Жгуты проводов

Жгут проводов

 

Жгуты проводов, это конструкция, состоящая из двух и более изолированных проводов, скрепленных в пучок связыванием или каким-либо другим способом, и предназначенная для электрической связи между элементами электрооборудования автомобиля. Вот о том, что представляет собой жгуты проводов в автомобиле, мы и поговорим в этой статье.

 

 

 

Задача жгутов проводов — распределять пита­ние и сигналы в автомобиле. Сложность жгутов проводовЖгуты проводов в современном легковом автомобиле среднего класса со средним набором оборудования имеет около 750 разных проводов, длина которых достигает 1500 метров (табл. «Сложность жгутов проводов» ). За последние годы количество точек контакта практически удвоилось из-за постоянного роста числа функций в автомобиле. Раз­личают жгуты проводов моторного отсека и кузова. К последнему предъявляются менее жесткие требования в плане температуры, ви­брации, агрессивных сред и герметичности.

Жгуты проводов значительно влияют на стоимость и качество автомобиля. При про­ектировании жгутов проводов необходимо учитывать следующее:

  • Герметичность;
  • Электромагнитную совместимость;
  • Температуру;
  • Защиту проводов от повреждения;
  • Прокладку проводов;
  • Вентиляцию жгута проводов.

 

Поэтому необходимо привлекать специали­стов по жгутам проводов уже на этапе про­ектирования системы. На рис. «Жгут проводов» показан жгут проводов, разработанный в виде специаль­ного приемного модуля. Благодаря оптими­зации прокладки и крепления жгутов про­водов удалось достичь повышения качества и уменьшить стоимость и массу.

 

Жгут проводов

 

Расчет размеров и выбор материалов для жгутов проводов

 

Наиболее важные задачи для проектиров­щика жгутов проводов:

  • Расчет поперечных сечений проводов;
  • Выбор материалов;
  • Выбор подходящих соединителей
  • Прокладка проводов с учетом окружающей температуры, вибраций двигателя ускоре­ния и электромагнитную совместимость;
  • Учет среды, в которой прокладывается жгут проводов (топология, этап сборки при изготовлении автомобиля и оборудование на конвейере).

 

Поперечное сечение проводов

 

Поперечное сечение проводов определяется на основе допустимых значений падения напряжения. Нижний предел поперечного сечения определяется прочностью провода. Общепринятая практика — не используются провода сечением менее 0,5 мм2. При нали­чии дополнительных мер, опоры, защитные трубки, снятие механического напряжения, допускается сечение 0,35 мм2.

 

 

Материалы для проводов

 

В качестве токопроводящего материала обычно используется медь. Материалы для изоляции проводов определяются темпе­ратурой, до которой они могут нагреваться. Необходимо использовать материалы, под­ходящие для длительной работы при высо­ких температурах. Здесь следует учитывать, как окружающую температуру, так и нагрев из-за протекания тока. Используемые материалы — термопластики (например, полиэтилен, полиамид, винилхлорид), фторполимеры, например, сополимер этилена с тетрафторэтиленом, фторэтиленпропилен и эластомеры, например, хлорсульфонилполиэтилен или кремнийорганическая резина.

Если провода не протягиваются рядом с особенно горячими деталями (например, вы­хлопная труба, рециркуляция отработавших газов) в топологии двигателя, то одним из критериев выбора изоляционного материала и сечения провода может служить кривая ухудшения параметров при контакте с соот­ветствующим проводом. Кривая ухудшения параметров отображает зависимость между током, вызываемым током ростом темпера­туры и окружающей температурой штекер­ного соединения. Обычно выделяемое на контактах тепло может отводиться по самим проводам. Следует также заметить, что из­менение температуры приводит к изменению модуля эластичности материала контакта (релаксации металла). Можно повлиять на описанные взаимосвязи за счет увеличения сечений проводов и использования проводов подходящего типа и более благородных ме­таллов (золота, серебра) и, соответственно, более высоких предельных температур. При сильно изменяющейся интенсивности тока бастую полезно измерять температуру контактов.

Соединители электрических проводов и контакты

 

Тип используемых соединителей электриче­ских проводов и контактов зависит от раз­личных факторов:

  • Сила тока;
  • Окружающая температура;
  • Вибрационная нагрузка;
  • Стойкость к веществам;
  • Монтажное пространство.

 

 

Прокладка проводов и меры по обеспечению электромагнитной совместимости

 

Провода следует прокладывать таким обра­зом, чтобы предотвратить их повреждение и обрыв. Это достигается с помощью крепежа и опор. Вибрационная нагрузка на контакты и разъемы уменьшается путем закрепления жгута проводов как можно ближе к разъему и по возможности на одном уровне с вибра­цией. Прокладка проводов должна опреде­ляться в тесном взаимодействии с проекти­ровщиками двигателя и автомобиля.

При возникновении проблем с электромаг­нитной совместимостью рекомендуется про­кладывать чувствительные провода и про­вода с импульсами тока с крутым фронтом отдельно. Экранированные провода сложны в изготовлении и поэтому дороги. Кроме того, они требуют заземления. Более де­шевым и эффективным способом является скрутка проводов.

Защита проводов

 

Провода нужно защищать от трения и кон­такта с острыми краями и горячими поверхно­стями. Для этого используется клейкая лента. Уровень защиты определяется интервалом и плотностью намотки. Для защиты проводов часто используются гофрированные трубки с необходимыми соединительными фитингами (экономия материала от рифления). Однако фиксирование клейкой лентой все еще яв­ляется распространенным способом предот­вращения перемещений отдельных проводов внутри гофрированной трубки. Оптимальную защиту обеспечивают кабель-каналы.

Жгуты проводов следует защищать от грызунов. Средством защиты могут служить стойкие к прогрызанию экструдированные пластмассовые трубки.

 

 

Штекерные соединители

 

Большая плотность размещения электро­ники в автомобиле предъявляет высокие требования к штекерным соединителям. Они не только проводят большие токи (например, включение катушек зажигания), но и анало­говые сигналы низкого напряжения с низкой интенсивностью тока (например, сигнальное напряжение датчика температуры охлаждаю­щей жидкости двигателя). В течение срока службы автомобиля штекерные соединители должны обеспечивать надежную передачу сигналов между блоками управления и к дат­чикам, сохраняя при этом допуски.

Рост требований законодательства в обла­сти контроля вредных выбросов и активной безопасности обуславливает все более точ­ную передачу сигналов через контакты ште­керных соединителей. При проектировании, размещении и проверке штекерных соедини­телей нужно учитывать большое количество параметров (рис. «Параметры, учитываемые при проектировании штекерных соединений» ).

 

Параметры, учитываемые при проектировании штекерных соединений

 

Наиболее распространенной причиной неисправности штекерного соединения яв­ляется износ контактов из-за вибрации и перепадов температуры. Износ способствует окислению. Это приводит к увеличению оми­ческого сопротивления — контакт может, на­пример, подвергнуться тепловой перегрузке.

Контактная часть может нагреться выше точки плавления медного сплава. В случае с сигнальными контактами с высоким со­противлением бортовой контроллер часто обнаруживает неправдоподобный сигнал при сравнении с другими сигналами; в этом случае контроллер переходит в режим неис­правности. Эти проблемные моменты в ште­керных соединениях определяются бортовой диагностикой (OBD), наличие которой регла­ментируется законодательством в области контроля выхлопа. Однако диагностировать неисправность контакта на станциях техниче­ского обслуживания сложно, так как она ото­бражается как неисправность компонента. Диагностировать неисправность контакта можно лишь косвенно.

