Как подобрать предохранитель по току в автомобиле
Расчет предохранителя по току 12 вольт
Для защиты электрических цепей от аварийных режимов работы, таких как повышенное потребление мощности или короткое замыкание, используют плавкие вставки или предохранители. Они устроены таким образом, что при протекании тока до определенного уровня ничего не происходит, но, согласно закону Джоуля-Ленца при протекании электрического тока происходит выделение тепла на проводнике. Поэтому при определенной силе тока тепла выделяется такое количество, что проводник плавкой вставки просто перегорает.
В электронных схемах предохранители устанавливают на входе питания, он нужен для защиты трансформатора, дорожек платы и других узлов. Также используется для защиты электродвигателя – их часто устанавливают в щитах, к которым происходит подключение. К примеру, при заклинивании ротора электродвигателя в цепи статора (и ротора тоже, для ДПТ, и двигателей с фазным ротором) будет протекать повышенный ток, который сожжет предохранитель. Но если его номинал подобран чрезмерно большим, то сгорят обмотки электрической машины.
Кроме самого проводника предохранитель состоит из стеклянного или керамического корпуса, а для больших мощностей и напряжений корпус заполняется внутри диэлектрическим порошкообразным материалом – это нужно для гашения дуги, возникающей при перегорании плавкой вставки.
Казалось бы, простое устройство и принцип работы, но для его расчетов нужно использовать ряд формул, что значительно усложняет задачу. Хотя можно избежать их, если использовать наш онлайн калькулятор, который производит расчет плавкой вставки предохранителя:
Давайте разбираться, как рассчитать диаметр проволоки. Для начала определяют Iном потребления защищаемого устройства. Его можно узнать из технической документации, для электродвигателей – прочитать на шильдике или определить по мощности устройства. Если параметр не указан, определите его по формуле:
Iном=P/U
После этого проводят расчеты по току, умноженному на коэффициент запаса, который равен 1,2-2,0, в зависимости от типа нагрузки и её особенностей. При имеющейся тонкой проволоке определенного диаметра рассчитывают Iплавления:
При диаметрах проволоки от 0,02 до 0,2 мм:
Чтобы определить диаметр провода зная ток I:
Для малых I – d от 0,02 до 0,2 мм:
Для больших I – диаметр провода от 0,2 мм и выше:
Если нужно узнать количество тепла, которое выделяется на плавкой вставке, то используйте формулу:
Время и количество теплоты для плавления:
Масса круглой проволоки:
Для проверки правильности расчётов вы можете измерить сопротивление проводника по формуле:
Кстати, предохранители высоковольтных цепей обычно имеют высокое сопротивление (килоОмы). Для удобства можно воспользоваться таблицей:
Как вы можете убедиться, расчет плавкой вставки предохранителя достаточно объёмный, поэтому проще посчитать защитный предохранитель с помощью нашего онлайн калькулятора по току. Как уже было сказано, его вы можете определить, исходя из мощности.
Каждый предохранитель выполняет функцию защиты электрических цепей и оборудования от перегревания при прохождении тока с показателями, значительно превышающими номинальные. Для того, чтобы правильно обеспечить надежную защиту необходимо заранее делать расчет плавких предохранителей. Данные элементы рассчитаны на эксплуатацию в самых различных условиях, поэтому требуется их индивидуальный подбор для каждого конкретного случая.
Группы предохранителей
Одним из средств защиты бытовой техники и оборудования, а также кабелей и проводов служат плавкие вставки или предохранители. Они обеспечивают надежную защиту от скачков напряжения в сети и коротких замыканий. Существуют различные конструкции и типы этих устройств, рассчитанные на любые токи.
До недавнего времени плавкие предохранители вставлялись в пробки и являлись единственной защитой квартиры или частного дома. В современных условиях их сменили более надежные защитные устройства многоразового использования – автоматические выключатели. Тем не менее, предохранители не потеряли своей актуальности и в настоящее время. Они устанавливаются в различные приборы и в автомобили, защищая приборы и электрооборудование от любых негативных последствий.
Предохранители делятся на следующие основные группы:
Для того, чтобы произвести правильные расчеты, и определить, какие нужны плавкие вставки, рекомендуется учитывать все основные параметры, от которых зависит характеристика предохранителя.
Основным показателем является номинальный ток, значение которого связано с геометрическими и теплофизическими параметрами. При этом, учитывается потеря мощности и превышение на выводах температурного режима. Общая величина тока для предохранителя зависит от номинального тока плавкой вставки. Величина номинального тока для основания определяется таким же показателем плавкой вставки, установленной в предохранителе.
Принцип действия плавких предохранителей
Принцип действия одноразовых защитных устройств очень простой. Внутри каждого из них находится калиброванная проволока, соединяющая контакты. Если значение тока не превышает предельно допустимых норм, происходит ее нагрев примерно до 70 градусов. Когда электрический ток превышает установленный номинал, нагрев проволоки существенно увеличивается. При определенной температуре она начинает плавиться, в результате чего происходит разрыв электрической цепи. Перегорание проводка происходит практически мгновенно. Из-за этого предохранители и получили свое название – плавкая вставка.
В разных конструкциях плавкой вставки предохранителя подбирается таким образом, чтобы срабатывание происходило при установленном значении тока. В процессе эксплуатации плавкие предохранители периодически выходят из строя и подлежат замене. Как правило их не ремонтируют, однако многие домашние мастера вполне успешно проводят их реставрацию.
Поскольку перегорает лишь сама проволока, а корпус остается целым, необходимо заменить ее и устройство продолжит выполнять свои функции. Новые технические характеристики зачастую не только не уступают старому прибору, но и во многом превосходят его, поскольку качество ручной сборки всегда выше заводской. Основным условием является правильный выбор материала проводника и расчет его сечения.
Общие правила расчета
Для того, чтобы сделать правильный расчет плавких вставок предохранителей, необходимо учитывать номинальное напряжение. Это значение должно быть таким, при котором предохранитель отключает электрическую цепь. Основным показателем служит минимальное напряжение, предусмотренное для основания и плавкой вставки.
Еще один важный показатель, который должен учитываться при расчетах – напряжение отключения. Этот параметр заключается в мгновенном значении напряжения, появляющегося после срабатывания самого предохранителя или плавкой вставки. Как правило, в расчет принимается максимальное значение этого напряжения.
Кроме того, в обязательном порядке учитывается ток плавления, от которого зависит диаметр проволоки, установленной внутри. Когда выполняется расчет плавкой вставки предохранителя, для каждого металла этот показатель имеет собственное значение и выбирается с помощью таблицы или калькулятора. Материал и размер вставок должен обеспечить требуемые защитные характеристики. Длина вставки не может быть слишком большой, поскольку это влияет на гашение дуги и общие температурные характеристики.
Расчетная мощность нагрузки обычно указывается в маркировке изделия. В соответствии с этим параметром выполняется расчет номинального тока предохранителя по формуле: Inom = Pmax/U, в которой Inom является номинальным током защиты, Pmax – максимальная мощность нагрузки, а U – напряжение питающей сети.
Онлайн расчет диаметра провода для плавких вставок предохранителей
Все расчеты можно выполнить гораздо быстрее, воспользовавшись онлайн-калькулятором. В соответствующие окна вводятся данные о материале вставки и токе, после чего в окне результата появятся данные о диаметре проволоки.
Плавкие вставки
Самодельный предохранитель из медной проволоки может стать отличным временным способом заменить перегоревший предохранитель. Но если вы решились на такое, то крайне важно правильно подобрать сечение того самого проводника, который вы будете использовать. Почему это важно, каковы причины перегорания предохранителей и способы временного устранения этого неудобства мы и рассмотрим в нашей статье.
Причины перегорания предохранителей
Начнем с самого важного — с причин перегорания предохранителей. Ведь просто так нечего не происходит и прежде чем ставить «жучек», необходимо определиться с причинами поломки предохранителя.
Их может быть несколько:
Выбор диаметра проволоки и ремонт предохранителя
Ну, а теперь давайте перейдет к основному вопросу нашей статьи – выбору диаметра и непосредственно ремонту. Начнем с первого.
Выбор диаметра проводника
Диаметр проводника в предохранителях четко рассчитан. Если вы выполняете замену, то должны установить проводник такого же диаметра. Иначе ваш предохранитель не будет выполнять свою функцию по защите электрической сети.
Обратите внимание! При данном способе измерения диаметра у вас наверняка будет небольшая погрешность, связанная с недостаточной плотностью витков. Поэтому полученное число округляем для ближайшего меньшего.
Ремонт предохранителей
Установка вместо калиброванной плавкой вставки в предохранитель проволоки в простонародье называется установкой «жучка». Любой «жучек», согласно нормам ПУЭ, недопустим, так как не всегда способен качественно защитить электроустановку.
Тем не менее к такому способу ремонта предохранителей прибегают достаточно часто. Особенно когда под рукой нет запасного предохранителя.
Обратите внимание! Такой способ намного опаснее. Так как при перегорании провода возможно его разбрызгивание по соседнему оборудованию. К пожару это может и не привести, но повредить оборудование может.
Вывод
Диаметр провода для предохранителей зависит от номинального тока изделия и от материала используемого провода. Подобрать или рассчитать этот диаметр не так уж сложно. Но такая починка является лишь временной мерой.
ПУЭ не зря требует использования лишь калиброванных вставок, а что касается неразборных предохранителей с небольшим номинальным током, то их цена не столь высока, чтобы рисковать дорогостоящим оборудованием. Поэтому при первой возможности обязательно замените «жучок» на нормальный предохранитель или калиброванную вставку.
Как рассчитать предохранитель в автомобиле
Электрика и электроника остается той областью, в которой свободно себя чувствует наименьшее количество автомобилистов. В статье рассмотрим предохранители автомобильные, виды плавких вставок, как их правильно менять, а также основные правила подключения дополнительного оборудования.
Роль в электрической цепи
Многочисленные случаи перегорания электронной составляющей целых систем, возгорания автомобилей подтверждают тот факт, что к электричеству необходимо относиться если не с опаской, то с большой осторожностью.
Предохранитель предназначен для размыкания защищаемой цепи методом разрушения специально предусмотренной для этого токопроводящей части. Разрушение происходит при превышении номинального тока, на который рассчитан предохранитель. Номинальная сила тока плавкой вставки подбирается в соответствии с допустимой нагрузкой на защищаемую цепь, а также с учетом расчетного потребления тока электроприборами, включенными в цепь.
В случае нештатной ситуации первой обязана сгореть плавкая вставка, разомкнув при этом цепь и сохранив автомобиль от возгорания. К чрезмерному нагреву элементов цепи, что является потенциально опасной ситуацией, приводит:
Порог срабатывания
Как вы уже могли догадаться из описания предназначения автомобильных предохранителей, суть правильного выбора предохранителя заключается в подборе уровня сопротивления плавкой части. Разрушение происходит вследствие теплового действия тока. Превышение номинального значения ведет к чрезмерному нагреву плавкой части, что провоцирует ее расплавление (перегорание) и разрыв цепи.
Номинальный ток предохранителя рассчитывается по формуле: Inom=Pmax/U, где
Гораздо удобней использовать готовые таблицы, в которых указаны допуски по мощности для каждого типа предохранителя.
Согласно классификации по типу срабатывания, в авто применяются плавкие предохранители. Существует 3 типоразмера:
Но главное разделение, разумеется, идет по величине номинальной силы тока. Для удобства пользователей за определенной величиной номинального тока закреплен цвет корпуса. Но ориентироваться только на цвет не стоит, так как производителю никто не запрещает изменить цветовую гамму своих изделий.
