Библиографическое описание:

Иванов Н. К., Шаякбаров И. Э. Влияние площади контакта и сечения провода на величину стартерного тока // Молодой ученый. — 2016. — №3. — С. 103-107.

 

В данной статье рассматривается влияние параметров проводов для прикуривания на величину стартерного тока.

Ключевые слова: ток, аккумуляторная батарея, провода.

 

This article examines the impact of the parameters of wires for lighting the value of the starter current.

Keywords: current, battery, wires.

 

Самым сложным периодом эксплуатации автомобиля в наших условиях является зима. В это время на автомобиль влияют низкие температуры воздуха, повышенная влажность, перепады температур. Так как в автомобиле достаточно много составляющих, имеющих в своей структуре воду или жидкости, то влияние этого фактора является существенным. Большое влияние температура оказывает на масло двигателя и коробки передач из-за загустевшего масла, что затрудняет запуск двигателя. Так же низкая температура влияет на топливную систему автомобилей с дизельными двигателями, заправляющиеся дизельным топливом, имеющим в своем составе парафины, замерзающие при низких температурах и засоряющие топливную систему. [2] Часто выходят из строя резиновые уплотнители и патрубки, которые трескаются из-за перепада температур. Следующей неисправностью, часто возникающей в зимний период, является неисправность электрооборудования (генератор, стартеры) из-за окисления контактов (из-за скопления конденсата) и замыкания проводов из-за потрескавшейся изоляции проводов. [1]

Наиболее распространенная неисправность автомобиля в зимний период — это разряд аккумуляторной батареи. Завести такой автомобиль можно несколькими способами. Самым простым и распространенным способом является «прикуривание» от исправного аккумулятора. Однако не всегда получается «прикурить», а главным образом это зависит от проводов «для прикуривания». На рынках достаточно большой ассортимент проводов «для прикуривания» с различными сечениями провода, площадями контакта, усилиями пружины (прижимная сила). В статье мы рассматриваем вопрос — какие провода лучше подходят для этого процесса.

Основными параметрами проводов для прикуривания являются площадь контакта «крокодилов» и площадь поперечного сечения проводов. Величина тока в проводах зависит от величин сопротивления в крокодилах и проводах. Общее сопротивление будет равно:

(1)

где Rпр — сопротивление в проводах (цифра перед ним обозначает количество проводов); Rзаж — сопротивление в зажимах (цифра перед ним обозначает количество зажимов).

Провод для прикуривания состоит из двух крокодилов и провода. Если рассмотреть зажим, то мы увидим, что он состоит из нескольких зубчиков (рис. 1).

Рис. 1. Схема зажима с зубчиком

 

Предположим, что зуб под действием прижимной силы пружины зуб входит в клемму на высоту h. Тогда площадь контакта одного зуба равна:

(2)

Суммарное пятно контакта зажима будет равно:

,

где z — число зубьев.

Так же сечение может иметь иную форму (рис.2).

Рис. 2. Схема зажима с прямоугольной поверхностью

 

При этом поверхность контакта будет иметь вид прямоугольника с длиной b и шириной a. При этом длина b определяется как длина дуги по формуле:

(3)

где R — радиус окружности, n — угол дуги в градусах.

Тогда площадь контакта равна:

(4)

Суммарная площадь при этом равна:

где z — число зубьев.

Увеличение площади позволяет увеличить количество электронов, проходящих через сечение за промежуток времени. Увеличение количества электронов ведет к увеличению плотности тока, которую определяют по формуле:

(5)

где q — одиночный заряд(Кл), n — количество зарядов(шт), U — скорость зарядов (м/с).

Так же на силу тока влияет величина сечения провода для прикуривания. Сечение представляет собой окружность диаметром D. Тогда по формуле площади окружности:

(6)

Чтобы понять значение площади сечения провода, обратимся к формуле Ома, которая гласит:

(7)

Теперь обратимся к формуле определения сопротивления R:

(8)

где ρ — это удельное сопротивление материала проводника (определена для всех материалов опытным путем), L — длина проводника, S — площадь поперечного сечения проводника.

Подставляя формулу (6) в формулу (8), получаем

(9)

Подставляя полученную формулу (9) в формулу (7), получаем

(10)

Необходимо учитывать прижимную силу пружины, установленной в крокодилах (рис.3)

Рис. 3. Схема системы пружины, установленной в крокодилах

 

Систему пружины можно представить как равенство моментов, то есть каждый усик — это плечо, на конце которого действует сила. Опытным путем было доказано что усилия на концах усиков возрастает с увеличением угла между ними.

Для практической части исследования были проведены испытания трех видов проводов: штатные провода, провода с тонким и толстым сечениями. Параметры этих проводов представлены в таблице 1.

 

Таблица 1

Параметры проводов

Параметры

Стандартные провода

Провода тонкого сечения

Диаметр провода, мм

8

4

Площадь поперечного сечения, мм2

50

13

Площадь контакта клеммы аккумуляторной батареи с клеммами проводов, мм2

801

147

 

В ходе испытаний была сымитирована нагрузка, повторяющая запуск автомобиля. В это время были измерены силы тока и напряжения аккумуляторной батареи и напряжение нагрузки. Результаты испытаний проводов приведены в таблице 2 и на их основе были построены графики зависимостей (рис. 4, 5, 6).

 

Таблица 2

Результаты испытаний проводов

 

Рис. 4. График сил тока

 

Рис. 5. График напряжений аккумуляторной батареи

 

Рис. 6. График напряжений на нагрузке

 

Синие графики — графики, относящиеся к данным по зажимам; красные графики — графики, относящиеся к данным по толстым проводам; зеленые графики — графики, относящиеся к данным по тонким проводам.

На основании графиков и данных из таблицы можно сказать, что лучше всего со своей задачей справились стандартные зажимы. Это зависит от нескольких факторов. Во-первых, это хороший контакт между зажимом и клеммой аккумуляторной батареи, что в свою очередь приводит к уменьшению потерь в точке контакта.

Проведены опыты и построены графики по исследованию проводов «для прикуривания». Сделан обзор отказов автомобилей в зимний период, на основе выполненных исследований решена важная научно-практическая задача влияния зимнего периода эксплуатации на формирование потока неисправностей автомобилей. Установлен перечень факторов, которые необходимо учитывать при выборе проводов для «прикуривания» с научной и технической стороны.

 

Литература:

 

  1.                Кузнецов Е. С., Воронов В. П., Болдин А. П. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов 3-е изд., перераб. и доп. — М: Транспорт, 1991. — 413с.
  2.                http://autonewsmonitoring.info

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle