Вопрос

Почему в моем Forester 2015 года розетка на 12 В, обеспечивающая мощность 120 Вт, защищена предохранителем на 20 А?

В моей Subaru Forester 2015 года выпуска на розетке на 12 В в центральной консоли указано, что она рассчитана на нагрузку до 120 Вт. Для меня это означает, что через розетку должно проходить не более 10 ампер (120 Вт / 12 В = 10 А). Однако в блоке предохранителей (и это подтверждено в руководстве пользователя) предохранитель для розетки дополнительного питания рассчитан на 20 А, что означает, что он не сработает при мощности ниже 240 Вт (12 В * 20 А = 240 Вт).



Я хотел бы купить инвертор, например этот, для использования в автомобиле и хотел бы понять, какую максимальную нагрузку я могу выдержать с учётом ограничений, описанных выше.



Мой вопрос, по сути, сводится к тому, почему номинальная мощность 120 Вт, указанная для розетки, отличается от фактически подключенного к ней предохранителя (240 Вт)?



Отредактируйте — вот ссылка на онлайн-версию руководства пользователя, которую я нашёл. Информация о розетке находится на странице 330 PDF-файла (часть 6-9 руководства), а информация о предохранителе — на странице 505 PDF-файла (12-10 руководства).



Я постараюсь выложить здесь схему подключения, хотя пока не совсем понимаю, где её искать



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/39652/why-is-a-12v-outlet-that-provides-120w-protected-by-a-20a-fuse-in-my-2015-forest

17 Комментариев

  1. Я не нашёл здесь упоминания о том, что в некоторых, если не в большинстве, разъёмах питания Subaru есть дополнительный встроенный предохранитель на задней панели розетки. Поэтому предохранитель в блоке предохранителей может и не перегореть. Я предполагаю, что встроенный предохранитель рассчитан на 10 ампер. Личный опыт


  1. Вы слишком много об этом думаете. Любой нормальный инвертор (и даже многие дешёвые некачественные инверторы, которые подключаются к разъёму для прикуривателя) будет иметь собственную защиту от перегрузки; в большинстве случаев она реализована в виде самовосстанавливающегося автоматического выключателя. Предохранитель в блоке предохранителей предназначен для защиты от короткого замыкания в проводке инвертора или от его катастрофической неисправности, а не для того, чтобы предотвратить подключение к инвертору чрезмерных нагрузок.



    Если вы хотите подключить инвертор большей мощности к существующей цепи на 20 А в вашем автомобиле, то при условии, что проводка в автомобиле была подключена правильно и не подвергалась изменениям, это «безопасно», но есть вероятность, что вы перегорите предохранитель. Вы можете либо попробовать и посмотреть, либо попытаться получить данные о пиковой нагрузке (входе) инвертора, которая может быть значительно выше, чем эквивалент выходной мощности в 12 В, особенно если напряжение аккумулятора падает ниже 12 В во время работы инвертора. Большинство инверторов, предназначенных для подключения к существующей цепи прикуривателя, имеют достаточно низкий номинал, чтобы не приближаться к предельному значению и не перегорать.


  1. При правильно спроектированной схеме должно быть безопасно подключать устройство на 20 ампер к разъёму для прикуривателя. Предполагается, что предохранитель является самым слабым звеном в цепи, поэтому провода разъёма должны выдерживать нагрузку не менее 20 ампер.



    Это не значит, что всё получится, так как в этой цепи могут быть и другие элементы, потребляющие ток, поэтому предохранитель может перегореть, даже если вы не будете брать все 20 А из порта прикуривателя. Но я всё равно бы попробовал, тем более что в большинстве случаев вы не будете постоянно брать все 20 А из инвертора.


  1. Предохранитель рассчитан на всю цепь. В этой цепи могут быть и другие устройства, подключённые к предохранителю на 20 А.



    Кроме того, сечение проводов, используемых в цепи, является частью «безопасных» ограничений по силе тока (возможно, поэтому ваша розетка на 12 В имеет ограничение в 10 А), а предохранитель предназначен скорее для защиты от «скачков» тока, чем для постоянной нагрузки.



    Я бы придерживался рекомендации производителя о постоянной нагрузке в 120 Вт.


  1. @dlu: 20 А при напряжении 14 В — это 280 Вт, но 20 А при напряжении 11 В (например, в момент включения фар) — это всего 220 Вт, и если у вас нагрузка более 250 Вт, вы вполне можете пережечь предохранитель.
  1. Я дополню свой ответ новой информацией.
  1. Спасибо за ответ. Но если у меня будет инвертор мощностью 300 Вт и я подключу нагрузку мощностью 250 Вт, не сработает ли автомобильный предохранитель раньше, чем защита инвертора от перегрузки, с учётом приведённых выше цифр (и при условии 100-процентного КПД, что в реальности не так)?
  1. Я думаю, что прежде чем делать какие-либо окончательные выводы, было бы неплохо взглянуть на схему.
  1. Неудачное распределение мощности также может быть причиной того, что розетка на 120 Вт подключена к цепи на 240 Вт — на случай, если кто-то подключит инвертор, «рассчитанный» на 120 Вт, но способный кратковременно выдавать 240 Вт.
  1. Назначение предохранителя — ограничивать силу тока в проводе, чтобы предотвратить его перегрев. Это может привести к расплавлению изоляции или даже к возгоранию. Другие компоненты цепи также должны (должны быть) рассчитаны на такую же нагрузку. Например, розетка для дополнительных устройств также должна выдерживать нагрузку в 20 А. Суть в том, что ни один компонент цепи не должен выйти из строя до срабатывания предохранителя.