| 1А – черные | 10А – красные | 40А – оранжевые |
| 2А – серые | 15А – голубые | 60А – голубые |
| 3А – фиолетовые | 20А – желтые | 70А – коричневые |
| 4А – розовые | 25А – белые | 80А – светло-желтые |
| 5А – желто-оранжевые | 30А – зеленые | 100А – сиреневые |
| 7,5А — коричневые | 35А – светло-фиолетовые |
Замена, защита цепей при установке доп. оборудования
Менять штатные предохранители необходимо на изделия точно такого же номинала. Вся необходимая информация представлена в руководстве по ремонту и эксплуатации вашего авто. Если предохранитель перегорел 2-3 раза подряд, ищите неисправность в цепи. Ни в коем случае не устанавливайте плавкую вставку большего номинала. Также не следует менять электропредохранитель на «жука». Починить плавкую вставку в дороге с помощью проволоки можно, но длину и сечение проводника следует подобрать таким образом, чтобы проволока имела такой же номинальный ток, как и штатный предохранитель. Для этого в сети имеются все необходимые формулы и таблицы с готовыми переменными.
Для того чтобы понять, какой именно элемент следует менять, вам нужно просто проверить работоспособность определенной системы питания авто. Включите, например, дворники и проверьте контролькой наличие напряжения на ножках между перемычкой предохранителя, защищающего эту цепь. Также для этих целей подойдет мультиметр.
При установке дополнительных потребителей сначала рассчитайте, выдержит ли штатная проводка автомобиля возросшую нагрузку, и только потом рассчитывайте ток для установки предохранителя большего номинала. Для мощных потребителей следует прокладывать проводку отдельно, номинальный ток предохранителя должен быть в 1.5 раза больше, чем номинальный ток в цепи. Для расчета нагрузки на автомобильные провода используйте закон Ома, можете воспользоваться специальными таблицами, в которых для основных видов проводников указаны площадь поперечного сечения и допустимый ток.
Как выбрать
Предохранители для своего авто следует покупать только от проверенных производителей. Нередки случаи, когда предохранители плохого качества расплавляли изоляцию проводов цепи, посадочное место в монтажном блоке, но сами не перегорали. Скорее всего, расплавится вставка уже в процессе горения авто. Если говорить о фирмах, хорошо зарекомендовавших себя на практике, то можно выделить предохранители AVAR и TESLA.
Если вы не уверены в качестве купленных изделий, проверьте 1-2 плавкие вставки, специально пустив через них ток, при котором они должны перегореть. Для теста вам необходимо собрать цепь с электроприбором, потребление которого больше номинальной силы тока предохранителя. Величину тока в цепи можно рассчитать по формуле: I=P/U, где
В качестве простейшей альтернативы можете сымитировать КЗ.
Подбор сечения силового кабеля.
Работу электрической схемы постоянного тока можно легко объяснить, применяя аналогию движения электронов по проводнику движению воды по трубопроводу. Электрическая цепь ведет себя аналогично гидравлической системе подачи воды под
давлением. Электрический провод, по которому движутся электроны — это труба, по которой течет вода. Аккумуляторная батарея аналогична водонапорной башне (или насосу), которая создает давление в системе. Разность давления воды между начальной
точкой трубы, где установлен насос и ее конечной точкой заставляет течь воду по трубопроводу. Точно так же, разность потенциалов (напряжение) на концах проводника обеспечивает движение электронов по проводу. Количество воды, протекающее за
определенный промежуток времени через сечение трубы называют расходом воды в трубе (литр/сек). Аналогично расходу воды, сила тока в проводнике определяется как количество электрического заряда, переносимого за определенный промежуток времени
через сечение провода. Если сила тока со временем не меняется, то такой ток называют постоянным. Прение, возникающее в процессе движения электронов о кристаллическую решетку проводника принято называть сопротивлением проводника. Сопротивление
измеряется в Омах. По закону Ома для участка цепи сопротивление равно отношению напряжения к силе тока.
1 Ом = 1 Вольт /1 Ампер
Сопротивление проводника вызывает его нагрев. Поэтому правильный выбор сечения кабеля является очень важной задачей. Чем больше сечение кабеля, тем меньше его сопротивление, и тем больший ток он сможет пропустить. Следует помнить,
что с увеличением длины проводника сопротивление растет.
