o s p r z Ä™ t e l e k t r o i n s t a l a c y j n y
o s p r z Ä™ t e l e k t r o i n s t a l a c y j n y
elementy aparatury Å‚Ä…czeniowej,
rozdzielczej i zabezpieczajÄ…cej
samochodowej instalacji
elektrycznej
dr inż. Bernard Fryśkowski  Politechnika Warszawska
Atrakcyjny wyglÄ…d deski rozdzielczej, kolorowe kontrolki, wskaz
niki i podświetlane wy-
łączniki nie zawsze pozwalają wyobrazić sobie starannie ukryte przez stylistów wnętrze,
na które składa się duża liczba różnego typu urządzeń elektrycznych i elektronicznych
oraz sieć ich połączeń. Od ich działania zależy nie tylko komfort podróży, lecz rów-
nież bezpieczeństwo kierowcy i pasażerów. Przedmiotem artykułu jest przegląd stoso-
wanych obecnie złącz elektrycznych oraz elementów aparatury zabezpieczającej samo-
chodowej instalacji elektrycznej, które znajdują zastosowanie w pojazdach produkowa-
nych seryjnie.
w pierwszym rzędzie należy wymie- ny końcówek złącz płaskich i okrą- materiałów. W niektórych warszta-
samochodowe
nić: obwód elektryczny rozrusznika głych (fot. 2). tach zajmujących się instalowaniem
złącza elektryczne
oraz obwód ładowania akumulatora. Poza końcówkami zaciskany- samochodowych urządzeń elektro-
odstawową funkcją elementów Kilka przykładów typowych końcó- mi na przewodach (przekrój od 0,5 nicznych popularne jest stosowanie
Płączących, rozdzielczych i zabez- wek do połączeń śrubowych przed- do 6 mm2) stosowane są również wi- tzw. szybkozłącz elektrotechnicz-
pieczających samochodowej instala- stawiono na fotografii 1. doczne na fotografii 2 zaciski konek- nych (fot. 2). Użycie tego rodzaju
cji elektrycznej jest skuteczne łącze- Zakończenia oczkowe i widełko- torowe lutowane wprost na płytkach elementów przyspiesza montaż po-
nie poszczególnych gałęzi obwodów we produkowane są w kilku odmia- montażowych. Końcówki konektoro- zwalając na dołączanie kolejnych od-
w celu zapewnienia przepływu prą- nach, w zależności od pola przekro- we wytwarzane są najczęściej z mo- biorników bez konieczności odłącza-
du o wymaganym natężeniu. Z tego ju poprzecznego przewodu  od 0,5 siądzu półtwardego. Rzadziej spoty- nia przewodu, zdejmowania izolacji,
względu urządzenia te określa się do 6 mm2. Spotykane są również ka się tego typu elementy wykona- lutowania, zaciskania końcówek itp.
często mianem łączników. Do grupy końcówki z izolowanym miejscem ne ze stali nierdzewnej lub innych Jednak w praktyce złącza te charak-
łączników zalicza się: złącza stałe przyłączenia przewodu, co jest szcze-
reklama
i ruchome, bezpieczniki, odłączniki, gólnie użyteczne w przypadku sąsia-
wyłączniki, załączniki, przełączniki, dujących ze sobą przewodów należą-
styczniki i przyciski. A
ączenia prze- cych do kilku różnych obwodów.
wodów samochodowej instalacji Drugą grupę stanowią złącza
elektrycznej dokonuje siÄ™ zwykle za wtyczkowe, zwane niekiedy ko-
pomocą złączy typu śrubowego lub nektorowymi. Ich podstawową za-
wtyczkowego. Złącza śrubowe stoso- letą jest niewielka wrażliwość na
wane są w przypadkach, gdy koniecz- wpływ drgań mechanicznych oraz
na jest duża niezawodność połącze- możliwość łatwego łączenia i roz-
nia, między innymi ze względu na łączania przewodów. W większości
Szanowni Państwo
znaczne natężenie prądu płynącego przypadków nie jest przy tym ko-
w gałęzi obwodu. Tego rodzaju połą- nieczne stosowanie dodatkowych
Firma Merten, producent wysokiej klasy
czenia wymagają zakończenia prze- narzędzi. Złącza wtyczkowe dzie-
osprzętu elektroinstalacyjnego oraz Systemu
wodu końcówką typu oczkowego lub li się na płaskie i okrągłe. Umożli-
Inteligentnego Sterowania Budynkiem
widełkowego oraz niejednokrotnie wiają one zestawienie połączenia
INSTABUS EIB, zaprasza do odwiedzenia
zastosowania dodatkowych środków za pomocą pary końcówek  płaskiej
swoich stoisk na targach ENERGETAB
zabezpieczających przed przypadko- i nasadowej (tzw. końcówki męskie
w Bielsku-Białej w dniach 13-15.09.2005,
wym odkręceniem nakrętki. Spośród i żeńskie). W zależności od sposobu
obwodów łączonych w ten sposób montażu stosuje się różne odmia- pawilon Z, oraz Światło i Elektrotechnika
w Warszawie w dniach 29.09-1.10.2005,
hala nr 3.
n r 7 - 8 / 2 0 0 5 w w w. e l e k t r o . i n f o . p l
63
Merten Polska Sp. z o.o.
ul. Czapli 37 02-781 Warszawa Tel. [phone] Fax [phone]
o s p r z Ä™ t e l e k t r o i n s t a l a c y j n y
teryzują się wrażliwością na wpływ
czynników zewnętrznych i nie gwa-
rantują pewnego połączenia prze-
wodów, co ma znaczenie szczegól-
nie w przypadku samochodowych
urządzeń alarmowych. Z tego wzglę-
du przydatność szybkozłącz w tech-
nice motoryzacyjnej bywa niejedno-
krotnie kwestionowana [1].
Aby uniknąć zwarć, końcówki
Fot. 1 Końcówki przewodów przeznaczonych do połączeń Fot. 2 Elementy wtyczkowe. Od lewej: końcówki płaskie
konektorowe przewodów umiesz-
śrubowych przewodów, końcówki okrągłe, szybkozłącze
cza siÄ™ w obudowach izolowanych
pojedynczych lub wielokrotnych. lokrotne łączenie i rozłączanie bez zaciskach, przeciążalność oraz rezy- stąpić nie póz
niej niż po 10 sekun-
Obudowy wielokrotne pozwalają pogorszenia parametrów połącze- stancję po przepaleniu. Znamiono- dach, jeżeli natężenie prądu osiągnę-
na grupowanie kilku zÅ‚Ä…cz konek- nia. Cecha ta jest wykorzystywana wy prÄ…d wyÅ‚Ä…czenia bezpieczników Å‚o wartość 3Å"I . Rezystancja po prze-
n
torowych przewodów stanowią- między innymi w przypadku in- samochodowych określają zawarte paleniu jest równa oporowi zmierzo-
cych najczęściej pojedynczą wiąz- stalowania radioodbiorników sa- w normach szeregi wartości. Mak- nemu na zaciskach wkładki po za-
kę. W przypadku łączenia elemen- mochodowych przy użyciu elemen- symalne stałe napięcie robocze, przy działaniu bezpiecznika, przy zasi-
tów umiejscowionych na bloku sil- tów zwanych popularnie złączami którym zapewnione jest właściwe laniu napięciem pięćset razy wyż-
nika, a więc szczególnie narażonych typu ISO. działanie bezpiecznika samochodo- szym niż napięcie robocze, w tem-
na wpÅ‚yw drgaÅ„, stosowane sÄ… zÅ‚Ä…- wego, nie przekracza 32 V, a maksy- peraturze 23Ä…5°C. Wartość tej rezy-
cza z dodatkową blokadą (np. złą- zabezpieczenia malny dopuszczalny spadek napięcia stancji nie powinna być mniejsza niż
cze cewki wtryskiwacza) oraz złącza na zaciskach wkładki powinien wa- 1 M&!. Charakterystykę zależności
nadprÄ…dowe
z tłumikiem drgań (np. złącze czuj- hać się w granicach od 95 do 200 mV, czasu zwłoki od krotności prądu zna-
nika temperatury silnika). Niektó- Samochodowe maszyny i apara- w zależności od wartości prądu zna- mionowego wkładki topikowej bez-
re typy złącz wyposażone są w spe- ty elektryczne należą do grupy tych mionowego. Przeciążalność rozumia- piecznika samochodowego przedsta-
cjalne zatrzaski umożliwiające wie- urządzeń, które ze względu na pra- na jest jako czas bezawaryjnej pra- wia rysunek 1.