Для сборки штекерного соединения на его корпусе имеются различные функциональ­ные элементы, обеспечивающие надежное соединение проводов с обжатыми контак­тами со штекером. Современные штекер­ные соединители имеют силу соединения менее 100 Н и способны надежно соединять разъем с интерфейсом компонента или блока управления. Риск неправильного подключе­ния штекерных соединителей к интерфейсу возрастает с увеличением силы соединения. В процессе эксплуатации автомобиля ште­керное соединение может разболтаться.

Конструкции штекерных соединителей

 

Использование штекерных соединенийШтекерные соединители имеют разные об­ласти применения (табл. «Использование штекерных соединений» ). Они характеризу­ются количеством контактов и окружающими условиями. Существуют различные классы штекерных соединителей: с жестким кре­плением к двигателю, с мягким креплением к двигателю и с креплением к кузову. Еще одним различием является температурный класс места монтажа.

Многоконтактные штекерные соединители

 

Количество и геометрия контактовМногоконтактные штекерные соединители используются для всех блоков управления в автомобиле. Они различаются количеством и геометрией контактов (табл. «Количество и геометрия контактов» ). На рис. «Многоконтактный штекерный соеденитель»  пока­зана типичная конструкция многоконтактного штекерного соединителя. Имеется перифе­рийное радиальное уплотнение соединения со штыревым разъемом ЭБУ в корпусе соедини­теля. Собранный микроконтактный соедини­тель проводов полностью электрически изо­лирован от штыревого разъема ЭБУ.

 

Многоконтактный штекерный соеденитель

 

При сборке штекера контакт с присоединен­ным проводом вставляется через плоское уплотнение, уже находящееся в штекере. Контакт сдвигается в свое положение в дер­жателе контактов. Контакт автоматически защелкивается фиксирующей пружиной, сидящей в кольцевой канавке в пластмас­совом корпусе штекера. Когда все контакты окажутся на своих местах, для обеспечения вторичной защиты контактов вставляется стопор (вторичный замок). Это дополнитель­ная мера защиты, повышающая удерживаю­щую силу контакта в штекерном соединении. Кроме того, вставка стопора — это способ убе­диться, что контакты находятся в правильном положении. Рабочее усилие штекерного сое­динения уменьшается рычагом и ползунным механизмом.

 

 

Штекерные соединители с небольшим числом контактов

 

Штекерный соеденитель с малым числом контактовШтекерные соединители с небольшим чис­лом контактов используются для исполни­тельных механизмов (например, топливных форсунок) и датчиков. Их конструкция прин­ципиально аналогична конструкции много­контактных штекерных соединителей (рис. «Штекерный соеденитель с малым числом контактов» ). Рабочее усилие штекерного соединения обычно не поддерживается.

Соединение между штекерным соеди­нителем с небольшим числом контактов и интерфейсом герметизируется радиальным уплотнением. Однако внутри пластмассового корпуса провода герметизируются единич­ными уплотнениями, прикрепленными к кон­такту.

Системы контактов в автомобиле

 

В автомобилях используются двухсоставные системы контактов (рис. «Контакт» ). КонтактВнутренняя их часть (токопроводящая) штампуется из высо­кокачественного медного сплава. Она защи­щается стальной охватывающей пружиной, которая в то же время повышает контактное усилие посредством давящего внутрь пру­жинного элемента. Защелка, выдавливаемая из стальной охватывающей пружины, входит в зацепление с контактом в пластмассовом корпусе.

Контакты, в зависимости от потребностей, покрываются оловом, серебром или золотом. Для улучшения износостойкости точки кон­такта используются не только разные покры­тия, но и разные структурные формы. Для га­шения вибрации проводов в точках контакта в контактную часть встраиваются различные изолирующие механизмы (например, меан­дрическая прокладка питающих проводов).

Провода обжимаются на контакте. Гео­метрия обжатия должна быть адаптирована к соответствующему проводу. Для обжатия используются специальные плоскогубцы или полностью автоматические прессы.

В следующей статье я расскажу об электромагнитной совместимости и подавлении помех в автомобиле.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *