Как всегда - давно собирался написать про минусовой кабель и совсем кстати на форуме задали интересный вопрос, поэтому начал писать там, а чтобы не потерять мысль - продолжу в блоге. На полноту раскрытия темы не претендую, да и я не инсталляторщик (только иногда рядом стою), но думаю, что пару советов никому не помешают.
Это в первую очередь касается начинающих автолюбителей звука, кто не думая о последствиях (собственно, даже не зная о таких) советует/рекомендует/прислушивается/тянет минусовой провод от усилителя к минусовой клемме АКБ. Опытным и старым автозвуковикам можно сообщение не читать, так как они про это всё знают. :)
На многих ресурсах и форумах "советчики" с упорством, достойным лучшего применения, советуют, что оптимальным вариантом считается подключение усилителя именно непосредственно к клеммам АКБ. И только лишь для упрощения монтажа усилителя соглашаются, что минусовой провод можно подключить к корпусу авто, а не тянуть до минуса АКБ.
То есть из этих советов получается, что подключение минусового провода к шасси автомобиля - это лишь просто упрощение!
Будучи обычным лицом (ГОСТ Р 58698-2019 (МЭК 61140:2016), пункт 3.32.), не разбираясь в электрике, не изучив ПУЭ 7, не заглянув в ГОСТы, не уточняя что за машина, что это за усилитель, что написано в мануале усилителя и т.д. и т.п. - БАЦ, и совет готов!
А попытки на разных автозвуковых форумах профессиональными установщиками подсказать, что "минусовой провод не всегда можно и нужно прокладывать до клеммы АКБ.." - в лучшем случае игнорируются, в худшем - это высмеивается, типа ты дурак и ничего не понимаешь.
Заданный вопрос.
Вопрос на форуме звучал так:
Натолкнулся на непонятную для меня рекомендацию при подключении усилителя (автом. перевод):
14 • GND Разъем: НЕ подключайте этот терминал непосредственно к отрицательному
заряд батареи, но подключить его с помощью соответствующего кабельного участка, на чистую точку (т.е. нет краска) шасси автомобиля.
http://www.manualslib.com/manual/648978/Macrom-44-50.html?page=23#manual (Щелкнуть на 19-тую страницу, читать пункт 14).
Это в каких случаях применимо? И что будет, если GND Разъем этого усилителя через силовой кабель - подключить таки к минусу аккумулятора, чего так не советуют в инструкции?
Попробую кратко изложить ответ:
1. Все без исключения подтвердят тот факт, что производители автомобилей не тянут и не подсоединяют никаких заземлений оборудования на минусовую клемму АКБ. Есть только короткий кабель от клеммы АКБ на шасси автомобиля (иногда двойной кабель) и всё!!!! Остальное электрооборудование автомобиля, без всяких исключений, заземлено именно на шасси автомобиля.
2. Производители профессиональных аксессуаров для автомобиля (ресиверов, процесоров, усилителей, парктронников и т.д) также в своих мануалах по подключение к питанию подробно всё разрисовывают и подключение минуса рисуют именно к шасси автомобиля, но никак не к минусовой клемме АКБ.
А почему? Да потому это небезопасно и во многих странах это запрещено на законодательном уровне, в противном случае такое устройство не пройдет сертификацию.
Суть запрета: если автомобильное устройство не имеет 100% гарантии, что минус питания никогда не сможет соединиться с шасси автомобиля любым способом или с помощью любого пути, то минус питания такого устройства нужно заземлять только на шасси автомобиля.
Немного как-то голословно я написал... - типа во многих странах не пройдет сертификацию... бла, бла, бла. Но и разобраться неспециалисту во всех зарубежных автомобильных стандартах AVSQ, EAQF, VDA 6.1, QS-9000, ISO/TS 16949 и т.д. и т.п - тяжеловато.
Давайте далеко не ходить за границу и посмотрим, что же сказано об этом, например, в ГОСТ 3940-2004 или ГОСТР 52230-2004 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ АВТОТРАКТОРНОЕ (в старом ГОСТ 3940-84 это был пункт 1.5.).
Читаем пункт 4.5. ГОСТ 3940-2004:
4.5 Изделия электрооборудования следует конструировать для работы по однопроводной схеме, в которой с корпусом машины соединены отрицательные выводы источников питания. По согласованию между изготовителем и потребителем допускается изготавливать изделия, у которых от корпуса изолированы оба электрических вывода.
То есть здесь ключевые слова: следует и по однопроводной схеме.
Ну нет в ГОСТах никаких упоминаний, что стандартные изделия автомобильного электрооборудования могут подсоединяться по двухпроводной схеме , а тем более, чтобы минусовой вывод изделий подсоединялся к минусовой клемме АКБ. Подсоединяться по двухпроводной схеме могут лишь только специально изготовленные для этого изделия!
Таким образом автомобиль, в котором установлен усилитель, в инструкции которого (усилителя) не разрешено минус подсоединять напрямую к минусу АКБ, а он будет подсоединен - однозначно не должен быть допущен к эксплуатации!
