Почему тонкий провод делает фару тусклой, а «жучок» вместо предохранителя приводит к пожару? Подбирай длину, сечение и предохранитель, а потом устрой короткое замыкание.
Медный провод тоже имеет сопротивление, и оно растет с длиной и падает с толщиной. Под током провод греется и забирает часть напряжения у нагрузки. Тонкий длинный провод к фаре сделает ее тусклой, а слишком тонкий для своего тока расплавит изоляцию. Предохранитель это нарочно слабое место цепи: тонкая пластинка, которая перегорает при большом токе и спасает провод. Главное правило: предохранитель защищает провод, а не нагрузку.
Почему провод греется, объяснено в физике: работа и мощность тока и закон Ома. Здесь три расчета, которые делает электрик, когда тянет новую цепь. Числа под формулами берутся из опыта.
Сколько вольт потеряет провод?
Ток идет к нагрузке и обратно, поэтому длину берем дважды. Чем длиннее и тоньше провод, тем больше потеря. Через раму обратный путь короче, но в расчете его берут с запасом.
Сколько тепла выделяет провод?
Тепло растет как квадрат тока: вдвое больше ток, вчетверо больше нагрев. Провод остывает через поверхность изоляции. Если тепла больше, чем он успевает отдать, температура растет до тех пор, пока изоляция не расплавится.
Какой предохранитель ставить?
Номинал предохранителя больше рабочего тока, чтобы он не горел зря, и не больше допустимого тока провода, чтобы при замыкании сгорел он, а не провод.
По горизонтали ток, по вертикали время, обе шкалы логарифмические: каждая клетка в 10 раз больше предыдущей. Зеленая кривая показывает, через сколько сгорит предохранитель при таком токе. Красная показывает, через сколько при том же токе изоляция провода нагреется до 160 °C и начнет плавиться.
Защита правильная, если зеленая кривая везде лежит ниже красной: при любом опасном токе предохранитель успевает первым. Если поставить предохранитель больше, зеленая кривая уезжает вправо и пересекает красную. Тогда при перегрузке или замыкании горит проводка.
Ток короткого замыкания ограничен только сопротивлением АКБ, проводов и места замыкания. У толстого короткого провода он достигает тысяч ампер, поэтому предохранитель сгорает за миллисекунды.
Короткое замыкание перетертого провода на горячем двигателе одна из главных причин пожаров карьерной техники. Поэтому на машинах ставят системы пожаротушения, а жгуты крепят и защищают гофрой.
Сгорел предохранитель, поставили больше или проволоку. Так нельзя: защита пропадает, а причина замыкания остается. Предохранитель меняют на такой же после поиска неисправности.
Светодиодную балку на 240 Вт на крыше питают через реле и отдельный предохранитель проводом, посчитанным по длине. Тонкий провод от кнопки в кабине тут не годится.
Кабели к стартеру 70–120 мм² короткие и без предохранителя: пусковой ток в тысячу ампер выжег бы любой. Их защищают трубкой и креплением, чтобы не перетерлись о раму.
Провода для прикуривания и сварочные кабели выбирают по тем же формулам: длина, ток, сечение. Тонкие дешевые провода для прикуривания греются и не дают стартеру тока.
В квартире то же правило: автомат 16 А на розеточную линию медью 2,5 мм², 10 А на свет 1,5 мм². Поставить автомат 25 А на старую алюминиевую проводку значит рисковать пожаром.
Провод медный, одиночный, в неподвижном воздухе при +25 °C; теплоотдача с поверхности изоляции 10 Вт/(м²·К). Сопротивление меди не меняется с температурой, хотя на самом деле при нагреве на 100 °C оно растет почти на 40 %. Допустимый длительный ток считается до 105 °C на жиле, разрушение изоляции при 160 °C. Характеристика предохранителя средняя для плоских автомобильных вставок: 110 % тока держит долго, 135 % отключает за минуты, 200 % за секунды; у реальных вставок разброс большой. Ток короткого замыкания ограничен внутренним сопротивлением АКБ 0,01 Ом, сопротивлением проводов и места замыкания 0,01 Ом. В опыте ток нагрузки не зависит от падения напряжения, а время замыкания показано вдвое медленнее, чем в жизни.