cę w bardzo trudnych warunkach cy bezpiecznika przy prądzie rów- Prąd znamionowy wkładki to-
reklama
sÄ… w szczególny sposób narażone nym 1,1Å"I i powinna wynosić przy- pikowej dobiera siÄ™ w taki sposób,
n
na przepływ prądu o zbyt wysokim najmniej 100 godzin. Element topi- aby charakterystyka cieplna zabez-
natężeniu. Pod wpływem czynni- kowy nie powinien ulec stopieniu pieczanego urządzenia leżała nieco
ków zewnętrznych oraz drgań me- w ciągu przynajmniej 30 minut, jeże- powyżej krzywej wyznaczonej dla
chanicznych pojawienie się nad- li wartość prądu płynącego w zabez- bezpiecznika. Pozwala to wykorzy-
miernego prÄ…du w ich obwodach pieczanym obwodzie wynosi 1,5Å"I . stać możliwość krótkotrwaÅ‚ej pracy
n
może wynikać z różnych przyczyn, Przerwanie obwodu powinno na- przy przepływie prądu większego
wśród których wymienia się najczę-
ściej uszkodzenie izolacji oraz prze-
ciążenie. Biorąc pod uwagę obecność
substancji Å‚atwopalnych konieczne
jest takie rozmieszczenie i zabezpie-
czenie przewodów, aby już na etapie
projektowania ograniczyć do mini-
mum możliwość powstania pożaru.
Powszechnie stosowanym elemen-
Fot. 3 Cylindryczne wkładki bezpiecznikowe
tem zabezpieczającym przed przepły-
wem nadmiernego prÄ…du w obwo-
dach samochodowej instalacji elek-
trycznej jest bezpiecznik z wkładką
topikową. Według norm [2, 3, 4, 5]
do najistotniejszych parametrów sa-
mochodowych wkładek bezpieczni-
kowych zalicza się: wartość znamio-
nowego prądu wyłączenia I , maksy-
n
malne napięcie robocze, maksymal-
Fot. 4 Wkładki bezpiecznikowe płytkowe. Od lewej: minival, unival, maxival
ny dopuszczalny spadek napięcia na
w w w. e l e k t r o . i n f o . p l n r 7 - 8 / 2 0 0 5
64
wkładek cylindrycznych produkowa-
nych w Polsce określa norma [5].
W drugiej połowie lat siedemdzie-
siątych pojawiły się pierwsze bez-
pieczniki samochodowe z wkładką
płytkową. Fotografia 4 przedstawia
trzy rodzaje wkładek płytkowych:
minival, unival (do 30 A) i maxival
(do 100 A).
W przeciwieństwie do wkładek cy-
lindrycznych z trzonkiem plastiko-
Fot. 5 Nowoczesna samochodowa skrzynka bezpiecznikowa Fot. 6 Skrzynka bezpiecznikowa obwodów silnoprądowych
wym elementy płytkowe mają drut
(Peugeot 307 SW) (Alfa Romeo 156 GTA)
topikowy ukryty w obudowie. Na ze-
niż znamionowy, bez ryzyka uszko- Wśród wkładek cylindrycznych tywanie tego parametru, producenci wnątrz wyprowadzone są jedynie za-
dzenia odbiornika. Metody badań można wyróżnić elementy z trzon- elementów plastikowych wprowadzi- ciski montażowe oraz jeden lub dwa
oraz szczegóły dotyczące warunków kiem plastikowym lub ceramicznym li dodatkowe oznaczenie w postaci punkty pozwalające na podłącze-
pracy bezpieczników samochodo- oraz wykonane w obudowie szklanej. kolorowych trzonków. Należy jednak nie multimetru w celu sprawdzenia
wych podano w [5]. Wkładki z trzonkiem plastikowym zwrócić uwagę na brak jednolitego wkładki bez konieczności wyjmowa-
Wkładki topikowe można ogólnie lub ceramicznym spotykane są naj- kodu oznaczeń, który pozwoliłby na nia jej z oprawy. Sposób wykonania
podzielić na cylindryczne i płytko- częściej w skrzynkach bezpieczniko- bezbłędną identyfikację wkładek cy- i łączenia elementów płytkowych
we. Na rynku motoryzacyjnym jako wych samochodów wyprodukowa- lindrycznych różnych producentów. pozwala ograniczyć wpływ wyso-
pierwsze pojawiły się wkładki cy- nych w Europie. Elementy w obudo- Przykład: wkładka bezpiecznikowa kiej temperatury na zmianę kształtu
lindryczne. W praktyce stosuje się wie szklanej  w samochodach pro- I =16 A; pojazdy włoskie  kolor zie- wkładki. Efekt ten dawał znać o so-
n
