Почему цепи стартера не защищены?

Попытки защитить цепь с помощью предохранителя имеют смысл только в том случае, если имеется достаточный запас между рабочим током и током повреждения, чтобы гарантировать, что предохранитель не перегорит при нормальной работе и не перегорит в условиях неисправности.

К сожалению, после того, как вы включили все допуски, вы не можете выбрать уровень тока, который гарантированно избежит ложных срабатываний и по-прежнему будет работать, если, например, стартер заблокируется. Обычный стартер имеет последовательную обмотку, чтобы при запуске тянуть очень большой ток.

Перегорание плавкого предохранителя в цепи, идущей к пускателю двигателя, может привести к серьезной проблеме безопасности, особенно в морских системах, где невозможность запуска двигателя может означать ограниченные или отсутствующие возможности навигации. На автомобилях это может означать невозможность запуска в аварийной ситуации. На некоторых машинах он был. Однажды я врезался в старую Toyota посреди поворота автострады, и женщина-водитель перегорела этот предохранитель, пытаясь снова завести машину после того, как она заглохла, что убило всю ее электрическую систему, включая аварийные огни, фары и т. д. Когда моя жена хотела купить Тойоту много лет спустя, я спросил, есть ли она у них до сих пор, они заверили меня, что избавились от нее, потому что для них это была ответственность за безопасность.

Несколько лет работал в сфере автомобильной электроники. С точки зрения безопасности вы не пытаетесь «защитить транспортное средство», вы пытаетесь «защитить человека». Обычно этим человеком будет водитель или пассажир, но иногда он может быть пешеходом (подумайте о столкновении и зонах деформации), сторонним наблюдателем (чтобы избежать взрыва топливного бака) или даже аварийной бригадой (электромобили не должны подвергаться воздействию высокого напряжения, которое может привести к смерти). спасатели).

Тем не менее, большинство проблем безопасности не имеют универсального решения. То, что вы получаете, является компромиссом, и вы выбираете наименее худший вариант. Существуют формальные методы, такие как FMEA или FTA, которые позволяют вам количественно оценить это, так что, если что-то пойдет не так, вы можете доказать, что следовали передовой практике.

Наиболее распространенная проблема, с которой вы сталкиваетесь, — это компромисс между отказоустойчивостью и доступностью. Если ваша первая реакция на какую-либо проблему — остановить машину и заставить водителя вызвать эвакуатор, это может поначалу показаться хорошей идеей и самым безопасным решением. Я работал над гибридным электромобилем для Ford, где программное обеспечение действительно использовало этот подход, когда оказывалось в неопределенной ситуации, потому что результатом могло быть неуправляемое движение автомобиля. Учитывая правовую ситуацию в США, это казалось лучшим подходом.

Во время разработки мы поговорили с инженерами Volvo и обнаружили, что у них совершенно другой подход. Обоснование безопасности Volvo заключается в том, что если вы не можете доказать , что дальнейшее движение автомобиля категорически небезопасно, вы не должны останавливать автомобиль. Вы можете снизить скорость, с которой он движется, или уменьшить доступную мощность, но транспортное средство не должноостанавливаться. Почему? Потому что, если ваша машина заглохнет скандинавской зимой, у вас есть около 2 часов, прежде чем вы замерзнете насмерть. В обосновании безопасности Volvo говорится, что было бы предпочтительнее иметь некоторый риск столкновений на малой скорости и малой мощности, если у транспортного средства возникнет неисправность, и признать, что это будет происходить чаще с в основном несмертельными последствиями по сравнению с менее опасными последствиями. частый риск выключения автомобиля в заведомо фатальных ситуациях. Кроме того, водитель по-прежнему может предпринять некоторые действия, чтобы смягчить неисправность, выключив зажигание, даже если автомобиль больше не реагирует должным образом на электронное управление акселератором, тормозами и выбором передачи.

Предохранитель в цепи стартера следует той же логике. Каков наихудший сценарий без предохранителя? Ответ: проводка или аккумулятор перегреваются и возникает пожар в моторном отсеке, который распространяется на остальную часть автомобиля. Обычно напряжение батареи падает до того, как все станет совсем плохо. Водитель может смягчить этот сценарий, не запуская двигатель постоянно в течение длительного времени. Они также могут смягчить эту ошибку, потому что между двигателем и пассажирским салоном находится огнеупорная перегородка, что дает им достаточно времени, чтобы покинуть автомобиль. Даже в случае, если центральный замок не заперт, а окна с электроприводом не закрываются, аварийный молоток упрощает разбивание окон и побег. (Один у вас есть , верно? Если нет, то купите — они дешевые.) Ситуация имеет эшелонированную защиту.