    Поскольку предохранители сконструированы таким образом, что они могут выдерживать небольшую перегрузку в течение длительного времени (часы или даже дни при нагрузке около 5 % или 10 %) и перегорают всё быстрее и быстрее по мере увеличения перегрузки, другие компоненты в цепи также должны быть подобраны с учётом этого. На графике внизу показана зависимость между перегрузкой и временем срабатывания (отключения) автомобильных пластинчатых предохранителей Littlefuse.



    Без схемы цепи, питающей розетку для аксессуаров, сложно сказать, основано ли это ограничение на избыточной осторожности или на других нагрузках в той же цепи, или, может быть, это просто бюрократическое ограничение. Если вы можете найти схему цепи, проверьте, есть ли в ней другие нагрузки. Если розетка является единственной нагрузкой в цепи или если другие нагрузки предсказуемы/контролируемы (возможно, она питает переднюю и заднюю розетки для аксессуаров), то, скорее всего, вам это сойдёт с рук. При выборе розетки следует учитывать, что она не должна «выбивать» — то есть не должна срабатывать из-за условий, при которых она «не должна» срабатывать. Примером может служить скачок напряжения, возникающий при подключении компьютерного блока питания.



    Одно из возможных объяснений такой оценки заключается в том, что Subaru придерживается консервативного подхода. Это неплохая позиция, поскольку инверторы обычно оцениваются по мощности, которую они могут выдавать, а не по мощности, которую они потребляют. Поскольку инвертор не может быть на 100 % эффективным, для получения 240 Вт на выходе ему потребуется более 240 Вт на входе. Сила тока, необходимая для работы инвертора, увеличивается по мере снижения входного напряжения, поэтому снижение мощности на выходе на 50 % обеспечивает некоторый запас.



    Ещё одним фактором, который может привести к занижению номинальных характеристик розетки, является желание обеспечить «запас прочности» на случай кратковременных пиковых нагрузок, таких как запуск двигателя и скачки напряжения в источниках питания.



    Я думаю, вы можете смело опробовать инвертор. Самое худшее, что может случиться, — это перегорит предохранитель. Если повезёт, предохранитель не будет обслуживать систему ABS (на самом деле я был бы удивлён, если бы это было так).



    Кривые зависимости силы тока от времени для малогабаритных предохранителей


  1. Судя по странице 505 руководства пользователя, на которое я ссылался выше, это просто центральная консоль, но, думаю, я не могу быть уверен, пока не найду схему подключения.
  1. Подключается ли этот предохранитель к чему-то ещё, кроме этой розетки? Может быть, ко второй розетке в багажнике?
  1. @R.. Вы правы в том, что в зависимости от напряжения аккумулятора мощность, которую вы получаете при заданном потреблении тока, будет меняться. Это означает, что работа инвертора будет менее предсказуемой при выключенном двигателе, а при работающем двигателе регулятор напряжения должен поддерживать входное напряжение относительно постоянным. Кроме того, помните, что предохранитель на самом деле не перегорит при силе тока 20 А (и схема будет рассчитана с учётом этого).
  1. @scuba, инвертор мощностью 300 Вт способен выдавать 300 Вт, но он не будет этого делать, если нагрузка не потребует этого. Нагрузка мощностью 250 Вт в цепи номинальным напряжением 12 В и силой тока 20 А может никогда не привести к перегоранию предохранителя (ножевые предохранители рассчитаны примерно на 50 % запаса). Кроме того, 20 А при рабочем напряжении около 14 В — это ближе к 280 Вт. Если это единственная нагрузка в цепи и вы понимаете принцип её работы, то, скорее всего, обнаружите, что она работает отлично.
  1. Если вы собираетесь приобрести собственный инвертор мощностью 300 Вт, вам нужно будет проложить подходящую проводку и установить соответствующий предохранитель. Существующая проводка в вашем автомобиле почти наверняка не рассчитана на такую нагрузку. Возможно, я что-то упускаю, но единственные автомобильные инверторы высокой мощности, которые я видел, поставляются с проводами очень малого сечения и зажимами для подключения к клеммам аккумулятора (или для самостоятельного подключения соответствующим образом), а не с разъёмами для прикуривателя.
  1. Показатели электрической мощности всегда расплывчаты. Иногда они суммируют все выходы, даже если физически невозможно использовать их все одновременно (они могут быть подключены к одной шине), иногда указывают максимальную нагрузку, а иногда — безопасную постоянную нагрузку. У устройства, на которое вы ссылаетесь, «номинальная» мощность составляет 300 Вт, «максимальная нагрузка» — 350 Вт, а «пиковая нагрузка» — 600 Вт. Он будет работать на мощности 300 Вт в течение всего дня, может кратковременно выдавать 350 Вт, а в течение коротких промежутков времени, вероятно, может выдавать до 600 Вт. Доверяйте наименьшему значению.
  1. Спасибо. Во втором абзаце есть смысл. Тогда, если я буду использовать нагрузку мощностью 120 Вт, у меня возникнет ещё один вопрос. Мощность 120 Вт относится к мощности, поступающей в розетку на 12 В и выходящей из неё, но из-за того, что КПД преобразователей и других компонентов инвертора, ссылка на который приведена выше, не достигает 100 %, мощность на входе инвертора (что действительно важно) может быть выше, чем на выходе (которую фактически видит моя нагрузка). Есть ли какое-то эмпирическое правило, которым я должен руководствоваться (возможно, стоит использовать только зарядное устройство для ноутбука мощностью 100 Вт, так как из-за потерь в эффективности аккумулятор будет потреблять 120 Вт)? Ещё раз спасибо.
Вы уже ответили на этот вопрос