פיוזים- קביעת ערכם, סוגם וההגנה שהם נותנים [פוצל מדיון בושא כ"ס של מאוורר מנוע]

[מרק10]

לא יודע מה איתך אבל המאוורר הכי חזק שמוכר לי ברכב פרטי צורך 40 אמפר בקירוב (420-500W) כשהוא עובד על המהירות המקסימלית שלו. הוא מוגן באמצעות פיוז בערך של 50A.

 

איציק

 

איציק, בדוק את עצמך

 

מאוורר בעל הספק של 60/100 וואט (2 מהירויות המתוקן בגולף דור 4) הצורך כ-8 אמפר מוגן בפיוז של 30 או 40 אמפר תלוי בשנת הייצור של הרכב.

 

אכן קיימים מאווררים עם מנוע חשמלי ברכב פרטי בעל הספק של 500 וואט בדרך כלל ברכבים מהדור היישן כמו אודי 80 (למיטב זכרוני).

 

דניאל, הכלל של בחירת ערך הפיוז לפי צריכת הזרם הנומינלית כפול 1.3 לא תופס ברוב מערכות החשמל של הרכב (מאיפה הנתון הזה ?).

 

לדוגמא:

 

נניח שרכיב חשמלי הצורך 10 אמפר ותתקין פיוז של 15 אמפר בכדי להגן על מערכת החשמל של הרכב במקרה של תקלה וצריכת הזרם תעלה ל-18 אמפר הפיוז יישרף רק לאחר כ-100 שעות !

בכדי שפיוז יישרף באופן מידי (דבר יחסי) צריכת הזרם צריכה להיות פי-2 לפחות.

 

מה רציתי לומר ? שהכלל של 1.3 כפול צריכת הזרם לא ממש נכון.

 

מסכים איתך שרבים וגם אני בזמן תכנון מעגלים חשמלים משתמש בכלל דומה של הזרם המקסימלי כפול 1.5. למעשה יש הרבה שיקולים בבחירת הפיוז כמו: טמפ',סוג העומס האם יש קבלים שנטענים ועוד.

 

נמתין גם לתגובתו של חשמלאי הפורום והוא אביב שבטח יכול להרחיב את הידע שלי בחשמל.

[איציק נ.]

איציק, בדוק את עצמך

 

מאוורר בעל הספק של 60/100 וואט (2 מהירויות המתוקן בגולף דור 4) הצורך כ-8 אמפר מוגן בפיוז של 30 או 40 אמפר תלוי בשנת הייצור של הרכב.

אכן קיימים מאווררים עם מנוע חשמלי ברכב פרטי בעל הספק של 500 וואט בדרך כלל ברכבים מהדור היישן כמו אודי 80 (למיטב זכרוני).

בדקתי.

בארכיטקטורות הישנות (2 מאוררים) לכל מאוורר קיים הספק של 200-250W, תלוי בדגם. 2 כאלה זה בין 400 ל 500 וואט.

מאווררים אלו מוגנים, כל אחד, בפיוז של 30 או 40 אמפר, תלוי בדגם.

בדגמים החדשים יותר, מאווררים של 350W עם 2 מהירויות מוגנים בפיוז 40 אמפר ומאווררים בעלי 3 מהירויות (420 עד 500W) מוגנים בפיוז 50 אמפר.

בכל המקרים שנתקלתי עד היום, אם אין תקלה הפיוז לא נשרף.

 

איציק

[danniel]

דניאל, הכלל של בחירת ערך הפיוז לפי צריכת הזרם הנומינלית כפול 1.3 לא תופס ברוב מערכות החשמל של הרכב (מאיפה הנתון הזה ?).

 

לדוגמא:

 

נניח שרכיב חשמלי הצורך 10 אמפר ותתקין פיוז של 15 אמפר בכדי להגן על מערכת החשמל של הרכב במקרה של תקלה וצריכת הזרם תעלה ל-18 אמפר הפיוז יישרף רק לאחר כ-100 שעות !

בכדי שפיוז יישרף באופן מידי (דבר יחסי) צריכת הזרם צריכה להיות פי-2 לפחות.

 

מה רציתי לומר ? שהכלל של 1.3 כפול צריכת הזרם לא ממש נכון.

 

מסכים איתך שרבים וגם אני בזמן תכנון מעגלים חשמלים משתמש בכלל דומה של הזרם המקסימלי כפול 1.5. למעשה יש הרבה שיקולים בבחירת הפיוז כמו: טמפ',סוג העומס האם יש קבלים שנטענים ועוד.

 

נמתין גם לתגובתו של חשמלאי הפורום והוא אביב שבטח יכול להרחיב את הידע שלי בחשמל.

 

מאיפה הכלל אתה שואל? זה המציאות, אני מכיר הרבה מעגלים ברכב שערך הנתיך הוא גדול בשליש מהזרם המקסימאלי.

הדוגמאות הבדוקות של איציק גם מוכיחות זאת.

אגב, אם אני אתקין פיוז גדול פי שתיים אז צריכת הזרם בזמן תקלה במעגל יכולה להיות כפולה וגם יותר עד שנתיך ישרף ועד שזה יקרה החווט החשמלי של המעגל ישרף אולי גם כל הרכב או חלקו, במקרה של נתיך בעל ערך קטן יותר האפשרות לשריפת חווט חשמלי בזמן תקלה לא קיימת.

נתקלתי לא מעט במקרים שנתיך שנשרף ובמקום לאתר את הקצר או התקלה מתקינים נתיך בעל ערך גדול יותר ואז בזמן הקצר הרכב נשרף בחלקו או בשלימותו.

[איציק נ.]

אני חושב שכולם צודקים כי הוכחות לכאן ולכאן אפשר לתת בלי סוף.

כמו שהיצרנים שמים פיוז של 10A-15A על נורה ראשית של 55W (שצורכות ביום טוב בקושי 5 אמפר), הגיוני שיהיו מקרים בהם ערך הפיוז לא ישקף באופן קבוע את מרווח הביטחון ששמים על כל רכיב.

 

אצלנו לפחות, בכל המערכות עם 2 מהירויות ומעלה, המהירות האחרונה נכנסת תמיד, אבל תמיד, אחרי שהמהירות הראשונה עבדה למשך מספר שניות (ואם יש 3 מהירויות, אז היא נכנסת למהירות הראשונה למספר שניות ואז קופצת לאחרונה). לדעתי האישית, שוב, זה נעשה בשביל למנוע מצב של עומס יתר על הפיוז והרכיבים בדרך (חיבורי חשמל, ממסרים וכד') כי ידוע שצריכת הזרם בשבריר שניה הראשונה של כניסת המאורר לעבודה צורכת ה-מ-ו-ן זרם.

אם מדברים ספציפית על מערך המאווררים לקירור הרדיאטור אז למען האמת השיטה הזו, לפחות ברכבי PSA עליהם אני עובד יום-יום, הוכיחה עצמה. בכל הרכבים החדשים אני לא נתקל בשום בעיה של חיבור חשמלי או ממסר שמת, זאת בניגוד לדגמים הישנים שם מערך הממסרים והחיבורים היה פשוט נוטה להישרף אחרי זמן מה.

דוגמא טובה לצריכת זרם עצומה בשניות הראשונות לפעולה היא המצתי הלהט ברכבי דיזל. 4 מצתי להט, בשניות הראשונות לעבודה, צורכים בקלות 80-100 אמפר - ואז הצריכה מתחילה לרדת לרמות יותר שפויות. קו המתח אליהם, אגב, לא ממוגן בשום פיוז.

 

איציק

[danniel]

אני חושב שיש נתיך אוטומטי בתוך קופסת הבקרה של מצתי הלהט.

[אביב]

האמת שיש לי פלאשבק כי אני זוכר שכבר דיברנו על הנושא. בחירת פיוז בצורה נכונה היא עבודה לא מסובכת מידיי אם כי לא פשוטה ברמה של חישוב בודד.

 

נניח שרכיב חשמלי הצורך 10 אמפר ותתקין פיוז של 15 אמפר בכדי להגן על מערכת החשמל של הרכב במקרה של תקלה וצריכת הזרם תעלה ל-18 אמפר הפיוז יישרף רק לאחר כ-100 שעות !

 

אני לא יודע מהיכן המסקנה אך על סמך הנתונים שכתבת לא ניתן לקבוע כזה דבר. במקרה של תקלה הפיוז יכול להישרף גם מיידית.

 

כלל האצבע של פי 1.3 לא סתם נזרק והוא למעשה דיי נכון. (הוא גם תואם את רוב המספרים שאיציק הביא כאן) אלא שהוא לבדו איננו מספיק לקביעת ערך וסוג הפיוז.

לגבי זרם קבוע- יש לבחור את ערך הפיוז כך שהזרם הישר הקבוע במערכת (הכוונה ל- Steady state שאין לי פירוש טוב לזה בעברית) לא יעלה על 75% מהזרם הנומינאלי של הפיוז. אם תעשו "שינוי נושא נוסחה" תקבלו בדיוק שערך הפיוז צריך להיות שווה או גדול מזרם המערכת כפול 1 ושליש (...1.333333)

 

אלא שהדברים במציאות אינם כ"כ פשוטים. צריך להתחשב גם בקפיצות הזרם (התנעה, אי-יציבות המתח, עומס השראי כדוגמת סלילים וכו'). בשביל להתמודד עם אלו קיים נתון שנקרא I²t והוא מקשר בין הזמן בו זורם הזרם הגבוה לגבוה להפעלת הפיוז. להלן אנרגיית הפולס.

