Laidų storio skaičiavimas automobilyje: formulės ir pavyzdžiai

Laido skerspjūvio plotas apskaičiuojamas pagal formulę S = (ρ × I × L × 2) ÷ ΔU, kur ρ yra vario specifinė varža 0,0175 Ω·mm²/m, I – srovės stiprumas amperais, L – laido ilgis metrais viena kryptimi, o ΔU – leistinas įtampos kritimas voltais. Dauginimas iš 2 reikalingas, nes skaičiuojamas pilnas elektros grandinės kelias.

12V sistemose rekomenduojamas įtampos kritimas priklauso nuo sistemos tipo: kritinėms sistemoms (stabdžiai, vairas) – 2% arba 0,24V, apšvietimo sistemoms – 3% arba 0,36V, standartinėms sistemoms – 5% arba 0,6V, o starterio grandinei leidžiama iki 10% arba 1,2V. 24V sistemose leistinas didesnis kritimas – 5-8%.

Jei LED žibintai vartoja 5A srovę ir yra 3 metrų atstumu nuo akumuliatoriaus, su 3% įtampos kritimu (0,36V), skaičiuojama: S = (0,0175 × 5 × 3 × 2) ÷ 0,36 = 1,46 mm². Praktiškai reikia naudoti standartinį 1,5 mm² arba 2 mm² laidą (16 AWG arba 14 AWG pagal amerikietišką sistemą).

Statistika rodo, kad 23% elektros instaliacijos gedimų automobiliuose įvyksta dėl netinkamai parinktų laidų storių, o 17% visų automobilių gaisrų prasideda būtent nuo perkaitusių laidų. Netinkamai parinkti laidai gali perkaisti net 150-200°C temperatūra, kai normali darbinė temperatūra neturėtų viršyti 60-80°C, sukeliant gaisro pavojų ir komponentų gedimus.

Elektrinei gervei, vartojančiai 200A pikinės srovės, teoriškai reikia 14,58 mm² laido, tačiau praktiškai Lietuvoje rekomenduojama naudoti 35 mm² arba 50 mm² (2 AWG arba 0 AWG) laidus. Tai būtina dėl perkrovos situacijų ir saugumo atsargos koeficiento, nes pikiniai srovės šuoliai gali būti 50-100% didesni nei nominali srovė.

40A srovę vartojančiam garso stiprintuvui, esančiam 4 metrų atstumu nuo akumuliatoriaus, su 5% įtampos kritimu (0,6V), reikalingas laidas: S = (0,0175 × 40 × 4 × 2) ÷ 0,6 = 9,33 mm². Praktiškai reikia naudoti standartinį 10 mm² laidą pagal metrinę sistemą arba 8 AWG pagal amerikietišką skalę.

92% automobilių elektros instaliacijos specialistų Europoje (įskaitant Lietuvą) naudoja metrinę sistemą (mm²), o Šiaurės Amerikoje 85% specialistų naudoja AWG sistemą. AWG skaičiai yra atvirkštiniai laidų storiui – kuo mažesnis AWG numeris, tuo storesnis laidas (pvz., 0 AWG yra storesnis nei 2 AWG). Konvertuojant naudojama formulė: mm² ≈ 0.013×(36-AWG)².

Variklio skyriuje temperatūra siekia 80-100°C, o išmetimo sistemos aplinkoje – net 150-200°C. Vario laidininkų varža didėja apie 0,4% kiekvienam laipsnio Celsijaus temperatūros padidėjimui, todėl prie 100°C laido varža bus apie 1,32 karto didesnė nei prie 20°C. Dėl to rekomenduojama rinktis 20-30% storesnį laidą nei apskaičiuota standartinėmis sąlygomis, taikant saugumo koeficientą 1,3-1,5.

Starterio grandinėje naudojami 35 mm² (2 AWG) arba storesni laidai, nes srovės stiprumas gali siekti 200-300A. Šiai sistemai leidžiamas didesnis įtampos kritimas – 10% arba 1,2V 12V sistemoje. Profesionalai rekomenduoja 78% automobilių naudoti vario laidus dėl geresnio laidumo, palyginti su aliuminio ir vario lydiniais.

Automobilių salono temperatūra paprastai neviršija 60-70°C net karštu vasaros metu, todėl nereikia papildomo temperatūrinio koregavimo koeficiento. Tačiau jei laidai montuojami grupėmis loveliuose ar kanaluose, reikia rinktis didesnį skerspjūvį, nes sumažėja šilumos išsklaidymas ir reikalingas saugumo koeficientas bent 1,3 karto.

Prietaisų skydeliui ir mažoms apkrovoms naudojami 0,75 mm² (18 AWG) laidai, atlaikantys 7,5-14A srovę. Signalizacijos ir valdymo grandinėms pakanka 0,5 mm² (20 AWG) laidų, kurie atlaiko 5-11A srovę. Posūkių žibintams ir stop signalams rekomenduojama 1,5 mm² (16 AWG), atlaikantys 10-18A apkrovas.

Taip, laido ilgis tiesiogiai įtakoja įtampos kritimą – kuo trumpesnis atstumas, tuo mažesnis reikalingas skerspjūvis. Pavyzdžiui, 2 metrų atstumui elektrinei gervei teoriškai reikia 14,58 mm², tačiau praktiškai vis tiek rekomenduojama naudoti storesnius laidus (35-50 mm²) dėl perkrovos situacijų ir saugumo reikalavimų.