Так почему-же небезопасно подсоединять минусовой силовой кабель усилителя напрямую к минусовой клемме АКБ?
1. При запуске двигателя пиковый ток АКБ через соединение минус АКБ - шасси автомобиля достигает нескольких сотен ампер, во время зарядки ток через АКБ легко достигает 20-30 ампер, автомобильные потребители - фары, печка, обогрев стекол и т.д. - где ток может достигать 40-60 ампер. И если вдруг оборвется стоковый минусовой кабель АКБ на шасси автомобиля (или будет банальный окисленный плохой контакт на клеммах АКБ), а устройство (усилитель и иное) подсоединенное напрямую к минусу АКБ, и по какой-то причине будет сидеть/подсоединено на/к шасси автомобиля (или самостоятельно проложенный минусовой кабель тупо где-то замыкает на шасси автомобиля), тогда весь ток пойдет по этому минусовому кабелю.. и если кабель будет недостаточного калибра, или однозначно найдется что-то слабое внутри устройства... это всё может привести к возгоранию этого кабеля или устройства, и как следствие - к пожару в автомобиле.
Есть достаточное количество усилителей у которых корпус напрямую соединен с клеммой GND и это легко проверить прозвонкой.
А кто уверен в том, что с минусовым проводом заземления АКБ никогда не бывает проблем, может набрать в любом поисковике фразу - греется минусовой провод аккумулятора.
Таким образом, минус АКБ должен быть подсоединен к шасси автомобиля достаточным калибром (с учетом доп. оборудования), а все оборудование, в том числе и дополнительное, должно заземляться только на шасси автомобиля.
Это единственный безопасный способ подключения, если поставщик оборудования не дает 100% гарантии, что через оборудование никогда не будет соединения минуса питания с шасси автомобиля.
Что собственно и описано в инструкции к усилителю MACROM 44.50 и разрисовано на картинках по подключению всего остального подобного автомобильного оборудования.
2. Про дополнительный (дублирующий) кабель от минуса АКБ на шасси автомобиля.
Есть некоторые картинки, которые необходимость подсоединения дополнительного минуса от клеммы АКБ на шасси автомобиля объясняют тем, что стоковый минусовой провод типа может даже загореться, если вдруг плюсовой провод замкнет на кузов автомобиля.
На самом деле (как нарисовано на картинке, то есть с предохранителем до 150-200 ампер), ничего страшного не произойдет, так как даже в машине с самым слабым двигателем, где главный предохранитель стоит на 80-100 ампер, но там на стартер кабель идет напрямую, без предохранителей. А даже слабенький стартер бензиновых двигателей летом потребляет в пике 100-150, а зимой до 300-400 ампер, поэтому минусовой провод с клеммы АКБ на шасси автомобиля даже сечением 9 мм.кв. спокойно выдержит такой ток, чтобы успел перегореть 150-200 амперный предохранитель. Кабель сечением 9 мм кв. перегорит (расплавится) только тогда, когда через него в течении 10 секунд будет проходить ток от 500 ампер и выше. Обычно стоковые минусовые кабеля АКБ для легковых отечественных автомобилей сечения начинаются от 10 мм кв., грузовые от 35 мм кв.
В импортных автомобилях... да по разному - например, в Мазда 3, где стартер и генератор подсоединены через главный предохранитель номиналом 150 А, сечение минусового жгута при этом составляет 16 мм.кв.
Таким образом:
- В случае подключения усилителей плюсами и минусами от АКБ (двухпроводное подключение), штатную массу можно не дублировать при условии, если номиналы предохранителей не превышают номинал предохранителя, предусмотренного на штатном плюсе на стартер, т.е. 150 ампер в случае с Мазда 3.
- В противном случае - либо дублируем штатный минус кабелем равным по сечению плюсового кабеля доп. оборудования, или убираем штатный и ставим кабель равным по сечению стокового минусового и плюсовых кабелей на доп. оборудование.
Корпус усилителя при этом должен быть надежно изолирован от шасси автомобиля (о чем часто и указывается в мануале усилителя).
3. Также напомню известные всем правила по минусовому кабелю:
- Сумма сечений минусов не должна быть менее сумм сечений плюсов. Больше можно.
- При подключении минуса несколькими кабелями, сечение любого минусового кабеля не должно быть меньше сечения любого плюсового кабеля. Больше можно.
Иногда в мануалах к усилителям есть прямое указание о запрете подсоединения к минусовой клемме АКБ, как в случае с MACROM 44.50, или вот так написано в мануале на усилитель Blaupunkt GTA 270 SF: Обычный минусовой кабель надежно привинтить к точке соединения с массой (кузов, автомобильный лист) (не к минусовой клемме аккумулятора).
Обычно в мануалах усилителей пишется вот такая стандартная инструкция : Кабель заземления должен быть соединен с центральной землей в опорной точке. Опорная точка (она находится там, где отрицательная клемма батареи заземлена на металлический корпус транспортного средства), или в месте с обнаженным металлом на шасси транспортного средства, то есть области, которая была очищена от всех остатков краски.
