w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 7 - 8 / 2 0 0 5

o s p r z ę t e l e k t r o i n s t a l a c y j n y

samochodowe

złącza elektryczne

P

odstawową funkcją elementów
łączących, rozdzielczych i zabez-

pieczających samochodowej instala-
cji elektrycznej jest skuteczne łącze-
nie poszczególnych gałęzi obwodów
w celu zapewnienia przepływu prą-
du o wymaganym natężeniu. Z tego
względu urządzenia te określa się
często mianem łączników. Do grupy
łączników zalicza się: złącza stałe
i ruchome, bezpieczniki, odłączniki,
wyłączniki, załączniki, przełączniki,
styczniki i przyciski. Łączenia prze-
wodów samochodowej instalacji
elektrycznej dokonuje się zwykle za
pomocą złączy typu śrubowego lub
wtyczkowego. Złącza śrubowe stoso-
wane są w przypadkach, gdy koniecz-
na jest duża niezawodność połącze-
nia, między innymi ze względu na
znaczne natężenie prądu płynącego
w gałęzi obwodu. Tego rodzaju połą-
czenia wymagają zakończenia prze-
wodu końcówką typu oczkowego lub
widełkowego oraz niejednokrotnie
zastosowania dodatkowych środków
zabezpieczających przed przypadko-
wym odkręceniem nakrętki. Spośród
obwodów łączonych w ten sposób

w pierwszym rzędzie należy wymie-
nić: obwód elektryczny rozrusznika
oraz obwód ładowania akumulatora.
Kilka przykładów typowych końcó-
wek do połączeń śrubowych przed-
stawiono na

fotografii 1.

Zakończenia oczkowe i widełko-

we produkowane są w kilku odmia-
nach, w zależności od pola przekro-
ju poprzecznego przewodu – od 0,5
do 6 mm

2

. Spotykane są również

końcówki z izolowanym miejscem
przyłączenia przewodu, co jest szcze-
gólnie użyteczne w przypadku sąsia-
dujących ze sobą przewodów należą-
cych do kilku różnych obwodów.

Drugą grupę stanowią złącza

wtyczkowe, zwane niekiedy ko-
nektorowymi. Ich podstawową za-
letą jest niewielka wrażliwość na
wpływ drgań mechanicznych oraz
możliwość łatwego łączenia i roz-
łączania przewodów. W większości
przypadków nie jest przy tym ko-
nieczne stosowanie dodatkowych
narzędzi. Złącza wtyczkowe dzie-
li się na płaskie i okrągłe. Umożli-
wiają one zestawienie połączenia
za pomocą pary końcówek – płaskiej
i nasadowej (tzw. końcówki męskie
i żeńskie). W zależności od sposobu
montażu stosuje się różne odmia-

ny końcówek złącz płaskich i okrą-
głych

(fot. 2).

Poza końcówkami zaciskany-

mi na przewodach (przekrój od 0,5
do 6 mm

2

) stosowane są również wi-

doczne na

fotografii 2 zaciski konek-

torowe lutowane wprost na płytkach
montażowych. Końcówki konektoro-
we wytwarzane są najczęściej z mo-
siądzu półtwardego. Rzadziej spoty-
ka się tego typu elementy wykona-
ne ze stali nierdzewnej lub innych

materiałów. W niektórych warszta-
tach zajmujących się instalowaniem
samochodowych urządzeń elektro-
nicznych popularne jest stosowanie
tzw. szybkozłącz elektrotechnicz-
nych

(fot. 2). Użycie tego rodzaju

elementów przyspiesza montaż po-
zwalając na dołączanie kolejnych od-
biorników bez konieczności odłącza-
nia przewodu, zdejmowania izolacji,
lutowania, zaciskania końcówek itp.
Jednak w praktyce złącza te charak-

Atrakcyjny wygląd deski rozdzielczej, kolorowe kontrolki, wskaźniki i podświetlane wy-

łączniki nie zawsze pozwalają wyobrazić sobie starannie ukryte przez stylistów wnętrze,

na które składa się duża liczba różnego typu urządzeń elektrycznych i elektronicznych

oraz sieć ich połączeń. Od ich działania zależy nie tylko komfort podróży, lecz rów-

nież bezpieczeństwo kierowcy i pasażerów. Przedmiotem artykułu jest przegląd stoso-

wanych obecnie złącz elektrycznych oraz elementów aparatury zabezpieczającej samo-

chodowej instalacji elektrycznej, które znajdują zastosowanie w pojazdach produkowa-

nych seryjnie.