kilka typów elementów cylindrycz- dukcji japońskiej. Wartość prądu zna- lony (FIAT 9.91806), pojazdy francu- bie w przypadku bezpieczników cy-
nych, spośród których najczęściej mionowego bezpiecznika podawana skie  kolor żółty (B.N.A. 709), pojaz- lindrycznych, kiedy rezystancja na
spotykane są przedstawione na fo- jest z reguły w postaci liczbowej na dy niemieckie  kolor czerwony (DIN złączu zacisk oprawy  wkładka po-
tografii 3. trzonku wkładki. Aby ułatwić odczy- 72581). Znaczenie kolorów trzonków wodowała niekiedy silne nagrzewa-
reklama
n r 7 - 8 / 2 0 0 5 w w w. e l e k t r o . i n f o . p l
65
o s p r z Ä™ t e l e k t r o i n s t a l a c y j n y
pval (do 100 A) (rys. 2). Ze względu kach upraszcza konstrukcję i ułatwia
na znaczny prąd płynący w zabezpie- odszukiwanie usterek. W niektórych
czanym obwodzie, bezpieczniki te Å‚Ä…- samochodach instalowane sÄ… osobne
czy się śrubowo, aby wykluczyć moż- skrzynki bezpiecznikowe dla obwo-
liwość nawet chwilowego rozłącze- dów dużej mocy. Fotografia 6 przed-
nia. Elementy te stanowią nowość stawia tego rodzaju skrzynkę z bez-
w porównaniu z dotychczas stoso- piecznikami typu midival. Widocz-
wanymi bezpiecznikami taśmowy- ne na zdjęciu elementy stanowią za-
mi, wykonywanymi w postaci pa- bezpieczenia obwodów: zapłonowe-
sków blachy o różnej grubości. go, ABS i wentylatorów. Charaktery-
Dzięki modyfikacji konstrukcji styczną cechą jest umiejscowienie
wkładek zmianie uległa budowa skrzynki bezpiecznikowej w bliskim
samochodowych opraw i skrzynek sÄ…siedztwie akumulatora. Takie po-
bezpiecznikowych. Skrzynki przy- łożenie nie tylko ułatwia lokalizację
stosowane do wkładek cylindrycz- zabezpieczeń i wymianę przepalone-
nych, dobrze znane wszystkim po- go elementu, lecz również ogranicza
siadaczom starszych samochodów możliwość wystąpienia przypadkowe-
produkcji polskiej, opisuje obowią- go zwarcia w niechronionej części ob-
zująca od ponad dwudziestu lat nor- wodu, którą stanowi przewód łączący
ma [7]. Skuteczność działania bez- bezpiecznik ze z
ródłem zasilania.
pieczników cylindrycznych zależa- Podstawową wadą topikowych wkła-
ła w tym przypadku od sprężysto- dek bezpiecznikowych jest konieczność
ści zacisków mocujących wkładkę. wymiany przepalonego elementu po
Rys. 1 Zależność czasu zwłoki t od krotności prądu znamionowego I samochodo-
n
wej wkładki topikowej [6]
Niska jakość używanych materia- każdym zadziałaniu bezpiecznika. Kie-
łów była niejednokrotnie przyczy- rowca lub elektryk samochodowy powi-
nie trzonka, jego nadtopienie i w re- w jednolite bloki. Jest to dobre roz- ną wypadania wkładek i rozłącza- nien więc dysponować odpowiednim
zultacie niepożądane rozłączanie ob- wiązanie, gdyż z reguły nie jest wte- nia lub powstawania zwarć między zapasem różnych wkładek i, co najważ-
wodu. Rozwiązaniem tego problemu dy konieczne instalowanie osobnej obwodami. Przykład skrzynki bez- niejsze, znać w takim stopniu topolo-
było zastosowanie droższych wkła- skrzynki bezpiecznikowej. piecznikowej nowego typu przed- gię sieci elektrycznej pojazdu, aby w ra-
dek z trzonkiem ceramicznym. Ko- Rosnąca liczba samochodowych stawia fotografia 5. zie potrzeby usunąć przyczynę uster-
lejną zaletą bezpieczników płytko- urządzeń elektrycznych o mocy Na zdjęciu widoczne są bezpiecz- ki i wymienić odpowiedni element za-
wych jest sposób mocowania ele- przekraczającej kilkaset watów wy- niki różnego typu umieszczone obok bezpieczający. Wymiary wkładek cylin-
mentu topikowego. Szerokość koń- maga niejednokrotnie zastosowa- siebie w jednej skrzynce. W przeci- drycznych i płytkowych są znormali-
cówek wkładki unival została tak do- nia specjalnego rodzaju bezpieczni- wieństwie do większości wcześniej- zowane bez względu na wartość prą-