Каков наихудший сценарий с предохранителем? Ну, вы не можете запустить двигатель, когда вам нужно. В машине это может оставить вас в затруднительном положении — и мы находимся в сценарии «замерзнуть до смерти за 2 часа». На лодке вы совершенно застряли.

В автомобилях есть предупреждения не использовать стартер более x секунд и подождать xx секунд, чтобы предотвратить перегрев аккумулятора и выделение газа. Таким образом, номинал CCA должен превышать нагрузку, поэтому при соответствующей конструкции батареи и кабеля короткое замыкание невозможно, за исключением случаев человеческой ошибки (падение ключа на клеммы батареи или игнорирование предупреждения о безопасности при длительном использовании стартера > 1 минуты под большой нагрузкой.) В этой ситуации температура стартера будет высокой, а затем увеличится сопротивление, и аккумулятор быстро разрядится, но не вызовет возгорания. Если аккумулятор выходит из строя из-за внутреннего короткого замыкания, он саморазряжается, и риск возгорания от искр вблизи H2 возможен, но риск относительно низкий.

Предохранители не подходят, так как они добавляют ESR, уменьшают емкость CCA, что приводит к потере пусковых характеристик в холодную погоду. Вы бы предпочли перегрев рулевого управления с электроприводом, чем перегорание предохранителя во время движения. Короче говоря (каламбур) предохранители снижают надежность и безопасность.

Электромобили разные, и с денритами есть риск внутреннего короткого замыкания, поэтому сплавление обязательно с измерением температуры.

Это интересная мысль. Характеристики пускового тока батареи составляют 7,2 В через 30 секунд, поэтому ток короткого замыкания может легко превысить 1000 А, но этот ток быстро падает с течением секунд. Я предполагаю, что провода, идущие к стартеру, на самом деле могут быть слишком толстыми, чтобы нагреться настолько, чтобы зажечь огонь от стандартной батареи. Также провода находятся в подкапотном пространстве и не проходят ни к чему другому, что могло бы расплавиться. Если реле стартера заедает во включенном состоянии, к тому времени, когда стартер перегреется и произойдет короткое замыкание, первоначальный ток короткого замыкания аккумулятора будет намного ниже того, что может причинить вред.

Были и другие хорошие ответы, такие как выгода от затрат и невозможность иметь предохранитель, который был бы достаточно маленьким, чтобы защитить цепь и не сгореть при более длительном запуске.

У легковых и грузовых автомобилей есть брандмауэры и относительно безопасное место для проживания, если защита цепи препятствует запуску, и не все живут в Скандинавии, где замерзнуть насмерть в неподвижной машине - проблема.

Выключатели автоматических выключателей могут быть легко расположены в пространстве, предоставленном автомобилем или грузовиком, и их можно сбросить без вызова службы поддержки. Если соленоид стартера замыкается, а стартер остается включенным и работает, если только водитель не слышит (что маловероятно) работу стартера (в отличие от второго включения после запуска двигателя), аккумулятор быстро разряжается, и автомобиль все равно останавливается. Поэтому аргумент о том, что цепь защищает, предотвращает запуск автомобиля, не складывается, как только аккумулятор разрядится ниже определенного уровня, автомобиль все равно перестанет двигаться.

Толстый провод не исключает возгорания, провод не горит, но подключенные к нему аксессуары могут и будут гореть. Возьмите свой типичный аксессуар и посмотрите на разъем, а затем сравните его с кабелем 4 awg или 0 ga. Это не кабель, который загорится.

Защита цепи может предотвратить возгорание, а также уменьшить повреждение аксессуаров. Стартер застрял, потому что перегоревший соленоид не сможет долго работать, пытаясь угнаться за двигателем, работающим на 2500-3000 об/мин и выше. Помимо поврежденного стартера, может произойти гораздо более серьезное повреждение. В то время как защита цепи предназначена для обеспечения безопасности, дополнительное преимущество защиты аксессуаров не следует сбрасывать со счетов с узкой точки зрения на конструкцию.

Мои комментарии касаются электропроводки на лодке. Огонь из любого источника потенциально опасен. Пожара, вызванного неисправностями электропроводки, можно избежать, предохранив ВСЕ цепи. Сюда обязательно должен входить стартер. Если плавкий предохранитель плавится при слишком длительном проворачивании, то двигатель и связанные с ним провода защищены. Если двигатель требует внимания, то об этом можно позаботиться и установить новый предохранитель. Если стартер неисправен, то, по крайней мере, он не будет поврежден огнем и подлежит ремонту. Мой двигатель имеет механический запуск в дополнение к электрическому запуску, поэтому я все еще могу вернуться домой. Очевидно, иметь при себе запасной предохранитель — хорошая идея! Я склонен думать, что эта логика в некотором отношении применима и к автомобилям. Жаль, что современные машины нельзя заводить вручную, как в старые времена........