63

o s p r z ę t e l e k t r o i n s t a l a c y j n y

elementy aparatury łączeniowej,

rozdzielczej i zabezpieczającej

samochodowej instalacji

elektrycznej

dr inż. Bernard Fryśkowski – Politechnika Warszawska

Szanowni Państwo

Firma Merten, producent wysokiej klasy
osprzętu elektroinstalacyjnego oraz Systemu
Inteligentnego Sterowania Budynkiem
INSTABUS EIB, zaprasza do odwiedzenia
swoich stoisk na targach ENERGETAB
w Bielsku−Białej w dniach 13−15.09.2005,
pawilon Z, oraz Światło i Elektrotechnika
w Warszawie w dniach 29.09−1.10.2005,
hala nr 3.

Merten Polska Sp. z o.o.

ul. Czapli 37 02−781 Warszawa Tel. [phone] Fax [phone]

reklama

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 7 - 8 / 2 0 0 5

o s p r z ę t e l e k t r o i n s t a l a c y j n y

teryzują się wrażliwością na wpływ
czynników zewnętrznych i nie gwa-
rantują pewnego połączenia prze-
wodów, co ma znaczenie szczegól-
nie w przypadku samochodowych
urządzeń alarmowych. Z tego wzglę-
du przydatność szybkozłącz w tech-
nice motoryzacyjnej bywa niejedno-
krotnie kwestionowana [1].

Aby uniknąć zwarć, końcówki

konektorowe przewodów umiesz-
cza się w obudowach izolowanych
pojedynczych lub wielokrotnych.
Obudowy wielokrotne pozwalają
na grupowanie kilku złącz konek-
torowych przewodów stanowią-
cych najczęściej pojedynczą wiąz-
kę. W przypadku łączenia elemen-
tów umiejscowionych na bloku sil-
nika, a więc szczególnie narażonych
na wpływ drgań, stosowane są złą-
cza z dodatkową blokadą (np. złą-
cze cewki wtryskiwacza) oraz złącza
z tłumikiem drgań (np. złącze czuj-
nika temperatury silnika). Niektó-
re typy złącz wyposażone są w spe-
cjalne zatrzaski umożliwiające wie-

lokrotne łączenie i rozłączanie bez
pogorszenia parametrów połącze-
nia. Cecha ta jest wykorzystywana
między innymi w przypadku in-
stalowania radioodbiorników sa-
mochodowych przy użyciu elemen-
tów zwanych popularnie złączami
typu ISO.

zabezpieczenia

nadprądowe

Samochodowe maszyny i apara-

ty elektryczne należą do grupy tych
urządzeń, które ze względu na pra-
cę w bardzo trudnych warunkach
są w szczególny sposób narażone
na przepływ prądu o zbyt wysokim
natężeniu. Pod wpływem czynni-
ków zewnętrznych oraz drgań me-
chanicznych pojawienie się nad-
miernego prądu w ich obwodach
może wynikać z różnych przyczyn,
wśród których wymienia się najczę-
ściej uszkodzenie izolacji oraz prze-
ciążenie. Biorąc pod uwagę obecność
substancji łatwopalnych konieczne
jest takie rozmieszczenie i zabezpie-
czenie przewodów, aby już na etapie
projektowania ograniczyć do mini-
mum możliwość powstania pożaru.
Powszechnie stosowanym elemen-
tem zabezpieczającym przed przepły-
wem nadmiernego prądu w obwo-
dach samochodowej instalacji elek-
trycznej jest bezpiecznik z wkładką
topikową. Według norm [2, 3, 4, 5]
do najistotniejszych parametrów sa-
mochodowych wkładek bezpieczni-
kowych zalicza się: wartość znamio-
nowego prądu wyłączenia I

n

, maksy-

malne napięcie robocze, maksymal-
ny dopuszczalny spadek napięcia na

zaciskach, przeciążalność oraz rezy-
stancję po przepaleniu. Znamiono-
wy prąd wyłączenia bezpieczników
samochodowych określają zawarte
w normach szeregi wartości. Mak-
symalne stałe napięcie robocze, przy
którym zapewnione jest właściwe
działanie bezpiecznika samochodo-
wego, nie przekracza 32 V, a maksy-
malny dopuszczalny spadek napięcia
na zaciskach wkładki powinien wa-
hać się w granicach od 95 do 200 mV,
w zależności od wartości prądu zna-
mionowego. Przeciążalność rozumia-
na jest jako czas bezawaryjnej pra-
cy bezpiecznika przy prądzie rów-
nym 1,1⋅I

n

i powinna wynosić przy-

najmniej 100 godzin. Element topi-
kowy nie powinien ulec stopieniu
w ciągu przynajmniej 30 minut, jeże-
li wartość prądu płynącego w zabez-
pieczanym obwodzie wynosi 1,5⋅I

n

.