Автомобильные аудиосистемы потребляют большой ток, особенно если устанавливается несколько усилителей мощности. Напряжение в энергосистеме автомобиля постоянно и равно 12В, поэтому для обеспечения высокой мощности аудиосистема вынуждена потреблять большое количество тока. Усилитель является самым энергопотребляющим компонентом в звуковых системах. Поэтому для расчета
сечения силового кабеля нам прежде всего необходимо будет определить максимальную мощность усилителя. Для начала надо в спецификации к усилителю прочитать его среднюю мощность при 2 Ом или 4 омной нагрузке. Допустим, что мы имеем четырехканальный усилитель, RMS мощность которого равна 35 Вт на канал. Полная RMS мощность равна произведению количества каналов на мощность одного канала:
35 Вт х 4 = 140 Вт. (средняя мощность)
Зная, что средняя (RMS) мощность соответствует приблизительно 50% эффективности усилителя, то для определения максимальной мощности надо удвоить ее значение:
140 Вт х 2
280 Вт. (максимальная мощность)
Из физики известно, что мощность равна произведению силы тока на напряжение. Следовательно, сила тока равна:
Ампер = Ватт/Вольт.
Напряжение в сети автомобиля известно и равно приблизительно 13В. Значит, ток потребляемый нашим усилителем будет равен:
280 Вт /13 В = 21.53 A
Подобные вычисления следует произвести для каждого усилителя в аудиосистеме. После необходимо определить длину силового кабеля от аккумулятора до распределительного блока, а затем от этого блока до каждого компонента системы. Зная потребляемую силу тока и длину кабеля, обращаемся к специальной таблице подбора сечения и длины кабеля и подбираем необходимый калибр кабеля. Данные в таблице учитывают тот факт, что силовой кабель, сечение которого подобрано удовлетворяет не только потреблению тока усилителем, но и рассчитано на питание остальных компонентов аудиосистемы. Сечение заземляющих кабелей должно быть такое же, как и сечение питающих проводов. Плюсовой провод и заземление желательно тянуть от аккамулятора, если это невозможно по какой-то причине, заземлять ВСЕ компоненты системы нужно в одной точке, дабы исключить разность потенциалов между компонентами.
Расчет номинала предохранителя.
Расстояние от плюсовой клеммы аккумулятора до потребителя в основном превышает 40 сантиметров, поэтому устанавливаем защитный предохранитель, естественно не далее 40 сантиметров от аккумуляторной клеммы, а лучше устанавливать главный предохранитель возможно ближе к плюсовой клемме аккумулятора. Его назначение, защитить питающий кабель от возгорания, например в случае аварии автомобиля (ДТП). Повреждение автомобиля может быть пустяковым, но пережатый питающий кабель приведет к короткому замыканию, возгоранию и уничтожению автомобиля. Номинал главного предохранителя определяется МАКСИМАЛЬНО возможным номиналом предохранителя для данного сечения кабеля. Например для кабеля сечением 2 GA МАКСИМАЛЬНО возможный номинал предохранителя составляет 150 Ампер. А можно поставить предохранитель номиналом, допустим 100 Ампер, 80Ампер или 50 Ампер? Да можно! Можно поставить любой предохранитель, при одном условии, что он НЕ БУДЕТ превышать номинал 150 Ампер (иначе смысл этого предохранителя пропадает). Общий максимальный ток, который может быть потреблен к примеру двумя усилителями (моноблок 80А и двухканальник 30А), составляет 110 Ампер, так что если поставить главный предохранитель номиналом 100 Ампер, существует вероятность того, что он будет перегорать на пиках максимальной громкости. Исходя из вышеизложенного, я рекомендую выбрать предохранитель номиналом 150 Ампер, в случае нештатной ситуации он сработает.
Наибольшее распространение получили плавкие предохранители. Они дешевы и просты в изготовлении и в случае короткого замыкания в сети обеспечивает защиту проводки от возгорания.
Когда перегорает плавкий предохранитель, требуется быстро его заменить. Не всегда имеется запасной предохранитель на нужный ток. Проще всего защитный предохранитель выполнить из провода соответствующего диаметра. Причем диаметр провода для необходимого тока плавления (защиты) можно выбрать из таблицы, где приведены значения для разных металлов. В качестве основания для закрепления (припаивания) плавкой вставки может использоваться каркас перегоревшего.