokeiltu käytännössä.

Tärkein käyttö

Polttomoottorien kehittyessä huomattiin nopeasti, että kipinäinduktori antoi voimakkaamman ja luotettavamman sytytysvirran kuin vanha magneettosytytys. Niinpä kipinäinduktorista kehittynyt katkojaan ja sytytyspuolaan perustuva sytytysjärjestelmä vähitellen syrjäytti magneeton.

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kipinäinduktori Wikimedia Commonsissa