За что отвечают предохранители в современных автомобилях
Но если это все-таки случится – плавкий предохранитель (автомобильные бортовые сети оснащаются преимущественно ими) погибнет, как самурай в бою – сгорит, защищая вверенную ему электрическую цепь. Не зря в английском языке для этого типа деталей существует термин sacrificial fuse – «жертвенный предохранитель». Преимущество плавких одноразовых предохранителей – налицо. Во-первых, разрушаясь, они разрывают цепь гарантированно. А во-вторых – делают это быстро, не давая возникнуть перегреву проводов, и, как следствие, пожару.
ОТ ЧЕГО ЗАЩИЩАЮТ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
Как вы, наверное, уже поняли, задача предохранителя – разомкнуть цепь в критической ситуации, то есть такой, когда существует риск нагрева проводов, их оплавления и возгорания, что очень опасно, поскольку автомобиль насыщен горючими жидкостями и материалами. Ситуациями такими являются:
повышение силы тока в цепи на величину выше номинала предохранителя;
подключение потребителя, мощность которого превышает расчетную для данного участка сети.
Последнее особенно касается цепи прикуривателя и аналогичных бортовых розеток автомобиля (расположенных в багажниках, бардачках). Ведь согласно закону Ома, для того, чтобы запитать прибор, мощность (а значит, и сопротивление) которого велико, при фиксированном напряжении нужно повысить силу тока. А провода могут быть на это не рассчитаны – не иметь нужного сечения, соответственно, начнут нагреваться. Это можно заметить и в штатном режиме, потрогав, например, после работы вилку особо производительного компрессора для шин или автопылесоса.
Но пока сила тока не превышает ту, на которую рассчитан предохранитель, ситуация у него под контролем, и ограничивается легким нагревом изоляции, не переходя к ее оплавлению. Как только сила тока переходит критическую отметку (в том числе, и из-за того, что сопротивление нагревшегося потребителя увеличивается), тонкий металлический проводник, сердечник предохранителя, перегорает.
ИСТОРИЯ И РАЗНОВИДНОСТИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ
Считается, что плавкий предохранитель придумал Луи Франсуа Клеман Бреге, французский электротехник… и часовщик – внук того самого Абрахама-Луи Бреге, который основал компанию Breguet. Семья вообще дала миру много изобретателей: внук самого электротехника, Луи Шарль, в начале ХХ века создаст первый в мире цельнометаллический самолет. А пока, в 1847-м, Луи Франсуа Клеман в ходе ряда экспериментов выяснил, что вставки из проволоки определенной толщины способны перегорать при увеличении силы тока в цепи на величину, пропорциональную сечению.
Собственно, долгое время автомобильные «sacrificial fuses» были не такими уж и жертвенными, поскольку представляли собой пластинку с пружинными контактами, между которыми была протянута проволочка длиной 1-2 см… и еще 15-20 сантиметров были намотаны выше, на специальное маленькое мотовило. При перегорании такого предохранителя водитель просто отматывал новый кусок проволоки, устанавливал его между контактами, и можно было ехать дальше.
Так продолжалось аж до 60-70-х годов прошлого века. Потом в автомобилестроение пришли стеклянные плавкие вставки (или аналогичные им по размерам керамические) с проволокой внутри, знакомые многим по бытовой аппаратуре, но широкого распространения не получили по причине своей хрупкости. В настоящее время они устанавливаются разве что на дополнительные цепи – чаще для музыкальной аппаратуры или сигнализаций, а также присутствуют в автомобильных аксессуарах.
Следующий довольно продолжительный этап (вплоть до конца 90-х годов) – цилиндрические предохранители («торпеды»). Их у нас часто еще называли керамическими, из-за материала изготовления цилиндра, хотя распространены были и пластмассовые вставки – например, иностранного производства. Выглядели они как маленькие пальчиковые батарейки, и в гнезда вставлялись тоже примерно так же. Контакты располагались на торцах цилиндра, их соединяла плавкая вставка. Именно с цилиндрических предохранителей пошла традиция маркировать предохранители цветом согласно номиналу.