brana, aby było możliwe połączenie ków. W przypadku konieczności za- szych konstrukcji jest to obecnie czę- du znamionowego. Wiąże się to z ko-
ich w oprawie za pomocą płaskich bezpieczenia obwodów, w których sto spotykane rozwiązanie. W dużej lejnym niebezpieczeństwem  możli-
końcówek konektorowych. Niektó- natężenie prądu przekracza 40 A części produkowanych w ostatnich la- wością zastąpienia przepalonej wkładki
re oprawy bezpieczników minival (np. ABS) i sięga 250 A, wykorzysty- tach pojazdów skrzynka bezpieczni- elementem o niewłaściwej wartości pa-
skonstruowane są w sposób pozwa- wane są bezpieczniki typu midival kowa pełni dodatkowo rolę skrzynki rametru I . Innym problemem jest nie
n
lajÄ…cy na Å‚atwe Å‚Ä…czenie kilku opraw (do 125 A), megaval (do 250 A) lub ja- przekaz
nikowej, co w wielu wypad- zawsze odpowiednia jakość i wytrzy-
reklama
w w w. e l e k t r o . i n f o . p l n r 7 - 8 / 2 0 0 5
66
Rys. 2 Bezpieczniki samochodowe: a) midival, b) megaval, c) japval
małość zacisków opraw bezpieczniko- nalenia wymaga zarówno konstrukcja
wych. Luz
ne złącza bywają często przy- wkładki bezpiecznikowej, jak i opra-
czyną iskrzenia i nagrzewania elemen- wy, a także sposób podłączenia bez-
tów topikowych. Zjawiska te mogą pro- piecznika. W obecnej chwili nowo-
wadzić do przerwania ciągłości obwo- ścią w dziedzinie zabezpieczenia sa-
du, a w niektórych przypadkach nawet mochodowej instalacji elektrycznej
do uszkodzenia zabezpieczanego urzą- przed skutkami przeciążeń są polime-
dzenia. Lokalizacja tego rodzaju uster- rowe bezpieczniki PPTC, zwane nie-
ki nie zawsze jest łatwa, jeżeli brak wi- kiedy  bezpiecznikami wielokrotne-
docznych śladów uszkodzenia wkładki go użytku , którym poświęcony zo-
lub oprawy bezpiecznika. Oprócz bez- stanie odrębny artykuł.
pieczników topikowych stosowane są
w niektórych pojazdach bezpieczniki Serdecznie dziękujemy firmie
MTA za wyrażenie zgody na wyko-
bimetalowe. PozwalajÄ… one na ponow-
rzystanie fragmentów dokumenta-
ne włączenie prądu po ustaniu przyczy-
cji technicznej bezpieczników sa-
ny przeciążenia bez konieczności wy-
mochodowych.
miany elementu zabezpieczajÄ…cego. Po-
mimo swoich zalet bezpieczniki bime-
talowe nie zastąpiły na większą ska- literatura
lę bezpieczników topikowych, przede
wszystkim ze względu na koszt wyko- 1. H. Bauch, H. Schuller, Wie Sie
nania, wiÄ™kszÄ… wrażliwość na drga- elektrisches Kfz-Zubehör au-
nia oraz możliwość wzrostu rezystan- swählen und einbauen, Franzis
cji zestyków wskutek iskrzenia pod- Verlag, Feldkirchen 1996.
czas wielokrotnego rozłączania obwo- 2. ISO 8820-1:2002 Road vehicles 
du. Ostatnie z wymienionych zjawisk Fuse-links  Part 1: Definitions
może w skrajnym przypadku doprowa- and general test requirements.
dzić do wzrostu temperatury złącza, ze- 3. ISO 8820-2:1994 Road vehicles 
spawania zestyków bezpiecznika i po- Blade-type electric fuse-links 
zbawienia zabezpieczanego obwodu Part 2: Dimensions.
ochrony przed przeciążeniem. 4. ISO 8820-3:2002 Road vehicles
BiorÄ…c pod uwagÄ™ poziom tech-  Fuse-links  Part 3: Fuse-links
niczny stosowanych obecnie zabez- with tabs (blade type).
pieczeń i analizując zapisy zawarte 5. PN-S 76082:1997 Bezpieczniki to-
w aktualnie obowiÄ…zujÄ…cych normach pikowe cylindryczne.
polskich oraz ISO trudno stwierdzić, 6. MTA Auto Electric Systems, kata-
że problem zapewnienia niezawod- log wyrobów 2004.
nej ochrony samochodowej instalacji 7. PN-S 76081:1979 Wyposażenie
elektrycznej przed przeciążeniem zo- elektryczne pojazdów silniko-
stał ostatecznie rozwiązany. Udosko- wych  skrzynki bezpiecznikowe.
n r 7 - 8 / 2 0 0 5 w w w. e l e k t r o . i n f o . p l
67