8.3. Провода и способы защиты от аварийных режимов

Автомобильные провода делятся на провода низкого напряже­ния (до 48 В) и высокого напряжения (для вторичной цепи системы зажигания). В качестве изоляции проводов применяют поливинилхлоридный пластикат, который является масло- и бензостойким, не распространяет горения, работоспособен при низких и высоких температурах. Провода марок ПВА (провод с полихлорвиниловой изоляцией автомобильный), ПВАЭ (Э - экранированный) и ПВАЛ (Л - лакостойкий) используются при температуре -40...+150°С, остальных марок от -40...+70°С. Если при соединении приборов требуется экранирование провода, то применяют провода марок ПВАЭ и ПГВАЭ (Г - гибкий), а в случае необходимости защиты от механи­ческих повреждений применяют провода с бронированной изоля­цией марки ПГВАБ (Б - бронированная изоляция).

Для облегчения монтажа, нахождения неисправностей и ремон­та электрических сетей на автомобилях применяется маркировка проводов по цвету изоляции. Провода могут иметь сплошную или комбинированную расцветку. Сплошная расцветка имеет 11 цветов (белый, желтый, оранжевый, красный, розовый, синий, зеленый, коричневый, черный, серый, фиолетовый). Комбинированная рас­цветка представляет собой сплошную расцветку с нанесенной на нее эмалью в виде полос или колец 4 цветов (белый, красный, чер­ный, голубой). Срок службы проводов не менее 8 лет.

В зависимости от марки провода сечение его жилы может быть следующего размера: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 6,0; 10; 16; 25; 35;

50; 70 и 95 мм². Минимальные сечения проводов ограничиваются необходимой механической прочностью при монтаже и эксплуата­ции (статическое усилие разрыва не менее диапазона значений 100...120 Н).

Провода высокого напряжения, применяемые для соединения в цепях системы зажигания, подразделяются на обычные марки ПВВ (провод с полихлорвиниловой изоляцией высоковольтный) с ме­таллическим многожильным проводом и помехоподавительные провода марок ПВВО (О - высокоомное распределенное сопротив­ление) и ПВВП (П - помехоподавительный). При использовании проводов марки ПВВ необходимо применять наконечники с подавительными резисторами у каждой свечи.

Для определения допустимого тока в низковольтном проводе с учетом предельной температуры изоляции используется тепловой расчет, который проводится на основе математического моделиро­вания и экспериментальных данных. При тепловом расчете жгутов проводов рассматривают самый неблагоприятный случай, когда по всем проводам проходит максимальный ток. Тогда тепловой моде­лью жгута является цилиндр, однородный в тепловом отношении и обладающий эквивалентным коэффициентом теплопроводности. Диаметр цилиндра равен диаметру жгута проводов. Дискрет­ные источники тепла внутри цилиндра оказывают на любую точку модели такое же температурное воздействие, как если бы они были распределены равномерно по всему объему. Максимально допус­тимая температура бывает в центре жгута и ограничивается до­пустимой температурой нагрева изоляции проводов

Увеличение допустимой плотности тока с уменьшением сечения провода при прочих равных условиях объясняется тем, что с уменьшением сечения увеличивается поверхность провода, прихо­дящаяся на единицу сечения, и тем самым улучшаются условия охлаждения.

Для температуры окружающего воздуха 20°С допустимые токо­вые нагрузки жгутов из 7 проводов марки ПВА сечением 0,75; 1,0 и 1,5 мм равны соответственно 12; 14 и 18 А. Для жгута из 19 прово­дов с теми же сечениями токи соответственно равны 8,4; 10 и 13 А. Отметим, что допустимые токовые нагрузки проводов при проклад­ке в жгутах в 1,8...2,5 раза меньше, чем при одиночной прокладке.

Для инженерных расчетов допустимых токовых нагрузок I_д мож­но использовать следующие выражения.

Для одиночных проводов

где Δt - допустимый перегрев провода относительно температуры окружающей среды, °С; S_м - номинальное сечение провода по меди, мм².

Для жгутов из 2-3 проводов

Защита электрических цепей от коротких замыканий и перегру­зок обеспечивается плавкими и термобиметаллическими предохра­нителями. Основным показателем предохранителей, определяю­щим эффективность их действия, является ампер-секундная характеристика, представляющая собой зависимость времени срабаты­вания предохранителя от тока нагрузки.

Сопоставление ампер-секундных характеристик автомобильных предохранителей различных конструкций (плавких проволочных и ленточных, кнопочных биметаллических) показывает, что биметал­лические предохранители, по сравнению с плавкими, более инерци­онны в зоне больших перегрузок I/I_н ≥ 2 и более чувствительные в зоне малых перегрузок I/I_н < 2. Поэтому биметаллические пре­дохранители рекомендуются в первую очередь для защиты цепей с электродвигателем, когда пусковые токи могут в 4...6 раз превы­шать номинальные токи. Кнопочные термобиметаллические предохранители служат в основном для защиты моторедукторов стекло­очистителей, стеклоподъемников, электродвигателей отопителя, вентиляторов и т. д.

Плавкие предохранители в основном объединены в блоки, со­держащие несколько предохранителей на различные номинальные токи. Имеются также одиночные плавкие ленточные предохраните­ли в разъемном корпусе и устанавливаемые непосредственно на жгуте проводов одиночные плавкие проволочные предохранители в стеклянном корпусе. В настоящее время разрабатываются и вне­дряются предохранители штекерного типа.

Для выбора номинального тока предохранителя I_н необходимо сравнить ампер-секундные характеристики предохранителей и за­щищаемого провода. Под ампер-секундной характеристикой прово­да подразумевается зависимость времени достижения изоляцией провода предельной температуры от тока нагрузки. На одном гра­фике строят ампер-секундные характеристики проводов и выбран­ного предохранителя. На этот график наносят также силу тока ко­роткого замыкания или перегрузку в защищаемой цепи. Предохра­нитель защищает провод, если его ампер-секундная характеристи­ка проходит ниже, чем таковая у провода в зоне действующих пере­грузок.

Расчет токов короткого замыкания I_кз производится так:

где U_н - номинальное напряжение аккумуляторной батареи, В; R_б - внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, Ом; R_кз - со­противление цепи короткого замыкания, Ом.

Сопротивление цепи короткого замыкания

где ΣR_к – сумма переходных сопротивлений контактов коммутационной, защитной и установочной аппаратуры; R_м – сопротивление по «массе» автомобиля; R_пр – сопротивление проводов

Номинальные токи плавкого ленточного предохранителя равны 10 А для сечения проводов 0,75 и 1,0 мм² и 16 А для сечения 1,5 мм². Номинальные токи биметаллического предохранителя равны для сечений проводов 0,75 и 1,0 мм² - 15 А, для сечения 1,5 мм² - 20 А.

Для сокращения числа контактных соединений в электрических цепях и уменьшения расхода проводов на автомобилях применяет­ся групповой способ защиты электрических цепей.

С целью обеспечения удобства работы водителей и безопасно­сти движения не должны подключаться к одному предохранителю взаимозаменяемые приборы, например розетки переносной и под­капотной ламп, освещение контрольных приборов и плафона сало­на. Индивидуальным предохранителем должно быть защищено ре­ле указателей поворота в режиме аварийной сигнализации.

Для обеспечения надежной защиты электрических цепей на один предохранитель должны подключаться потребители электро­энергии, близкие по мощности.

Для повышения надежности наиболее важных электрических цепей путем исключения из них дополнительных контактных соеди­нений не защищаются цепи заряда аккумуляторной батареи, пуска, зажигания.