Я уж так специально не отслеживал по мануалам усилителей - но лишь пару раз встречал в мануалах, что минус усилителя можно подключать к минусовой клемме АКБ.
Например усилители FOCAL серии FOCAL POWER
SYMMETRIC. Там в мануалах есть такая запись: ....Если Вы сомневаетесь в том, что выбранная точка заземления оптимальна, подключите
минусовую клемму усилителя (GND) прямо к минусовой клемме аккумуляторной батареи.
Значит здесь производитель на 100% уверен, что через его усилитель никогда не будет соединения минуса питания с шасси автомобиля.
Если кто ещё видел в мануалах, что производитель разрешает подключать минус усилителя к минусовой клемме АКБ - напишите мне об этом (с указанием точного названия этого усилителя).
По моим ощущениям - практически в 99% от всех выпущенных усилителей, производители не указывают на возможность подключения минуса питания напрямую к минусовой клемме АКБ.
Как это правильно сделать.
Может и повторюсь... - да, бывают случаи, когда есть необходимость проложить отдельный минусовой кабель к клемме АКБ.., но эти случаи очень и очень редки. Как правило, это или очень старые автомобили или очень новые автомобили (с частично-алюминиевыми кузовами и т.п.), серьезная проблема с наводками, или есть реально сделанные измерения, что шасси авто никуда не годится, как минус. Про SPL инсталлы - это отдельная тема и там ребята сами знают что делать и как делать, так как их токи не каждое автомобильное шасси выдержит..
В остальных случаях достаточно подвести минусовой кабель как минимум до ближайшего толстого места на шасси или как максимум до точки, где отрицательная клемма АКБ заземлена на металл шасси автомобиля.
Длина кабеля.
Очень часто начинающие "инсталляторы", прокладывая минусовой кабель, совершают много ошибок, которые не столько улучшают, сколько ухудшают питание аппаратуры, так как забывают, что стандартные расчеты (или специальные таблицы) подбора сечения и длины силового кабеля тут напрямую не подходят.
Обычно все расчеты в таких таблицах делаются исходя из того, что на такой-то длине кабеля, при таком-то токе, падение напряжения на самом кабеле не будет больше 0,5 вольта (если точнее, то тут ограничение по максимальной токовой нагрузке для гипотетического кабеля в неизвестной, но качественной изоляции), подразумевая, что в эту длину кабеля входит и заземление (то есть минус питания будет заземлен совсем рядом с усилителем).
При отдельном минусовом кабеле от АКБ, длина кабеля будет в два раза больше и понятно, что надо будет использовать кабели толще.
Для примера возьмем любую таблицу: при токе 50 ампер и длине 5 метров по идее надо использовать 4Ga. А если будет минусовой кабель от клеммы АКБ, то теперь надо будет использовать кабель 2Ga.
С минусовым кабелем и разумной достаточностью (цена и конструктив/инсталл).. при использовании стандартного силового кабеля 0Ga, при длине кабелей 4 метра (общая длина получается 8 метров), мы ограничены максимальной токовой нагрузкой кабеля в 170 ампер (90 градусов), то есть в таком случае можно ставить аналоговые усилители на суммарную выходную мощность 1000-1200 Вт... далее потери на кабеле уже не будут минимальны.
Выбор калибра минусового кабеля.
Также не забываем, что именно по минусу питания образуются так называемые "земляные петли" (паразитный контур) и из-за этого в полезном сигнале появляются наводки ... - и тут требования одинаковые, что к разводке земли по питанию, по сигнальной земле внутри усилителя, головы, процессора.. и т.д, так и к разводке земли по питанию самой аппаратуры: минус на аппаратуру должен расходиться с одной точки (с места на шасси, с минусового дистрибьютора), быть как только можно коротким и толстым, то есть иметь максимально минимальное сопротивление.
Поэтому правильным решением при организации питания двумя силовыми кабелями усилителя (в мануале которого производитель не указал, что можно подсоединяться к минусовой клемме АКБ), будет вариант, когда минусовой кабель выбирается с максимальным сечением, которое только можно выбрать, проложить и подсоединить, и максимально коротким, то есть проложить его максимально напрямую и подсоединять его не к клемме АКБ, а подсоединять к месту, где отрицательная клемма батареи заземлена на металлический корпус транспортного средства. Корпус усилителя при этом должен быть надежно изолирован от шасси автомобиля.
Плюсовой кабель выбирается по необходимому максимальному току для усилителей, а предохранитель устанавливается такого номинала, чтобы защитить кабель от возгорания (с учетом калибра и длины установленного минусового кабеля).
Чтобы не терять напряжение на соединениях в точке заземления около АКБ, обычно опытные инсталляторы просто зачищают оболочку кабеля на нужном расстоянии от клеммы АКБ до места где будет заземлено на шасси автомобиля, загибают зачищенный отрезок под 180 градусов и вставляют в подходящего диаметра кабельный наконечник и обжимают (если нет прес клещей для опрессовки, то используют болтовой наконечник). Таким образом путь минусового кабеля безразрывно становится таким: клемма АКБ, совсем рядом заземление наконечника на шасси автомобиля и далее кабель тянется к минусовой клемме усилителя или минусового дистрибьютора.
