Устройство автомобилей
Провода, применяемые на автомобилях для передачи электрической энергии от источников к потребителям, в процессе эксплуатации испытывают значительные тепловые и механические нагрузки, а также подвержены химико-коррозийным воздействиям. Сюда можно отнести значительный перепад температур, вибрацию и тряску, негативное воздействие нефтепродуктов, влаги и загрязнений.
Некоторые провода предназначены для передачи тока малой величины, на который могут повлиять различные радиопомехи и электромагнитные поля.
По этим причинам к электропроводам, используемым для монтажа схем электрооборудования автомобилей, предъявляются высокие технологические и эксплуатационные требования.
В системе электрооборудования автомобилей могут использоваться провода, предназначены для передачи тока низкого и высокого напряжения, при этом высоковольтные провода обычно используются в системах зажигания автомобильных двигателей с принудительным воспламенением рабочей смеси.
Автомобильные провода низкого напряжения
Провода низкого напряжения применяются для соединений в бортовой сети. Они состоят из медных токопроводящих жил с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката или резины. Жилы выполняются из луженой или нелуженой медной проволоки, обладающей высокой электропроводностью, эластичностью и технологически просто соединяются с наконечниками штекерами и прочими присоединительными элементами.
Для удобства при монтаже и ремонте электрооборудования используется буквенное и цифровое обозначение выводов и цветовая маркировка проводов. Маркировка проводов по цвету изоляции создает удобства при их монтаже, обслуживании и ремонте.
Сплошная расцветка проводов использует десять цветов, при комбинированной расцветке дополнительно на сплошную расцветку наносятся полосы или кольца белого, черного, красного или голубого цвета. Таким образом, цветовая палитра, используемая для обозначения проводов, существенно расширяется.
Применение цветных проводов на автомобиле регулируется определенными правилами. Все соединения изделий с корпусом автомобиля («массой») должны выполняться проводами одного цвета (чаще всего – черного). Провод, соединяющий коммутирующий прибор (выключатель, переключатель) или предохранитель с линией электроснабжения, должен иметь тот же цвет, что и провод сети, к которой происходит подключение.
Участки цепи, проходящие через разборные или неразборные контактные соединения, должны выполняться проводом одинаковой расцветки.
Участки цепи, разделенные контактами реле, предохранителями, резисторами и т. п., должны иметь различную расцветку. Цвет проводов, проложенных в разных жгутах к разным потребителям, может повторяться.
Провода могут иметь бронированную изоляцию для защиты от механических повреждений и экранирующую оплетку для уменьшения влияния электромагнитных полей (радиопомех) на протекающий по ним ток.
Гибкие одножильные провода ПВА, ПГВА (провода гибкие с изоляцией из поливинилхлоридного пластика, автомобильные), ПВАЭ (экранированные) и ПВАЛ (с луженой жилой) рекомендуются к использованию в жгутах, работающих при температурах от —40 до +105 ˚С.
Для температур от -50 до +80 ˚С предназначены провода ПГВА, ПГВАД (двухжильный), ПГВАЭ (экранированный) и ПГВАБ (бронированный).
Провода ПГВА-ХЛ устанавливаются на автомобилях, эксплуатируемых в районах с холодным климатом (от —60 до +70 ˚С). Для переносных ламп применяются провода ШВПТ с параллельно уложенными жилами и ПЛНТ с резиновой изоляцией.
Плетеный неизолированный провод АМГ используется для соединения отрицательного вывода аккумуляторной батареи с «массой» и помехоподавляющих перемычек кузова.
На грузовых автомобилях в электрических цепях используется кабель КГВВА.
Площадь сечения жилы в автомобильных проводах может быть 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 16,0; 25,0; 35,0; 50,0; 70,0; 95 мм 2 . Толщина изоляции – от 0,35 мм (площадь сечения 0,5 мм 2 ) до 1,6 мм (площадь сечения 95,0 мм 2 ).
Провода перед установкой на автомобиль собираются в жгуты, представляющие собой законченное электротехническое изделие, содержащее кроме проводов, наконечники, резиновые защитные колпачки, оплетку и т. п.
Длина проводов в жгуте должна составлять не менее 100 мм, длина ответвлений – не менее 50 мм.
Перспективными являются плоские жгуты, в которых провода прикреплены к основе методом тепловой сварки. Такие жгуты шириной до 60 мм используются на многих современных легковых автомобилях (в частности, автомобилях ВАЗ-2108, -2109). Плоские жгуты удобнее в обслуживании и упрощают поиск неисправностей, связанных с пробоями или обрывами в цепи. Кроме того, такая конструкция жгута способствует более эффективному охлаждению проводов.
Наконечники проводов выполняются под винтовое крепление отверстия диаметром на 0,2…0,5 мм больше диаметра винта или в виде штекеров. Плоские штекеры выпускаются толщиной 0,2…0,5 мм и шириной 2,8; 4,8; 6,3 и 9,5 мм. Максимально допустимая сила тока для штекеров шириной 2,8 мм – 6 А; 6,3 мм – 20…30 А; 9,5 мм – 30…40 А.
Сечение провода в жгуте выбирается с учетом тепловой нагрузки, т. е. температуры окружающей среды, числа проводов в жгуте, тепловой нагрузки провода и конструкции жгута. Так, при температуре окружающей среды 30 ˚С жгут традиционной конструкции с 8…19 проводами сечением 0,5 мм 2 допускает силу тока до 6,5 А, а плоский жгут с проводами аналогичного сечения в таких же условиях – до 9,0 А.
Для проводов зарубежного производства при выборе сечения предлагаются усредненные рекомендации вне зависимости от числа проводов в жгуте. Провода сечением жилы менее 1 мм 2 к установке на транспортные средства не рекомендуются ввиду их малой механической прочности.
Жгуты в автомобиле крепят металлическими или пластмассовыми скобами. Нормы допускаемых токовых нагрузок проводов при прокладке в жгутах уменьшаются с увеличением числа проводов в жгуте.
Провода должны быть проверены на допустимое падение напряжения, которое определяется из соотношения:
Если потребитель подключается по двухпроводной схеме, то общая длина провода l представляет собой суммарную длину прямого и обратного проводов. Падение напряжения в цепи складывается не только из падения напряжения в проводе, но и из падений напряжения в переходных контактах штекерных соединений, выключателях, соединительных панелях и т. п.
С учетом падений напряжения минимальное напряжение в цепях дальнего и ближнего света фар должно быть 12,6 В, передних габаритных огней, указателях поворота, задних габаритных огней – 12,3 В, задних указателей поворота, сигнала торможения – 12,7 В.
Падение напряжения в стартерной цепи при силе тока 100 А не должно превышать 0,2 В – для номинального напряжения бортовой цепи 12 В и 0,4 В – для номинального напряжения 24 В.
Мультиплексная система электропроводки
Развитие электроники позволяет значительно упростить схему бортовой цепи автомобиля, сократить число жгутов и снизить массу электропроводки и соединительных элементов. Мультиплексная система электропроводки предусматривает подведение ко всем устройствам, входящим в систему, двух общих шин: силовой, по которой к потребителям подводится «+» питающей сети, и управляющей, по которой проходит сигнал на включение или выключение зашифрованный в двоичном коде. Сигнал формируется в мультиплексоре при нажатии соответствующего выключателя. Демультиплексор потребителя, получив сигнал, расшифровывает его и если он соответствует коду включения этого потребителя, подключает его к питающей сети.
Подобным же образом происходит отключение потребителей. Электронный блок осуществляет синхронизацию прохождения сигналов.
Управляющая шина может представлять собой световод в системе оптической связи, для этого управляющий сигнал из электрического преобразуется в световой.
Высоковольтные провода системы зажигания
Высоковольтные провода, способные выдерживать напряжение до 15 кВ и более, применяются в системах зажигания автомобильных двигателей с принудительным воспламенением рабочей смеси. Эти провода подводят ток высокого напряжения к свечам зажигания от распределительного устройства для обеспечения искрообразования между электродами свечи.
Основные требования, предъявляемые к высоковольтным проводам – низкое удельное сопротивление, стойкость к радиопомехам и хорошие изоляционные свойства. Поскольку эти провода работают в условиях постоянной вибрации и возможного контакта с нефтепродуктами, они должны быть эластичными и стойкими к воздействующим на них агрессивным средам.
Высоковольтные провода делятся на обычные — с металлическим центральным проводником, и специальные — с распределенными параметрами, обеспечивающие подавление радиопомех.
Провода с медной жилой (ПВВ, ПВРВ, ППОВ и ВПЗС) имеют изоляцию из поливинилхлорида, резины или полиэтилена, поверх которой надета оболочка с повышенной бензомаслостойкостью. Эти провода обладают низким удельным сопротивлением центральной жилы (18…19)×10 3 Ом/м, рассчитаны на максимальное рабочее напряжение 15…25 кВ и могут применяться только в комплекте с помехоподавительными резисторами.
Провода с равномерно распределенным сопротивлением делятся на провода с распределенным активным сопротивлением (резистивный провод) и реактивным сопротивлением (реактивный провод).
Резистивный провод имеет токопроводящую жилу из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной сажевым раствором, в хлопчатобумажной или капроновой оплетке. Такой провод ПВВО имеет удельное сопротивление (15…40)×10 3 Ом/м и рассчитан на максимальное напряжение 15 кВ.
Реактивные провода находят более широкое применение на современных легковых автомобилях (в частности, марки «ВАЗ»).
Провод ПВВП имеет центральную льняную нить, на которую нанесен слой ферропласта, в состав которого входят марганец никелевые и никель-цинковые порошки.
Поверх ферропластового сердечника наматывается токопроводящая железоникелевая проволока. Поглощение радиопомех происходит в проводнике и диэлектрике ферропластового слоя. Провод ПВВП выпускается диаметром 7,2 и 8 мм и рассчитан на рабочее напряжение 25 и 40 кВ соответственно; имеет удельное сопротивление 2 кОм/м.
Установленный на автомобилях марки «ВАЗ» провод ПВВП-8 имеет красный цвет.
Провода ПВППВ и ПВППВ-40 имеют аналогичную конструкцию и отличаются только используемыми в них материалами.
Для бесконтактных систем зажигания автомобилей марки «ВАЗ» применяется провод ПВВП-40 синего цвета с силиконовой изоляцией с удельным сопротивлением 2,55 кОм/м, рассчитанный на рабочее напряжение до 40 кВ.
Провода зарубежного производства имеют для повышения способности помехоподавления более высокие значения удельного сопротивления (так, например, у проводов фирмы «Motocraft» — 11 кОм/м).
Установка проводов с повышенным сопротивлением может привести к перебоям в работе системы зажигания. Помехоподавительные резисторы, которые выпускаются в расчете на сопротивление 5…13 кОм, соединяются со свечой зажигания или с распределителем. Резистор может встраиваться в свечной экранированный наконечник (рис. 1).
Провода в машинах все тоньше и длиннее – их длина может быть до 2 км
Что собой представляет электропроводка в современных автомобилях?
Без использования традиционных электрических кабелей ни один автомобиль не сдвинулся бы с места. Несмотря на достижение в области беспроводных технологий, до сих пор невозможно представить ни одну машину без какой-либо электропроводки. Тем не менее автомобильная электрика не стоит на месте. С каждым годом в автомобилях становится все больше электроники, для работы которой необходимы новые провода. В итоге автопроизводители вынуждены не только увеличивать общую длину электропроводки, но и делать ее тоньше. В результате это привело к тому, что в некоторых машинах длина проводки может составить до 2 километров.
В принципе, достижения автомобильных технологий можно определять по длине и количеству электрических кабелей, расположенных в салоне, в различных уголках и закоулках кузова машины. Почти 40 лет назад на первом поколении Volkswagen Golf был установлен 191 кабель общей длиной 214 метров. В сегодняшней версии Golf в средней комплектации длина проводки составляет почти 1,6 км! Но это не предел. Например, в Seat Ateca, по словам испанцев, общая длина пучков проводов составляет более 2,2 км (всего 1350 проводов). Это почти столько же, сколько имеют проводов небольшие взлетно-посадочные полосы в аэропортах.
Более 400 миллиардов комбинаций
Длина проводов – это еще не все. Существует невероятное множество различных комбинаций электрических схем. И для каждой машины (каждой версии, комплектации и т. п.) необходима индивидуальная электрическая схема.
Какую применять схему и сколько необходимо проводов, зависит от различных опций, функций, например таких как системы помощи водителю, электростеклоподъемники, зеркала заднего вида, аудиооборудование, навигация, люк на крыше, камера заднего вида, подогрев сидений и другие компоненты. Например, провода нужны для разъемов USB, розеток, прикуривателя.
В Volkswagen утверждают, что теоретическое количество вариаций электрических комплектов для Golf составляет до 425 миллиардов комбинаций! Следовательно, на практике необходимо учитывать, что в зависимости от выбранной конфигурации каждый автомобиль, выходящий с конвейера, оснащен уникальным набором электропроводки. Это огромная проблема для инженеров.
Чтобы спроектировать расположение всех кабелей в кузове машины, разработать соответствующий источник питания и проверить совместимость модулей, необходимо как минимум три года. Например, электропроводку в Seat Ateca разрабатывала команда из 20 инженеров в течение нескольких лет.
Для проверки совместимости модулей электроцепи проводятся интересные тесты. Перед изготовлением прототипа конструкторы проверяют работу всей электрической системы в лабораториях. Для этого проводку собирают без машины, используя огромную плату с прикрепленными пучками проводов и отдельными компонентами, требующими питания. Благодаря такой плате инженеры проверяют, не вызывает ли топливный насос помехи радиоприемнику, не перегружает ли обогреватель сеть электропитания или, например, не влияют ли системы управления освещением на работу компьютера.
4 см и 200 кабелей
Педро Маноналлс из Технического центра SEAT объясняет, что большинство кабелей в автомобиле сосредоточено в одном месте – по всей приборной панели. Например, в модели Seat Ateca в общей сложности более 200 различных кабелей были сгруппированы в пучки толщиной более 4 см.
По современным меркам 4 см – это довольно много, учитывая, что многие провода, используемые в настоящее время в современных автомобилях, имеют поперечное сечение до 0,13 мм 2 .
Также настоящей проблемой является выбор материалов и компонентов для электропроводки с учетом снижения веса. Напомним, что за последние 10 лет все автомобили постоянно теряют в весе, что позволяет автопроизводителям не только наращивать мощность автомобилей, но и существенно снижать расход топлива.
Для того чтобы снизить вес машины, достаточно применить новый тип сплава в электропроводке, а также уменьшить сечение проводов с 0,35 мм 2 до 0,13 мм 2 . Например, изменение сечения проводов дает экономию в весе примерно на полкилограмма (с учетом, что, например, проводка весит около 40 кг). Конечно, подобное уменьшение сечения проводов сегодня вызывает большое беспокойство у экспертов, которые считают, что экономия на кабелях в машине приведет к уменьшению срока службы электропроводки, а также к ухудшению качества ее работы в современных автомобилях.
1 мм и 7 жил
Используемые в настоящее время некоторые провода имеют такое небольшое поперечное сечение, что их сравнивают с человеческими волосами. Например, один сигнальный провод, используемый в автомобилях Volkswagen Group, состоит из 7 мини-проводов в общей изоляции. Толщина каждого составляет всего 1 мм. Это примерно 14 человеческих волосков.
Педро Маноналлс из Seat описывает автомобильные цепи, состоящие из различных кабелей, как взаимодействующую систему, такую как артерии, вены и кровеносные сосуды:
«Они обеспечивают правильную работу почти всех механизмов и протекание тока из одной точки в другую, подобно крови, протекающей через тело человека».
Конечно, для того чтобы вся проводка работала без сбоев, необходим качественный обмен информацией между датчиками и компьютерами. В противном случае электропроводка превратит приборную панель в настоящую новогоднюю елку в виде мигающих значков, предупреждающих об ошибках. Но это уже тема другой истории.
Автомобильные провода
В современном автомобиле от наличия электричества зависит работа всех основных систем: освещения, кондиционирования воздуха, аудиосистем, сигнализации, навигации и других. Поэтому в каждом таком автомобиле используется большое количество проводов, которые должны выдерживать различные негативные внешние факторы. На них оказывают воздействие топливо и применяемые масла. Также проводам приходится выдерживать различные механические воздействия. В проводке современных транспортных средств обычно используются автомобильные провода марок ПГВА, ПВА, ПВАМ.
Особенности разных видов автомобильных проводов:
- Провода ПГВА отличаются повышенной гибкостью и соответствуют 3 классу по данному показателю. Их можно использовать при температуре от – 40 до + 70 градусов. Эти изделия рекомендуются для сельхозтехники и бортовой техники.
- Провода ПВАМ соответствуют 5 классу по гибкости. Их можно эксплуатировать при температуре до + 105 градусов и даже в таких условиях они будут сохранять свои первичные характеристики. Срок службы таких изделий составляет 10 лет. Этот тип проводов подходит для бортовой техники, легковых и грузовых автомобилей.
Автомобильные провода имеют следующие преимущества:
- стойкость к бензину, кислотам и машинному маслу, а также дизельному топливу;
- возможность применения при любой температуре;
- устойчивость к ударам;
- эластичность;
- устойчивость к износу;
- длительная служба.
Эти свойства автомобильных проводов объясняются использованием в их производстве медной жилы с круглым сечением. Она выступает в роли кабеля, который проводит ток. Благодаря большому количеству жил обеспечивается высокая надежность проводов и защита при больших нагрузках. Также большое значение для обеспечения длительной эксплуатации любых автомобильных проводов имеет использование специального изоляционного материала — ПВХ пластиката, который отличается повышенной устойчивостью к износу и старению. Для изоляции силовых проводов применяется прочный каучук.
Провода, которые отличаются невысоким напряжением, применяются обычно в бортовых системах авто. Для защиты от ударов и других повреждений они могут иметь изоляцию в виде брони. Для снижения радиопомех используется экранирующая оплетка. Перед установкой на автомобиль провода собирают в жгуты, в которых имеются также колпачки, оплетка, наконечники и другие приспособления.
При выборе сечения провода для жгута нужно учитывать температуру среды, температурную нагрузку на провода, их количество и конструкцию самого жгута. Для каждого автомобиля предусматривается свой тип проводов, что повышает качество эксплуатации машины.Наша компания предлагает провода разных для всех типов автомобилей разных сечений и цветов. Они имеют необходимую степень защиты по требованиям ГОСТ. Большой ассортимент этой продукции позволяет выполнять комплектацию электрики в любом автомобиле и повышать качество его эксплуатации.