 

לוקחים את זרם הקפיצה, מעלים בריבוע, מכפילים בזמן ומתאימים את התוצאה לפי גרף לסוג הפיוז המתאים.

כמובן שגם זה בפועל לא כזה פשוט כי זרם הפולס איננו קבוע על ערך אחד (אם מדובר בטעינה של קבלים, בהתנעה של עומס השראי וכו') ועל כן יש לחשב אינטגרל לפי הזמן על ריבוע פונקציית הזרם. למרות שזה דיי פשוט היצרנים נוהגים לתת תוצאות מוכנות עבור צורות גל סטנדרטיות. לאחר שחישבנו את האנרגיה של הפולס לוקחים בחשבון את מספר הפולסים.

 

לכל אלו מכניסים התחשבות בשינויי טמפ'.

 

 

בסופו של דבר בוחרים את סוג וערך הפיוז בהתאם לכמה שיקולים:

1. זרם במצב היציב (Steady state current).
   
2. I²t של הפולסים.
   
3. המתח במערכת.
   
4. זרם התקלה המירבי.
   
5. שיקולי המתכנן.

אני מניח שבמקרה של רכב היות ואופי הקפיצות פחות דטרמיניסטי היצרנים מרבים להשתמש בפיוזים מסוג slow blow במקום להתעמק בחישובים כמו שהצגתי.

[מרק10]

 

 

אני לא יודע מהיכן המסקנה אך על סמך הנתונים שכתבת לא ניתן לקבוע כזה דבר. במקרה של תקלה הפיוז יכול להישרף גם מיידית.

 

 

העניין נבדק בצורה ייסודית מול דפי נתונים מפורטים של ייצרני הפיוזים והצלבה של נתונים ממספר מקורות. הפיוז יישרף מיידית במקרה של קצר או צריכת זרם של פי 2 לפחות.

 

אני כבר שבוע מתכנן איך להגן על ספק כוח שבניתי לפני שנה ולצערי כול התאוריות נופלות והפיוז לא נשרף (פיוז של 50MA מהיר) המורכב במבוא של שנאי 220V/1A.

לכן לאחר כול התיאוריות פניתי לשלב המעשים.

 

אין לי בעיה להוכיח לך עוד היום בניסוי שאני יכול לערוך בביתי.

אני אחבר פיוז של 5A לספק כוח של 10 אמפר 12 וולט עם צרכן לדוגמא נורה של 55W H7 ובמקביל אליה נורה של 20W ביחד הם צורכים כ-7 אמפר.

כמובן אחבר מד-זרם ומד מתח +מצלמה לתיעוד.

תוך כמה זמן לפי דעתך הפיוז צריך להשרף ?

[אביב]

אין לי מושג, זה כמובן תלוי בסוג הפיוז.

אם תיתן לי Datasheet של הפיוז ובהנחה שיש בו את הנתונים אני אגיד לך בדיוק.

 

פיוז שהנומינאלי שלו 5A ותעביר דרכו 7A אני מניח שיקח דיי הרבה זמן לשרוף אותו.

 

אגב אני קורא שוב את מה שרשמת. לא שמתי לב שרשמת שם שתעביר דרכו 18A, אם כך זה כבר מתחיל להיות הגיוני.

[מרק10]

אין לי מושג, זה כמובן תלוי בסוג הפיוז.

אם תיתן לי Datasheet של הפיוז ובהנחה שיש בו את הנתונים אני אגיד לך בדיוק.

 

פיוז שהנומינאלי שלו 5A ותעביר דרכו 7A אני מניח שיקח דיי הרבה זמן לשרוף אותו.

 

אגב אני קורא שוב את מה שרשמת. לא שמתי לב שרשמת שם שתעביר דרכו 18A, אם כך זה כבר מתחיל להיות הגיוני.

 

אז קיימת בינינו הסכמה בעניין שפיוז בעל ערך נקוב של 15A לא יישרף מיידית בזרם של 18 אמפר וזה יכול לקרות גם אחרי מספר דקות.

 

אינני מסכים עם הכלל של 1.3 X הזרם=ערך הפיוז המומלץ בחשמל הרכב מכיוון שיש לי מספר דוגמאות שסותרות את העניין.

 

גם אני חשבתי בעבר כמוך אבל מתוך בדיקה מדוקדקת ראיתי שהכלל לא תופס.

 

לשם הרחבת הידע הכללי שלי אני מחפש הנחיות בתיכנון מערכות חשמל לרכב שנכתבו על-ידי מהנדסי רכב.

 

1. מפוח אוויר אוויר נקי בגולף דור 4 בעל הספק של 140W/12V כלומר צורך כ-11 אמפר הפיוז שמגן על מערכת החשמל הינו בעל ערך של 25 אמפר כלומר פי 2.2.

 

2. כפי שאיציק רשם בנושא אור דרך/מעבר מנורה H7 צורכת בסביבות 4 אמפר במתח של 13.2 וולט ופיוז הינו 10 אמפר (ראה קובץ מצורף)

golf.pdf

[danniel]

עכשיו קבלת דוגמאות שהכלל, אם יש כזה בכלל, תופס ועוד איך. זה לא עומד בסתירה לדוגמאות שאתה מכיר כי כנראה שלא יצא לך פשוט להתקל בזה.

כפי ששאביב הסביר בפרוטרוט, יתכנו כל מיני שיקולים במתן ערך של נתיך למעגל מסויים, מעגל אחד יקבל נתיך בעל ערך כפול ומעגל אחר יקבל הרבה פחות.

 

שמתי לב עכשיו לאחר שעברתי על מספר מעגלי חשמל שונים כי ככל שהצרכן צורך יותר כך הנתיך יהיה בעל מקדם קטן יותר. לדוגמא מצאתי אלטנטור של זרם טעינה מקסימלי של 100A שמחובר לנתיך הגנה 120A בלבד, מעניין למה? אביב, ימשיך כבודו...

[אביב]

1. פיוז בערך של 15A לא יוכל להגן כנגד זרמים של 18A ואף יותר. העניין שאתה מפספס הוא שלא לזה הוא נועד. הוא נועד להגן כנגד זרמים גבוהים בהרבה. זה מה שאתה מפספס אוליי. פיוזים לא נועדו לספק הגנות כאלו אלא הגנות כנגד מקרים "קשים" יותר של קצרים מוחלטים. במקרים בהם רוצים הגנה טובה יותר מוסיפים עוד הרבה אלמנטים כגון דיודות זנר, דיודות שיטקי הפוכות דיודות TVS טיובות גז ואף הגנה אקטיבית.
   
2. אמרתי והסברתי ש- פי 1.3 הוא רק חצי מהתכנון. החצי השני קשור לקפיצות הזרם הקיימות, בין אם בגלל שהעומס השראי, בין אם מדובר בהתנעת מדחס תחת לחץ ובין אם מדובר במערכת מתח לא יציב. כאשר לוקחים בחשבון את צורת, גודל ומשך קפיצות הזרם בהחלט אפשר שערך הפיוז יהיה פי 2 או כל ערך אחר. לאחר שמתחשבים בקפיצות הזרם לוקחים את הערך הגבוה מבין השניים- המצב היציב או הקפיצות.
   
3. אינני מכיר את הדוגמאות הספציפיות שנתת אך בהנחה ואכן לא מדובר בפיוז שמזין עוד צרכנים מלבד אלו שציינת יתכנו מספר סיבות:

• תמיד אפשרי- תכנון לקוי. ככל שזה נוגע להגנות בפני קצרים ומצבים קיצוניים יצרני הרכב גרועים בזה מאד. אחרת מחשבים לא היו נשרפים כ"כ בקלות.
  
• התחשבות בקפיצות זרם.
  
• לעיתים הפיוז נמצא במטרה להגן על החוטים וחיבורי החשמל ולא על הצרכן. זה הגיוני במקרים כגון נורות שהן זולות יחסית. אינני יכול להצדיק תכנון כזה אך נתקלים בו לפעמים, להלן- רוב המאמ"תים בבית מגנים על החוטים וכלל לא על הצרכנים.

מקווה שזה עושה לך קצת סדר.

[אביב]

שמתי לב עכשיו לאחר שעברתי על מספר מעגלי חשמל שונים כי ככל שהצרכן צורך יותר כך הנתיך יהיה בעל מקדם קטן יותר. לדוגמא מצאתי אלטנטור של זרם טעינה מקסימלי של 100A שמחובר לנתיך הגנה 120A בלבד, מעניין למה? אביב, ימשיך כבודו...

 

לדעתי העניין הוא לא הזרם עצמו שגדל אלא זה מתחבר למה שציינתי בהודעה האחרונה שלי (לפני שראיתי את מה שכתבת כאן) שלעיתים תכנון המערכת הוא כזה שהפיוז נועד להגן על מערכת ההספקה- קרי ספק הזרם, החוטים, המחברים וכו'.

 

במקרה שציינת- הפיוז בא להגן על האלטרנטור ולכן קביעת ערכו קרובה מאד למקסימום של האלטרנטור. כוונת המשורר היא שגם במצב היציב, גם בקפיצות וכו' המקסימום הוא מה שהאלטרנטור יכול לספק ואף פחות מזה (אינני יודע אם זרם הזרם המקסימאלי שאלטרנטור יכול לספק הוא peak או Steady state).