Предохранитель на минус не нужен!
Лучшая масса.
А в целом дело обстоит так, что именно шасси автомобиля является самой лучшей массой и проводником для заземления всей аппаратуры.
Считаем:
Предположим мы проложили медный минусовой кабель первым калибром (1Ga). Диаметр кабеля 7,348 мм, сечение 42,4 мм кв, сопротивление 0,4066 мОм/м, длина кабеля 3 метра.. Итого 0,4066*3= 1,22 мОм. С учетом переходных сопротивлений в клеммах, наконечниках и т.д. - меньше 1,6 мОм не будет.
Предположим, что толщина стального листа в машине на днище составляет 0,7 мм, и возьмем ширину этого листа 120 см, длина 3 метра.
Cчитаем сечение 0,7*1200= 840 мм кв и его сопротивление получается: 3*0,098/840 = 0,35 мОм, а если посчитать лонжероны, стойки, крышу.. то сопротивление будет еще раза в три меньше, но учитывая переходные сопротивления в запрессованных гайках, в точках заземления, клемме АКБ, малая площадь подсоединения заземления, точечная сварка сборных элементов кузова .. и т.д., то сопротивление примерно так и останется 0,3 миллиома.
То есть сопротивление через шасси машины, как минимум в пять раз меньше, чем по медному кабелю 1Ga.
Или по другому – чтобы медный минусовой кабель был хотя бы равен по сопротивлению шасси машины, то тут надо применять,… как минимум калибр 6/0Ga. Другими словами - кузов автомобиля соответствует медному кабелю сечением 140-150 мм2.
Надеюсь доходчиво… - хотя переубедить многих, кто считает, что минус по меди это лучше, чем по стали – мне так и не удалось. Им плевать на то, что пишут в своих инструкциях производители аппаратуры, они не ставят даже предохранителей, а от тех предохранителей, которые уже стоят - избавляются и ставят перемычки, усилители ставят кверху ногами.... бывает, что силовые кабеля проводят по днищу автомобиля (так как внутри плохая электромагнитная аура)... и т.д. и т.п. Не помогает даже простейший пример с нагрузочной вилкой на 200 ампер - тыкаю плюсовой кабель и на корпус машины (Volkswagen Vento) - напряжение 12,1 вольт, тыкаем к плюсовому и минусовому кабелю - 11,8 вольт... - но, даже видя разницу в напряжениях, всё равно твердят о чистейшем пути, по которому потечет ток в случае применения прямого "минуса" отдельным кабелем.
Я так думаю, что это просто душит жаба, так как сознаться в том, что затратил кучу денег, а сделал только хуже - оооочень непросто. Но это не моя проблема.
Просто конкретный пример.
Силовые кабеля бывают разные, в том числе и огнестойкие, которые могут нагреваться до 250 градусов... и это не предел.Обычные кабеля в поливинилхлоридной оболочке или в разных других полимерных изоляциях рассчитаны на длительно допустимый нагрев 70-80 градусов. Вот отсюда и вытекает максимально допустимый ток через кабель. Запустить-то можно ток с плотностью и 10 и 15 а/мм.кв... только вот кабель, если на это не рассчитан - нагреется и загорится.
Обычно везде считается, что максимальное падение напряжения на кабеле не должно превышать 0,5 Вольт - это такое типа международное требование. Ну и что? Мы разве должны выполнять это требование? Ведь мы же стремимся к максимуму качества звука! Поэтому, как для себя любимого, если уже и прокладывать кабеля - то нужно брать такие кабеля, чтобы на них упало 0.3.. или даже 0,1 вольта!
Но тут дело совсем не в том, что это делается для себя любимого. Многие чисто интуитивно чувствуют, что где-то есть подвох с этими 0,5 вольта, поэтому и выбирают кабеля потолще. А подвох есть, и он совсем не в кабеле. С кабелями все честно - есть сопротивление, есть ток, есть падение напряжения. Все совпадает и в теории и на практике.
О подвохе читайте в конце сообщения, а сейчас анализ инсталла как-бы по "типовому" варианту с двумя кабелями.
По советам на форумах, владелец автомобиля проложил два силовых кабеля 1GA к клеммам АКБ .
Считаем:
Усилитель на 4 канала, выдает на максимуме 4*100 Вт, потребляя при этом 800 Вт. Ток при этом 800/12=67 ампер.
Как я уже приводил расчет выше - сопротивление кабеля длинной 3 метра 1GA составляет 1,22 мОм. Если добавить еще минусовой кабель длиной 3 метра, то общее сопротивление будет 2,44 мОм и на силовых кабелях (с учетом переходных сопротивлений клемм и т.п., но пока без учета предохранителя) упадет напряжение примерно 0,2 вольта.
Если минусом взять шасси автомобиля, то сопротивление линии питания было-бы в этом случае примерно 1,9 мОм и там упадет 0,13 вольта.
Стоит-ли из-за этих 0,07 вольт так сильно беспокоиться?
До 0,5 вольт все равно еще ой как далеко, так как кабели взяты уже с большим запасом.
Но в дальнейшем владелец планирует добавить в систему сабовый усилитель на 500 Вт., значит 1000, значит ток 80 ампер и тогда на максимальной громкости у нас получатся такие падения напряжений:
- двухпроводная силовая линия - 0,47 вольт
- однопроводная (минус через шасси) - 0,28 вольт
Тут уже разница существенней, хотя как-бы и не смертельная, да и КПД я брал тупо 50%.. реально у разных усилителей АВ класса КПД может быть 40-60%, у усилителей D класса 70-90%...
Но все равно возникает вопрос - а зачем вообще в данном случае надо было прокладывать минусовой кабель? Он непонятно, что "улучшил" в питании с одним усилителем, а с двумя усилителями питание для усилителей будет только хуже!
И еще пару советов и про подвох.
Понятно, что никто не читает инструкций, как к самой аудиоаппаратуре.. да собственно и инструкции по эксплуатации самого автомобиля не все читают, а тем более ГОСТов..... да и вообще сейчас мало кто читает книжки.
Например, изготовление минусового заземляющего кабеля от клеммы АКБ на шасси автомобиля.
Чего уж проще - берем кусок кабеля нужного калибра, берем кабельный болтовой наконечник, и если есть обжим, то обжимаем, а если нет обжима (что случается чаще) - то мощным паяльником припаиваем кабель к болтовому наконечнику и далее наконечник прикручиваем болтом на шасси автомобиля и зажимаем второй конец в покупной минусовой аккумуляторной клемме.
Делов-то, умеючи, на полчаса.
Оно-то все так, но неужто сделанный кабель ничем не отличается от минусовых кабелей фото которых есть самом начале сообщения?
Рассмотрим этот вопрос более пристально.
Есть такой ГОСТ 23544-84 "Жгуты проводов для автотракторного электрооборудования".
Так вот там подробно описано какие провода, каких марок... и т.д. и т.п можно использовать в автомобилях, и в частности вот что там написано по жгутам и наконечникам:
2.3.2. Армирование проводов наконечниками должно производиться методом холодного опрессования без пайки или с последующей пайкой.
Армирование проводов для аккумуляторных батарей и стартеров должно проводиться литьем под давлением припоем марки ПОССу 4-4 или, по согласованию с потребителем, методом холодного опрессования без пайки или с последующей пайкой.
Допускается для жгутов первой категории качества армирование проводов наконечниками методом пайки. Для пайки должен применяться припой марки ПОС-40 по ГОСТ 21930 и ГОСТ 21931.
Допускается по согласованию с потребителем применение припоя марки ПОС-30, а для пайки наконечников аккумуляторных батарей припоя марки ПОССу 4-4 или ПОССу 18-2.
По согласованию потребителя с изготовителем допускается применение припоя других марок.
Применение при пайке кислотных флюсов не допускается.
Я специально выделил жирным шрифтом, что в жгутах высшей категории армирование проводов для АКБ (более подробно это описано в ОСТ 37.003.041-78) должно проводиться или литьем под давлением или холодным опрессованием!
То есть, в целях надежного соединения и пожарной безопасности, обыкновенные наконечники должны паяться припоем с температурой плавления 270 градусов, а ни в коем случае припоем ПОС-60 или ПОС-61 температура плавления которого 180-190 градусов. Да и вообще у ПОС-60,61 удельное электрическое сопротивление одно из самых плохих из всех припоев!!! Удельное сопротивление припоев ПОССу 4-4 или ПОССу 18-2 в 1,5 лучше, чем у ПОС-60 !
А если глобально - то удельное электрическое сопротивление оловянно-свинцовых припоев в десять раз хуже, чем меди... даже у железа в полтора раза лучше проводимость!
Но весь смысл применения припоев с более высокой температурой плавления в том, что если по каким-то причинам такой наконечник разогреется до температуры плавления припоя, то медь начинает медленно растворяться в припое.. собственно именно так устроены многие предохранители, где на медную проволочку посередине размещается маленький шарик припоя.... - это уже почитаете сами.
Также кратенько обратимся к ГОСТ, которые оговаривают электрические соединения и посмотрим что там говорится о соединениях.
Смотрим, к примеру, ГОСТ 10434-82 Соединения контактные электрические.
В таблице 8 - температура медных соединений не должна превышать 135 градусов.
Пункт 2.2.6. После режима сквозного тока (КЗ) контактные соединения не должны иметь механических повреждений, препятствующих их дальнейшей эксплуатации. Температура контактных соединений в режиме сквозного тока не должна быть более 200 °С у соединений проводников из алюмомеди, алюминия и его сплавов, а также у соединений этих проводников с медными, 300 °С - у соединений медных проводников и 400 °С - у соединений стальных проводников.
То есть даже при выдерживании всех условий ГОСТ температура соединений медных проводников на максимальных токах может достигать 135 градусов, а по жизни (в процессе эксплуатации из-за окислений и т.п.) легко запрыгивает за 200 градусов, что превышает температуру плавления мягких припоев.
Также ради интереса прочитайте рекомендации по выполнению электрических соединений с помощью пайки в Техническом циркуляре РОСЭЛЕКТРОМОНТАЖ № 32/2012 «О ПРИМЕНЕНИИ ПАЙКИ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ».
Ну и кто специально сбегал в магазин и купил сурьмянистый припой ПОССу 4-4 или ПОССу 18-2, чтобы припаять наконечник для АКБ?
Многие на форумах или своих блогах прямо так откровенно и пишут, что при изготовлении дополнительного минуса для АКБ и силовых кабелей применяли именно ПОС-61! А ведь даже переходное сопротивление наконечника припаянного припоем ПОС-60 будет в 1,5 раза хуже, чем припаянного припоем ПОССу 4-4 !
Вот почему, когда в результате вибраций в двигательном отсеке трескается пайка, и/или такой наконечник разогревается в результате больших токов (а он будет греться по любому - читаем ниже), легкоплавкий припой растворяет медь, контакт становится еще хуже и в результате вообще пропадает соединение минуса АКБ с массой автомобиля.
По поводу жгутов первой категории качества с припаянными наконечниками - это один из плохих вариантов заделки наконечников.
В этом же ГОСТ 23544-84 есть раздел по надежности:
2.11.1. Минимальная наработка должна быть равна:
9000 ч - для жгутов высшей категории;
3000 ч - для жгутов первой
категории, прокладываемых в моторном отделении, 5000 ч - для остальных жгутов.
И
не смешите мою маму думая, что на заводе, который выпускает жгуты, сидят рабочие и опрессовывают наконечники ручными клещами.... там совсем
другие усилия опрессования и методы контроля качества жгутов. Поэтому если и изготавливать самостоятельно жгут для АКБ и усилителей, то для опрессования наконечников использовать гидравлические пресс-клещи с гексагональным обжимом, с усилием от 7 тонн и выше.
Испытание разных наконечников.А как вообще правильно оценивать качество опрессовки и припайки наконечников, разных разъемов и т.д. - описано в стандарте PC/WHMA-A-620 Requirements and Acceptance for Cable and Wire Harness Assemblies (Требования и критерии приемки для кабелей и монтажных жгутов в электронных сборках), который разработан организациями IPC ( Ассоциация Connecting Electronics Industries) и одобрен ANSI (Американский национальный стандарт) в 2002 году.
Переходное сопротивление кабель-наконечник, предохранители и вообще...
Для понимания того, сколько-же мы теряем на соединениях.Сначала смотрим теорию... в том же ГОСТ 23544-84 при приемке жгутов с наконечниками армированных методом холодного опрессования проводятся испытания и в таблице № 1
указаны допустимые падения напряжений.
Жгут 35-50 мм кв при токе 200 ампер, падение напряжения 20 мВ, значит сопротивление
составляет 0,1 миллиом.
Посчитаем сколько мощности будет рассеиваться на таком идеальном соединении в лучшем случае (пока оно новое):
Р=200*200*0,0001= 4 Вт.
Приведу данные по моим экспериментам с жгутами 35 мм кв. и разными наконечниками при 200 амперах (измерения проводились на специальном стенде постоянного тока при напряжении 27 вольт... подсоединял жгут, выставлял ток 200 ампер и вольтметром В7-16А измерял падение напряжение на зажатом гайкой наконечнике (на медной шине со штырем диаметром 6 мм) и началом кабеля около наконечника.).
Типичные схемы проведения испытаний падения напряжения на разных наконечниках:
И сразу скажу, что все подобные измерения "автозвуковиков"... - типа на полной мощности на звуковом материале, с помощью токовых клещей и мультиметра - полная фигня и оно недостоверно.
Каждый может ради интереса нагрузить выхода усилителя мощными резисторами 4 Ом, и подключив к клеммам усилителя, а лучше к клеммам АКБ, через конденсатор 10-22 мкФ (лучше пленка или неполярный электролит) наушники или чувствительный динамик - можно довольно громко слушать музыку... Если подать синус - слышно синус, подать шум - слышно шум.
Продолжаю:
Таким образом в питании усилителя под нагрузкой течёт не чисто постоянный ток, а течет ток в такт огибающей звука, (то есть, это сложный несинусоидальный ток с постоянной составляющей) и измерять его мультметром в режиме измерения постоянного тока, а тем более раз в 1-2 секунды - это значит, что это ничего не значит.
А если быть еще точнее, то в потребляемом токе мощных преобразователя DC/DC всегда есть эффективная переменная составляющая и, например, согласно ГОСТ 27699-88, пункт 2.2.7. - она не должна превышать 2,5% (вот собственно для чего в усилителях на входе питания ставят дроссели).
На самом деле, в некоторых усилителях на входе питания эффективная переменная составляющая, даже на холостом ходу, достигает 5%, а на максимальной мощности (особенно когда сигнал на выходе УМ уже начинает клиппировать) переменная составляющая достигает 10-15%,... вот почему при попытках измерения постоянного тока потребления усилителем разными приборами (амперметрами, токовыми клещами и т.д.), есть "непонятные" разбежности в измерениях, ну и понятно, что измерение падения постоянного напряжение на соединениях при этом тоже получается на разных вольтметрах разное.
Поэтому все измерения мультиметрами при установленном переключателе для измерений постоянного напряжения или тока могут быть заниженными до 10-15%. Если уж кому хочется все таки измерить реальное падение напряжения на соединениях - то как вариант, можно использовать нагрузочные вилки для АКБ, например: Э107 УХЛ4, ВН-1, НВ-01, НВ-03 и другие подобные.
Итак, мои измерения (если измерять с медной шины, то надо добавить еще 5 мВ):
- опрессованный заводской наконечник минуса АКБ (от какой-то машины) - 20 мВ.
- с припаянным болтовым наконечником - падение напряжения в среднем 40-50 мВ.
- два припаянных болтовых наконечника, скрученные железным болтом - 60-80 мВ.
- просто кабель 35 квадратов (непропаянный) зажатый в клемме усилителя (стандартная зажимная клемма, выпаянная с неисправного усилителя) - 60 мВ, а с одетой соединительной мягкой втулкой (гильзой) - 40 мВ.
- контакты контактора TKС101ДОД при 100 амперах - 50 мВ
- контакты контактора ТКС201ДОД при 200 амперах - 50 мВ
- предохранители.... - 100 амперный ANL в ноунейм держателе с зажатыми винтами необлуженных концов кабеля 35 мм. кв. при 100 амперах - падение напряжения составило 0,25 вольта, на самом предохранителе 0,1 вольт, значит сопротивление предохранителя составляет 0,1/100=1 миллиом.
Для интереса посчитаем, сколько-же мощности рассеивается на предохранителе:
Р=0,1*0,1/0,001= 10 Вт.
Это еще отличный предохранитель, бывают гораздо хуже.
На фирменных предохранителях, например от SIBA, согласно даташита на 100 амперных должно рассеиваться не более 6 Вт, на 200 амперных - 11 Вт.
Глубоко в типы плавких предохранителей, их разновидности, особенности и т. д. я лезть не буду, так как это должна быть вообще отдельная тема.
Найти точные данные по авто предохранителям очень трудно, но можно.
На фирменных предохранителях MIDIVAL®
BLADE TYPE FUSE при токах 30-125 ампер согласно даташита в среднем при номинальном токе на самих предохранителях падает напряжение 60-80 мВ.
А у предохранителей miniANL от LITTELFUSE (правда они не предназначены для автомобиля) - падение напряжения составляет 0,125 вольта.
Посмотрим технические данные малоинерционных предохранителей типа ПМ, которые применяются в авиационной и др. серьезной технике.
Согласно даташита падение напряжения на них составляет при номинальном токе - у предохранителей до 15 ампер - не более 0,36 вольта, у предохранителей 25-150 ампер - не более 0,2 вольт. То есть греются они не слабо.
Обыкновенный стеклянный предохранитель 5х20 мм на 5 ампер - его сопротивление примерно равно 19 миллиом. На нем при токе 5 ампер будет падать 0,1 вольта и рассеиваться мощность 0,5 Вт, а при токе 10 ампер предохранитель перегорит за 0,1 секунду.
А вот по автозвуковым предохранителям ANL, AGU ситуация несколько раздражает и даже бесит - никто из продавцов, да и вообще в инете нет никаких точных технических данных по этим предохранителям.. вот какой у них ток перегорания - 1,6.. или 2Iном? А может все 3Iном? А какой ток перегорания у них зимой? То есть, что нам впаривают под разными торговыми марками в красивых блистерах - непонятно.
Остается только надеяться, что они действительно соответствуют каким-то нормам и действительно перегорают при 150-250% от номинального тока, который написан на предохранителях. А вот сколько теряется напряжения на предохранителях - остается тайной.... и не дает покупателю возможность выбора лучшего предохранителя.
К чему я приводил эти примеры измерений про предохранители и наконечники?
А к тому, что подвох именно в том, что на этих наконечниках, зажимных клеммах усилителя, держателе предохранителя, самом предохранителе и т.п., при номинальном (максимальном) токе падает напряжение от 0,3 до 0,5 вольта (а если это ноунейм и неправильно запаяно или плохо обжато/зажато - то еще больше), а с учетом самого кабеля, выбранного по таблицам и заземлением через шасси автомобиля - падает практически 1 вольт.
С неправильно выбранным калибром минусового кабеля от клеммы АКБ, падение напряжения может доходить в сумме до 1,5 вольт... и как показывает жизнь - даже больше. :(
Выводы делайте сами, а я, если будет время, сделаю табличку сравнения табличного, идеального и реального падения напряжения на силовой линии, чтобы было понятно где могут быть слабые места.
Выводы делайте сами, а я, если будет время, сделаю табличку сравнения табличного, идеального и реального падения напряжения на силовой линии, чтобы было понятно где могут быть слабые места.
Возьмем для примера самое простое построение силовой проводки - аудиосистема с одним мощным усилителем и посчитаем падения напряжений на контактных соединениях. Вряд-ли кто сразу с лета скажет какое количество контактных соединений при такой схеме. Я тоже сознаюсь, что думал их будет меньше.