Сегодня наиболее широкое распространение имеют ножевые предохранители (Blade type fuses, они же штыревые или флажковые). Представляют собой деталь П-образной формы, внутри полупрозрачного пластмассового корпуса которой расположен плавкий элемент, а наружу выступают два контакта, вставляющиеся в гнездо. Монтируются и демонтируются ножевые предохранители при помощи пластикового пинцета, идущего в комплекте с автомобилем или запасным набором.
Окончательно закрепилась цветовая иерархия плавких вставок, благодаря которой номинал предохранителя теперь безошибочно могут определить даже люди со слабым зрением.
В современном стандарте цвета закреплены в следующем порядке:
Автомобильные предохранители
Автомобильные предохранители защищают электрические цепи автомобиля от короткого замыкания. Автомобильные предохранители — устройства, которые путем разрушения одного или нескольких специально предназначенных элементов размыкают цепь, в которую они включены, отключая ток, когда он превышает заданное значение в течение достаточного времени.
При выборе предохранителей следует учитывать следующие основные соображения:
- Номинальное напряжение предохранителя должно быть не меньше номинального напряжения сети.
- Номинальный ток предохранителя должен быть не меньше номинального тока установки.
- Номинальный ток отключения должен быть не меньше периодической составляющей ожидаемого тока КЗ.
- Автомобильные предохранители, установленные в цепях двигателей, должны проверяться по пусковому току двигателя (не должны перегорать при нормальном пуске.
- При включении нескольких предохранителей последовательно они должны проверяться на селективность (вначале сгорают автомобильные предохранители, ближайшие к месту короткого замыкания)
- Автомобильные предохранители, расположенные в первичной цепи силового трансформатора, должны выдерживать 10-кратный номинальный первичный ток в течение 0,1с
- Времятоковая характеристика предохранителя должна идти ниже времятоковой характеристики нагрузки.
Расчёт необходимого предела срабатывания
Рассчитать ток можно по следующей формуле: Inom=Wmax/U ,
где Inom — номинальный ток срабатывания предохранителя, А;
Wmax — максимальная мощность нагрузки, Вт(с запасом примерно 20 %);
U — напряжение сети, В.
Предохранитель выбирается из стандартного ряда, с ближайшим номинальным током срабатывания, превышающим полученное значение.
Ножевые автомобильные предохранители
В настоящее время используют автомобильные предохранители нескольких типов и видов. Наиболее распространенные из них являются плоские штекерные, или ножевые.
Ножевые предохранители бывают различных размеров (mini, medium, maxi) и номиналов (1А, 2А, 3А и т.д.).
Автомобильные предохранители различных номиналов имеют различный цвет.
Большой предохранитель maxi, средний medium и маленький mini.
1A — чёрный
2A — серый
3A — фиолетовый
4A — розовый
5A — оранжевый-жёлтый
7,5A — коричневый
10A — красный
15A — голубой
20A — жёлтый
25A — белый
30A — зелёный
35A — светло-фиолетовый
40A — оранжевый
60A — голубой
70A — коричневый
80A — светло-жёлтый
100A — сиреневый
Цвета могут отличаться оттенками.
Основной номинал предохранителей, использующихся в автомобилях, 5 — 30 Ампер.
Предохранители могут располагаться в разных местах автомобиля. Как правило, основных мест расположения предохранителей – два (в некоторых авто может быть и 3 и 4 основных блоков предохранителей). Первое место – это обязательно салон автомобиля в районе передней панели. Второе может быть в салоне в районе багажного отделения или под капотом. Ещё предохранители могут быть разбросаны по всему автомобилю по 1, по 2, по 3 штуки.
Проверка и замена автомобильных предохранителей
На рисунке слева перегоревший предохранитель, справа целый.
Читайте также: Тормозные колодки chevrolet cruze ate
Любитель обычно проверяет предохранители как? Вытаскивает все по очереди и смотрит их на свет, проверяя целостность перемычки. Процедура долгая и ненадёжная. Сколько раз приезжали ко мне клиенты, уверенные в том, что в автомобиле что-то серьёзное, так как все предохранители целые, он сам все проверил. Иногда не замечают, что перемычка перегоревшая. Иногда бывает, что предохранители просто окислились.
Проверять предохранители нужно по-другому, не вынимая их из гнезда. Включаешь цепь, которая не работает (габариты, свет ближний, дальний, печка, магнитофон и т.п.) и проверяешь напряжение пробником на одном выводе предохранителя и на другом. Если на одном выводе есть напряжение, а на другом нет, значит, предохранитель сгорел. Такая проверка занимает максимум 1 минуту.
Сгоревший автомобильный предохранитель надо заменить на такой же по номиналу (если вы ничего не подцепляли дополнительного к этой цепи, и предохранитель не перегорел из-за увеличения нагрузки). Если вы будете менять предохранитель на предохранитель, купленный в магазине, то я посоветовал бы сделать одну процедуру.
Возьмите один из магазинных предохранителей, примотайте к его концам по проводку и один конец присоедините к плюсу, а другой к минусу, т.е. сделайте короткое замыкание. Предохранитель должен перегореть. Если же он будет только плавиться, то я не рисковал бы предохранители из этой партии ставить себе в автомобиль. Он и в автомобиле вместо того, что бы перегореть, будет плавиться, а вместе с ним будет плавиться и электропроводка автомобиля (та её часть, за которую отвечает этот предохранитель). Сами понимаете, чем это чревато. И ещё – никогда не делайте так называемых «жуков». Это то же самое, что поставить «плавящийся» предохранитель (который плавится, а не перегорает).
По поводу «жуков» прочитайте эту статью и сделайте выводы.
Плавкий предохранитель
Выбор проволоки для ремонта
Плавкий предохранитель – это установочное изделие, предназначенное для защиты электроприборов путем отключения подачи на них электроэнергии при превышении допустимой величины тока способом расплавления установленной в предохранителе калиброванной проволоки.
Для защиты электрической проводки и дорогостоящей радиоаппаратуры от короткого замыкания, бросков тока в питающей сети и обеспечения безопасной эксплуатации электроприборов широко используются плавкие вставки – предохранители. Они выпускаются разных конструкций, типоразмеров и на любые токи защиты.
Рассмотренная технология ремонта предохранителей при соблюдении всех условий обеспечит его защитную функцию. Но не каждый имеет опыт работы с паяльником и измерения диаметра проволоки. Да и в любом случае предохранитель промышленного изготовления будет работать надежнее.
Квартирную электропроводку раньше тоже защищали исключительно с помощью плавких предохранителей, установленных в пробки. В настоящее время для защиты электропроводки применяются более надежные многоразовые приборы защиты от коротких замыканий – автоматические выключатели. В электроприборах же, более лучшей защиты от коротких замыканий, чем плавкий предохранитель пока ничего не придумали. Особенно актуально применение плавких предохранителей в автомобилях, так как они являются единственным надежным и дешевым средством защиты от короткого замыкания.
Условное графическое обозначение
плавкого предохранителя
Условное графическое обозначение плавкого предохранителя на схемах похоже на обозначения сопротивления, и отличается только тем, что через середину прямоугольника линия проходит не разрываясь. Рядом с условным обозначением обычно пишется и буквенное обозначение Пр. или F. Иногда на схемах просто пишут thermal fuse или fuse. После буквы часто указывают ток защиты предохранителя, например F 1 А, обозначает, что в схеме установлен предохранитель на ток защиты 1 ампер.
При эксплуатации предохранители выходят из строя, и их приходится заменять новыми. Считается, что предохранители ремонту не подлежат. Но если к делу ремонта подойти грамотно, то практически любой предохранитель можно с успехом отремонтировать и использовать повторно. Ведь корпус предохранителя остается целым, а перегорает только тонкая калиброванная проволока, размещенная внутри корпуса. Если перегоревшую проволоку заменить на такую же, то предохранитель сможет служить дальше.
Принцип работы предохранителя на видеоролике
При прохождении электрического тока меньше предельно допустимого, калиброванная проволока, соединяющая контакты предохранителя, нагревается до температуры около 70˚С. В случае превышения тока номинала предохранителя, проволока начинает нагреваться сильнее и при достижении температуры плавления металла, из которого она сделана – расплавляется, электрическая цепь разрывается, и течение тока прекращается.
Поэтому предохранитель и назвали плавким или плавкой вставкой. Видеоролик представлен в замедленном виде, для того, чтобы было хорошо видно, как происходит перегорание провода в предохранителе. В реальных условиях провод в предохранителе перегорает практически мгновенно.
Предохранитель защищает от превышения тока в цепи и, не имеет значения напряжение питающей сети, в которой он установлен, это может быть батарейка на 1,5 В, и автомобильный аккумулятор на 12 В или 24 В, сеть переменного напряжения 220 В, трехфазная сеть на 380 В. То есть Вы можете установить один и тот же предохранитель, например номиналом 1 А и в колодке предохранителей автомобиля, и в фонарике и в распределительном щите 380 В. Все типы плавких предохранителей отличаются только внешним видом и конструкцией, а работают по одному принципу – при превышении заданного тока в цепи, в предохранителе из-за нагрева расплавляется проволока.
Основных причин выхода из строя предохранителя две, из-за бросков питающего напряжения или поломки внутри самой радиоаппаратуры. Редко, но встречаются отказы предохранителя и по причине плохого его качества.
Многие думают, что предохранитель ремонту не подлежит. Но это не совсем так. В экстренной ситуации, когда под рукой нет запасного и, например, из-за отказавшегося работать авто в пути или усилителя, и срывается музыкальное сопровождение школьного бала или свадьбы, а все магазины уже закрыты, выбирать не приходится.
При грамотном подходе можно с успехом восстановить для временного использования до замены новым перегоревший предохранитель, сохранив его защитные функции. Зачастую такие проблемы решают банальным замыканием контактов держателя предохранителя любой попавшейся проволокой, а еще хуже, просто вставляют вместо предохранителя гвоздь или кусок толстой проволоки. Такое решение может окончательно все испортить и способствует возникновению пожара.
Типы плавких предохранителей
По назначению и конструкции плавкие предохранители бывают следующих типов:
- Вилочные (в основном применяются для защиты электропроводки и приборов в автомобилях);
- С слаботочными вставками для защиты электроприборов с током потребления до 6 ампер;
- Пробковые (устанавливаются в щитках жилых домов, рассчитаны на ток защиты до 63 ампер);
- Ножевые (применяются в промышленности для защиты сетей при токе потребления до 1250 ампер);
- Газогенерирующие;
- Кварцевые.
Рассмотренная в статье технология ремонта предназначена для восстановления вилочных, со слаботочными вставками, пробковых и ножевого типа предохранителей.
Трубчатые плавкие предохранители
Предохранитель трубчатой конструкции представляет собой стеклянную или керамическую трубочку, закрытую с торцов металлическими колпачками, которые соединены между собой проволокой калиброванной по диаметру, проходящей внутри трубочки. Внешний вид трубчатых плавких предохранителей Вы видите на фотографии.
Читайте также: Колодки передние мерседес виано
К колпачкам проволока приваривается точечной сваркой или припаивается припоем. В предохранителях, рассчитанных на очень большие токи, часто полость внутри трубочки заполняют кварцевым песком.
Автомобильные плавкие предохранители
Предохранители в автомобилях выходят из строя очень редко. Обычно только в случаях, когда отказывает оборудование. Чаще всего при перегорании лампочек у фар. Дело в том, что когда обрывается нить накаливания у лампочки, образуется Вольтова дуга, нить при этом сгорает и становится короче, сопротивление резко уменьшается и величина тока многократно увеличивается.
Бывает, плавкий предохранитель в автомобиле сгорает и при заклинивании стеклоочистителей. Реже при коротких замыканиях в электропроводке. На фотографии Вы видите широко применяемые автомобильные плавкие предохранители ножевого (вилочного) типа. Под каждым предохранителем приведен ток его защиты в амперах.
Перегоревший предохранитель в авто положено заменять предохранителем такого же номинала, но можно его и отремонтировать, заменив перегоревший в предохранителе провод медным соответствующего диаметра. Напряжение бортовой сети автомобиля значения не имеет. Главное – соответствие тока защиты. Если трудно определить номинал сгоревшего авто предохранителя, то можно воспользоваться цветовой маркировкой.
Цветовая маркировка автомобильных предохранителей
| Ток защиты, Ампер | 5,0 | 7,5 | 10,0 | 15,0 | 20,0 | 25,0 | 30,0 | 40,0 | 60,0 | 70,0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Цвет корпуса предохранителя |
оранжевый | коричневый | красный | голубой | желтый | прозрачный | зеленый | фиолет | синий | черный |
Формула для расчета диаметра проволоки предохранителя
по мощности электроприбора
Мощность часто указывают на этикетках, приклеенных на изделиях. Если на изделии указана потребляемая мощность, то можно рассчитать номинальный ток предохранителя по нижеприведенной формуле.
где I nom – номинальный ток защиты предохранителя, А; P max – максимальная мощность нагрузки, Вт; U – напряжение питающей сети, В.
Но гораздо удобнее воспользоваться готовыми данными из таблиц. Обратите внимание, первая таблица служит для выбора номинала предохранителя изделий, питающихся от бытовой электросети 220 В, а вторая, для изделий, используемых в автомобилях с напряжением бортовой сети 12 В.
Таблица для выбора номинала предохранителя в зависимости от потребляемой мощности электроприбора при питающем напряжении 220 В
| Максимальная мощность потребления электроприбором, ватт (BA) | 10 | 50 | 100 | 150 | 250 | 500 | 800 | 1000 | 1200 | 1600 | 2000 | 2500 | 3000 | 4000 | 6000 | 8000 | 10000 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Номинал стандартного предохранителя, А | 0,1 | 0,25 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 | 12,0 | 15,0 | 20,0 | 30,0 | 40,0 | 50,0 |
Рассмотрим на примере как выбирать предохранитель.
Телевизор перестал работать после грозы. Определено, что сгорел предохранитель. Номинал его не известен. На этикетке задней крышки написано, что потребляемая мощность составляет 120 Вт, бывает, что пишут и 120 ВА. Это обозначение одной и той же мощности, но по стандартам разных стран. По таблице получается, что для электроприборов с максимальной потребляемой мощностью 120 Вт (ближайшее значение 150 Вт) является предохранитель на 1 А.
Методика подбора предохранителя для защиты бортовой электропроводки автомобиля ничем не отличается от выбора для бытовой электропроводки 220 В.
Таблица для выбора номинала предохранителя в зависимости от потребляемой мощности электроприбора при питающем напряжении 12 В (бортовая сеть автомобиля)
| Мощность электроприбора, ватт (BA) | до 50 | до 75 | до 100 | до 150 | до 200 | до 250 | до 300 | до 400 | до 600 | до 700 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Номинал стандартного предохранителя, А | 5,0 | 7,5 | 10,0 | 15,0 | 20,0 | 25,00 | 30,0 | 40,0 | 60,0 | 70,0 |
| Цвет корпуса предохранителя | оранжевый | коричневый | красный | голубой | желтый | прозрачный | зеленый | фиолет | синий | черный |
Если после двух замен предохранители каждый раз перегорали, значит, поврежден электроприбор и требуется уже его ремонт. Попытка установить предохранитель на больший ток может только нанести еще дополнительный вред изделию вплоть до неремонтопригодности.
Калькулятор для расчета тока предохранителя
Если в таблицах нет данных для Вашего случая, например, напряжение питания изделия составляет 24 В или 110 В, то можете самостоятельно с помощью приведенного ниже онлайн калькулятора выполнить расчет.
| Онлайн калькулятор для определения тока предохранителя | |
|---|---|
| Максимальная мощность нагрузки, Вт: | |
| Напряжение питающей сети, В: | |
При расчете на калькуляторе Вы получите точное значение тока. Для надежной работы предохранителя необходимо, чтобы его номинал был не менее чем на 5% больше. Например, если получено расчетное значение тока 1 А, то нужно брать предохранитель большего ближайшего номинала из стандартного ряда, то есть 2 А.
Иногда попытки определить номинал предохранителя считыванием информации не получается. На электроприборе надписей нет, на предохранителе не читаемая маркировка. При наличии амперметра, и опыта работы с ним, то вынув предохранитель и подключив амперметр к контактам колодки, в котором был установлен предохранитель, можно измерять ток и тем самым определить его номинал.
Но тут есть подводный камень. Если предохранитель вышел из строя из-за неисправности электроприбора, то ток может быть намного больше, чем должен быть, в дополнение можно еще и вывести из строя измерительный прибор.
Расчет диаметра проволоки плавкого предохранителя
Для ремонта предохранителя необходимо заменить перегоревшую проволоку. При производстве предохранителей на заводах используют, в зависимости от величины тока и быстродействия, калиброванные серебряные, медные, алюминиевые, никелиновые, оловянные, свинцовые и проволоки из других металлов.
Для изготовления предохранителя в домашних условиях доступна только красная медь калиброванного диаметра. Все электропровода сделаны из меди, и чем эластичней провод, тем тоньше в нем проводники и большее их количество. Поэтому вся ниже предложенная технология ориентирована на применение медной проволоки.
При выборе предохранителя для аппаратуры разработчики пользуются простым законом. Ток предохранителя должен быть больше максимально потребляемый изделием. Например, если максимальный ток потребления усилителя составляет 5 ампер, то предохранитель выбирается на 10 ампер. Первое, что необходимо найти на корпусе предохранителя его маркировку, из которой можно узнать, на какой ток он рассчитан. Часто величину тока пишут на корпусе изделия, рядом с местом установки предохранителя. Затем из нижеприведенной таблицы определить какого диаметра нужен провод.
Таблицы для выбора диаметра проволоки
в зависимости от тока защиты предохранителя
Для ремонта предохранителей на ток защиты от 0.25 до 50 ампер
| Ток защиты предохранителя, Ампер | 0.25 | 0.5 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 5.0 | 7.0 | 10.0 | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 | 40.0 | 45.0 | 50.0 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Диаметр проволоки, мм | Медной | 0.02 | 0.03 | 0.05 | 0.09 | 0.11 | 0.16 | 0.20 | 0.25 | 0.33 | 0.40 | 0.46 | 0.52 | 0.58 | 0.63 | 0.68 | 0.73 |
| Алюминиевой | — | — | 0.07 | 0.10 | 0.14 | 0.19 | 0.25 | 0.30 | 0.40 | 0.48 | 0.56 | 0.64 | 0.70 | 0.77 | 0.83 | 0.89 | |
| Стальной | — | — | 0.32 | 0.20 | 0.25 | 0.35 | 0.45 | 0.55 | 0.72 | 0.87 | 1.00 | 1.15 | 1.26 | 1.38 | 1.50 | 1.60 | |
| Оловянной | — | — | 0.18 | 0.28 | 0.38 | 0.53 | 0.66 | 0.85 | 1.02 | 1.33 | 1.56 | 1.77 | 1.95 | 2.14 | 2.30 | 2.45 | |