Przerwanie obwodu powinno na-

stąpić nie później niż po 10 sekun-
dach, jeżeli natężenie prądu osiągnę-
ło wartość 3⋅I

n

. Rezystancja po prze-

paleniu jest równa oporowi zmierzo-
nemu na zaciskach wkładki po za-
działaniu bezpiecznika, przy zasi-
laniu napięciem pięćset razy wyż-
szym niż napięcie robocze, w tem-
peraturze 23±5°C. Wartość tej rezy-
stancji nie powinna być mniejsza niż
1 MΩ. Charakterystykę zależności
czasu zwłoki od krotności prądu zna-
mionowego wkładki topikowej bez-
piecznika samochodowego przedsta-
wia

rysunek 1.

Prąd znamionowy wkładki to-

pikowej dobiera się w taki sposób,
aby charakterystyka cieplna zabez-
pieczanego urządzenia leżała nieco
powyżej krzywej wyznaczonej dla
bezpiecznika. Pozwala to wykorzy-
stać możliwość krótkotrwałej pracy
przy przepływie prądu większego

Fot. 3 Cylindryczne wkładki bezpiecznikowe

Fot. 4 Wkładki bezpiecznikowe płytkowe. Od lewej: minival, unival, maxival

Fot. 1 Końcówki przewodów przeznaczonych do połączeń

śrubowych

Fot. 2 Elementy wtyczkowe. Od lewej: końcówki płaskie

przewodów, końcówki okrągłe, szybkozłącze

64

reklama

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 7 - 8 / 2 0 0 5

niż znamionowy, bez ryzyka uszko-
dzenia odbiornika. Metody badań
oraz szczegóły dotyczące warunków
pracy bezpieczników samochodo-
wych podano w [5].

Wkładki topikowe można ogólnie

podzielić na cylindryczne i płytko-
we. Na rynku motoryzacyjnym jako
pierwsze pojawiły się wkładki cy-
lindryczne. W praktyce stosuje się
kilka typów elementów cylindrycz-
nych, spośród których najczęściej
spotykane są przedstawione na

fo-

tografii 3.

Wśród wkładek cylindrycznych

można wyróżnić elementy z trzon-
kiem plastikowym lub ceramicznym
oraz wykonane w obudowie szklanej.
Wkładki z trzonkiem plastikowym
lub ceramicznym spotykane są naj-
częściej w skrzynkach bezpieczniko-
wych samochodów wyprodukowa-
nych w Europie. Elementy w obudo-
wie szklanej – w samochodach pro-
dukcji japońskiej. Wartość prądu zna-
mionowego bezpiecznika podawana
jest z reguły w postaci liczbowej na
trzonku wkładki. Aby ułatwić odczy-

tywanie tego parametru, producenci
elementów plastikowych wprowadzi-
li dodatkowe oznaczenie w postaci
kolorowych trzonków. Należy jednak
zwrócić uwagę na brak jednolitego
kodu oznaczeń, który pozwoliłby na
bezbłędną identyfikację wkładek cy-
lindrycznych różnych producentów.
Przykład: wkładka bezpiecznikowa
I

n

=16 A; pojazdy włoskie – kolor zie-

lony (FIAT 9.91806), pojazdy francu-
skie – kolor żółty (B.N.A. 709), pojaz-
dy niemieckie – kolor czerwony (DIN
72581). Znaczenie kolorów trzonków

wkładek cylindrycznych produkowa-
nych w Polsce określa norma [5].

W drugiej połowie lat siedemdzie-

siątych pojawiły się pierwsze bez-
pieczniki samochodowe z wkładką
płytkową.

Fotografia 4 przedstawia

trzy rodzaje wkładek płytkowych:
minival, unival (do 30 A) i maxival
(do 100 A).

W przeciwieństwie do wkładek cy-

lindrycznych z trzonkiem plastiko-
wym elementy płytkowe mają drut
topikowy ukryty w obudowie. Na ze-
wnątrz wyprowadzone są jedynie za-
ciski montażowe oraz jeden lub dwa
punkty pozwalające na podłącze-
nie multimetru w celu sprawdzenia
wkładki bez konieczności wyjmowa-
nia jej z oprawy. Sposób wykonania
i łączenia elementów płytkowych
pozwala ograniczyć wpływ wyso-
kiej temperatury na zmianę kształtu
wkładki. Efekt ten dawał znać o so-
bie w przypadku bezpieczników cy-
lindrycznych, kiedy rezystancja na
złączu zacisk oprawy – wkładka po-
wodowała niekiedy silne nagrzewa-

Fot. 5 Nowoczesna samochodowa skrzynka bezpiecznikowa

(Peugeot 307 SW)

Fot. 6 Skrzynka bezpiecznikowa obwodów silnoprądowych

(Alfa Romeo 156 GTA)

65

reklama

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 7 - 8 / 2 0 0 5

o s p r z ę t e l e k t r o i n s t a l a c y j n y

nie trzonka, jego nadtopienie i w re-
zultacie niepożądane rozłączanie ob-
wodu. Rozwiązaniem tego problemu
było zastosowanie droższych wkła-
dek z trzonkiem ceramicznym. Ko-
lejną zaletą bezpieczników płytko-
wych jest sposób mocowania ele-
mentu topikowego. Szerokość koń-
cówek wkładki unival została tak do-
brana, aby było możliwe połączenie
ich w oprawie za pomocą płaskich
końcówek konektorowych. Niektó-
re oprawy bezpieczników minival
skonstruowane są w sposób pozwa-
lający na łatwe łączenie kilku opraw

Rys. 1 Zależność czasu zwłoki t od krotności prądu znamionowego I

n

samochodo-

wej wkładki topikowej [6]

66

w jednolite bloki. Jest to dobre roz-
wiązanie, gdyż z reguły nie jest wte-
dy konieczne instalowanie osobnej
skrzynki bezpiecznikowej.

Rosnąca liczba samochodowych

urządzeń elektrycznych o mocy
przekraczającej kilkaset watów wy-
maga niejednokrotnie zastosowa-
nia specjalnego rodzaju bezpieczni-
ków. W przypadku konieczności za-
bezpieczenia obwodów, w których
natężenie prądu przekracza 40 A
(np. ABS) i sięga 250 A, wykorzysty-
wane są bezpieczniki typu midival
(do 125 A), megaval (do 250 A) lub ja-

pval (do 100 A)

(rys. 2). Ze względu

na znaczny prąd płynący w zabezpie-
czanym obwodzie, bezpieczniki te łą-
czy się śrubowo, aby wykluczyć moż-
liwość nawet chwilowego rozłącze-
nia. Elementy te stanowią nowość
w porównaniu z dotychczas stoso-
wanymi bezpiecznikami taśmowy-
mi, wykonywanymi w postaci pa-
sków blachy o różnej grubości.

Dzięki modyfikacji konstrukcji

wkładek zmianie uległa budowa
samochodowych opraw i skrzynek
bezpiecznikowych. Skrzynki przy-
stosowane do wkładek cylindrycz-
nych, dobrze znane wszystkim po-
siadaczom starszych samochodów
produkcji polskiej, opisuje obowią-
zująca od ponad dwudziestu lat nor-
ma [7]. Skuteczność działania bez-
pieczników cylindrycznych zależa-
ła w tym przypadku od sprężysto-
ści zacisków mocujących wkładkę.
Niska jakość używanych materia-
łów była niejednokrotnie przyczy-
ną wypadania wkładek i rozłącza-
nia lub powstawania zwarć między
obwodami. Przykład skrzynki bez-
piecznikowej nowego typu przed-
stawia

fotografia 5.

Na zdjęciu widoczne są bezpiecz-

niki różnego typu umieszczone obok
siebie w jednej skrzynce. W przeci-
wieństwie do większości wcześniej-
szych konstrukcji jest to obecnie czę-
sto spotykane rozwiązanie. W dużej
części produkowanych w ostatnich la-
tach pojazdów skrzynka bezpieczni-
kowa pełni dodatkowo rolę skrzynki
przekaźnikowej, co w wielu wypad-

kach upraszcza konstrukcję i ułatwia
odszukiwanie usterek. W niektórych
samochodach instalowane są osobne
skrzynki bezpiecznikowe dla obwo-
dów dużej mocy.

Fotografia 6 przed-

stawia tego rodzaju skrzynkę z bez-
piecznikami typu midival. Widocz-
ne na zdjęciu elementy stanowią za-
bezpieczenia obwodów: zapłonowe-
go, ABS i wentylatorów. Charaktery-
styczną cechą jest umiejscowienie
skrzynki bezpiecznikowej w bliskim
sąsiedztwie akumulatora. Takie po-
łożenie nie tylko ułatwia lokalizację
zabezpieczeń i wymianę przepalone-
go elementu, lecz również ogranicza
możliwość wystąpienia przypadkowe-
go zwarcia w niechronionej części ob-
wodu, którą stanowi przewód łączący
bezpiecznik ze źródłem zasilania.

Podstawową wadą topikowych wkła-

dek bezpiecznikowych jest konieczność
wymiany przepalonego elementu po
każdym zadziałaniu bezpiecznika. Kie-
rowca lub elektryk samochodowy powi-
nien więc dysponować odpowiednim
zapasem różnych wkładek i, co najważ-
niejsze, znać w takim stopniu topolo-
gię sieci elektrycznej pojazdu, aby w ra-
zie potrzeby usunąć przyczynę uster-
ki i wymienić odpowiedni element za-
bezpieczający. Wymiary wkładek cylin-
drycznych i płytkowych są znormali-
zowane bez względu na wartość prą-
du znamionowego. Wiąże się to z ko-
lejnym niebezpieczeństwem – możli-
wością zastąpienia przepalonej wkładki
elementem o niewłaściwej wartości pa-
rametru I

n

. Innym problemem jest nie

zawsze odpowiednia jakość i wytrzy-

reklama

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 7 - 8 / 2 0 0 5

67

Rys. 2 Bezpieczniki samochodowe: a) midival, b) megaval, c) japval

małość zacisków opraw bezpieczniko-
wych. Luźne złącza bywają często przy-
czyną iskrzenia i nagrzewania elemen-
tów topikowych. Zjawiska te mogą pro-
wadzić do przerwania ciągłości obwo-
du, a w niektórych przypadkach nawet
do uszkodzenia zabezpieczanego urzą-
dzenia. Lokalizacja tego rodzaju uster-
ki nie zawsze jest łatwa, jeżeli brak wi-
docznych śladów uszkodzenia wkładki
lub oprawy bezpiecznika. Oprócz bez-
pieczników topikowych stosowane są
w niektórych pojazdach bezpieczniki
bimetalowe. Pozwalają one na ponow-
ne włączenie prądu po ustaniu przyczy-
ny przeciążenia bez konieczności wy-
miany elementu zabezpieczającego. Po-
mimo swoich zalet bezpieczniki bime-
talowe nie zastąpiły na większą ska-
lę bezpieczników topikowych, przede
wszystkim ze względu na koszt wyko-
nania, większą wrażliwość na drga-
nia oraz możliwość wzrostu rezystan-
cji zestyków wskutek iskrzenia pod-
czas wielokrotnego rozłączania obwo-
du. Ostatnie z wymienionych zjawisk
może w skrajnym przypadku doprowa-
dzić do wzrostu temperatury złącza, ze-
spawania zestyków bezpiecznika i po-
zbawienia zabezpieczanego obwodu
ochrony przed przeciążeniem.

Biorąc pod uwagę poziom tech-

niczny stosowanych obecnie zabez-
pieczeń i analizując zapisy zawarte
w aktualnie obowiązujących normach
polskich oraz ISO trudno stwierdzić,
że problem zapewnienia niezawod-
nej ochrony samochodowej instalacji
elektrycznej przed przeciążeniem zo-
stał ostatecznie rozwiązany. Udosko-

nalenia wymaga zarówno konstrukcja
wkładki bezpiecznikowej, jak i opra-
wy, a także sposób podłączenia bez-
piecznika. W obecnej chwili nowo-
ścią w dziedzinie zabezpieczenia sa-
mochodowej instalacji elektrycznej
przed skutkami przeciążeń są polime-
rowe bezpieczniki PPTC, zwane nie-
kiedy „bezpiecznikami wielokrotne-
go użytku”, którym poświęcony zo-
stanie odrębny artykuł.

Serdecznie dziękujemy firmie

MTA za wyrażenie zgody na wyko-

rzystanie fragmentów dokumenta-

cji technicznej bezpieczników sa-

mochodowych.

literatura

1. H. Bauch, H. Schuller, Wie Sie

elektrisches Kfz-Zubehör au-
swählen und einbauen, Franzis
Verlag, Feldkirchen 1996.

2. ISO 8820-1:2002 Road vehicles –

Fuse-links – Part 1: Definitions
and general test requirements.

3. ISO 8820-2:1994 Road vehicles –

Blade-type electric fuse-links –
Part 2: Dimensions.

4. ISO 8820-3:2002 Road vehicles

– Fuse-links – Part 3: Fuse-links
with tabs (blade type).

5. PN-S 76082:1997 Bezpieczniki to-

pikowe cylindryczne.

6. MTA Auto Electric Systems, kata-

log wyrobów 2004.

7. PN-S 76081:1979 Wyposażenie

elektryczne pojazdów silniko-
wych – skrzynki bezpiecznikowe.