Итак табличка, но в начале я перетащу сюда всем известную таблицу, которой многие пользуются для выбора сечения силового кабеля.
Читаем, что в этой таблице приведены значения для перепада напряжений не более 0,5 вольт и учтены перепады напряжения на контактах и длина линии заземления.... очевидно учтен перепад напряжения на предохранителе, хотя о нем тут не написано ни слова, а тем более о дистрибьюторах и появляющихся при этом дополнительных предохранителях.
Попробуем пересчитать вариант на примере силовой линии для 200 ампер и посмотреть где еще есть подвох.
То есть, берем таблицу: 200 ампер, нулевой калибр (считаем на 53,5 мм кв.) и длина силовой линии получается 2,9 метра (и при расчетах укорачиваем на кусочек в 10 см, переходное сопротивление которого будут учтено в переходных сопротивлениях кабельных наконечников).
По силовому кабелю считаем реальные падения напряжений, остальные цифры разбрасываем по контактным соединениям, чтобы мы уложились в 0,5 вольта. Для интереса просчитаем на сколько примерно повысятся потери при нагреве кабеля до 40 градусов... получается , что падение напряжения увеличится примерно на 40-50 мВ.
Остальное, где и на что нужно обратить внимание - видно из таблицы.
Также теперь воочию видно, что при такой несложной силовой проводке получается 20 (!!!) контактных соединений (при условии, что система питается только от аккумулятора).
Интересные ссылки:
Сравнение разных табличек по выбору калибра провода.
Химия и токопроводящие пасты, смазки и стабильность соединений и всякая всячина.
Тут как-бы все ясно - химией типа KONTAKT снимаем окислы на контактирующих поверхностях, а даже самая простая токопроводящая смазка, как минимум вдвое снижает переходное контактное сопротивление, поэтому не забываем их применять.
А стабильность соединения достигается установкой под гайку каждого болта пружинящих шайб, которые применяются для медных и стальных шин при резких изменениях температуры или при наличии вибрации.
Не забываем в клеммах усилителей, дистрибьюторов, держателей предохранителей и т.п. отсверлить/отзенковать или с помощью развертки снять 0,05-0,1 мм, особенно если клеммы покрыты непонятно каким покрытием.
Также не забываем одевать на кабель в нужных местах гильзы или кабельные наконечники.
Если написано в мануале, что НЕ закрепляйте усилитель в вертикальном или перевернутом по-
ложении, то естественно, так не делаем.
........ и т.д.Интересно почитать с точки зрения установки аудиооборудования в автомобиль - ОСТ 37.003.034-77
Даташиты на автопредохранители:
http://www.tme.eu/en/Document/2d7b8e9c8ec72b2f97cbe30357c7cabf/AMF-1A.pdf
http://www.littelfuse.com/~/media/automotive/catalogs/littelfuse-automotive-passenger-car-solutions-catalog.pdf
http://www.tme.eu/en/Document/e9b9699950c3171aea7f9f2ddcb91cca/V-Sicherungen.pdf
Про предохранители:
https://www.youtube.com/watch?v=9OOxX7sXDDo
Литература и ссылки:
Пластины переходные медно-алюминиевые УХЛ1и Т1 по ГОСТ 19357-81.
http://electrik.info/kontakty.zip
ГОСТ 22483-2012 (IEC 60228:2004) Жилы токопроводящие для кабелей, проводов
Продолжение следует.
ГОСТ 22483-2012 (IEC 60228:2004) Жилы токопроводящие для кабелей, проводов
Старое и новое.
Ясно, что ГОСТы, ОСТы, таблички выбора сечения кабеля, производители автозвукового оборудования имеют в виду, что автомобили все новые-полуновые, корпуса автомобилей металлические, крепко сварены, проклепаны, свинчены.
А если автомобиль старый-старый, ржавый-ржавый, варенный-переваренный после аварии, или ну просто собран из двух половинок, или точенная сварка просто лопается на глазах и т.д. и т.п., то конечно ни о каком минусе по кузову и не может быть и речи. Все решается измерением напряжения, которое падает на корпусе автомобиля нагрузив силовую проводку нагрузочной вилкой для проверки аккумуляторов 100 или 200 ампер (например Нагрузочная вилка НВ-03 и др. подобные).
Думаю все знают, что обыкновенный кислотный аккумулятор 50-75 А/ч под нагрузкой 200 ампер через пять секунд должен показывать не меньше 10,2 вольта - тогда считается, что аккумулятор заряжен на 100%, а если показывает 9 вольт, то значит АКБ заряжен только на 50%.
И еще раз про минус.
Как-то незаслуженно в теме забыт генератор и его минус (да и плюс тоже).
А минус генератора идет через двигатель и через ТО, что соединяет двигатель с кузовом автомобиля. Часто ТО находится в плачевном состоянии.
Если почитать любой форум Басклуба или СПЛклуба, то как правило SPLщики тянут от болта крепления генератора минус сразу к минусовой клемме АКБ.
Что из этого получается - почитайте и поищите уже сами.
Продолжение следует.
