_01.jpg/1280px-Dymond_Mini_duo_USB_car_charger,_Oude_Pekela_(2019)_01.jpg)
Автомобильная вспомогательная розетка (также известная как автомобильный прикуриватель или вспомогательная розетка [1] ) в автомобиле изначально предназначалась для питания прикуривателя с электрическим подогревом [1] , но стала де-факто стандартным разъемом постоянного тока для подачи электроэнергии на портативные аксессуары, используемые в автомобиле или рядом с ним, непосредственно от электрической системы автомобиля. К ним относятся зарядные устройства для мобильных телефонов , охлаждающие вентиляторы , портативные холодильники , электрические воздушные насосы и инверторы . [1]
В большинстве автомобилей имеется хотя бы одна автомобильная розетка. Некоторые автомобили могут иметь больше розеток: обычно одна для передних пассажиров, одна для задних пассажиров и одна для багажника.
Напряжение в розетке обычно составляет около 12 В постоянного тока и может повышаться от 13,5 до 15 В во время работы двигателя.
Силовая цепь 12 В защищена автомобильным предохранителем , часто рассчитанным на ток от 10 до 20 ампер, который обеспечивает мощность от 120 до 240 Вт. Крупные бытовые приборы, такие как фены или тостеры, потребляют слишком много энергии, чтобы ее можно было питать от вспомогательной розетки. При прямом подключении, а не через зажигание, разряженный автомобильный аккумулятор можно заряжать через розетку от внешнего источника питания, что более удобно, хотя и медленнее, чем ток, поддерживаемый электрическими зажимами на автомобильном аккумуляторе. [2]
Электрическая прикуриватель была изобретена и запатентована в начале 1880-х годов швейцарско-австрийским изобретателем Фридрихом Вильгельмом Шиндлером . [3] В 1890-х годах эти инструменты продавались как электрические зажигалки для сигар ( Cigarrenanzünder ), а позже как Zigarrenanzünder в крупных складских каталогах Германии. [ нужна цитата ] До Великой депрессии сигареты обогнали по продажам сигары, и они стали более известны как «зажигалки», хотя их диаметр оставался стандартным сигарой 21 миллиметр (0,83 дюйма) или калибром 52 кольца . .
В 1921 году Моррису был выдан патент США № 1376154 на так называемую «беспроводную» или «беспроводную» зажигалку со съемным элементом. Воспламенитель нагревался в патроне, а затем через соответствующий интервал времени вручную извлекался для использования. [4]
В США зажигалки начали появляться в 1925-1926 годах в некоторых моделях. К 1950-м годам они были стандартной функцией. [5]
В 1928 году компания Connecticut Automotive Specialty Company (Casco) в Бриджпорте запатентовала свою версию автомобильного прикуривателя, в которой использовался шнур и катушка. [6] В катушечных зажигалках воспламенитель соединялся с источником тока кабелем, намотанным на пружинный барабан, так что воспламенитель и кабель можно было вынуть из розетки и использовать для прикуривания сигары. или сигарета. Когда съемную вилку вернули в розетку, провода снова в нее вмотались. Цепь замыкалась либо нажатием кнопки, либо выниманием воспламенителя из гнезда. [4]
Современная «автоматическая» съемная автомобильная зажигалка V-Coil была разработана компанией Casco в 1956 году, [6] на которую она получила патент США 2,959,664 , выданный в 1960 году.
Розетки и ответные вилки определены в спецификации ANSI/SAE J563 [7] . В системах на 12 В центральный контакт является положительной клеммой, а корпус — отрицательной клеммой. Большинство автомобилей подключают отрицательную клемму к раме автомобиля (отрицательное заземление).
Автомобильные разъемы на 12 В изготовлены в соответствии со стандартом безопасности Underwriters Laboratories . UL2089 был разработан для удовлетворения требований к портативным адаптерам с номиналом 24 В постоянного тока или менее, которые предназначены для питания от электрической системы автомобиля с батарейным питанием. Продукты, на которые распространяется действие стандарта, включают в себя шнуры вилки, которые подходят к стандартной сигаретной розетке в автомобилях.
Вилки часто включают в себя контрольный светодиодный индикатор, указывающий на подключение электропитания. Опционально вилка может быть оснащена внутренним предохранителем для электробезопасности, обычно рассчитанным на ток 10 ампер или менее. [ нужна ссылка ] В некоторых конструкциях кончик вилки можно отвинтить, чтобы обнажить цилиндрический стеклянный предохранитель; в других вариантах может использоваться пластинчатый предохранитель, вставленный в боковую или заднюю часть вилки.
Зажигалка представляет собой металлический или пластиковый цилиндр, содержащий тонкую плоскую катушку из металлической полосы нихрома , через которую проходит большой ток (≈10 ампер ) при активации устройства, обычно путем нажатия его в розетку, как если бы это была кнопка . При нажатии зажигалка удерживается под действием пружины зажимом, прикрепленным к биметаллической полосе . [8] Через несколько секунд нагревательный элемент накаляется оранжевым цветом, в результате чего биметаллическая полоса изгибается и освобождает механизм. Ручка выдвигается, избавляя пользователя от необходимости рассчитывать время нагрева. Если затем быстро вынуть зажигалку из розетки, можно зажечь сигарету, сигару или трут .
Общей чертой итальянских автомобилей 1960-1970-х годов, таких как Alfa Romeo и Ferrari, является прикуриватель Brico Pram, который отличается от обычных конструкций тем, что зажигалка не выдвигается, чтобы ее можно было снять, чтобы зажечь сигарету, хотя визуально напоминает традиционный дизайн. Вместо этого в центре зажигалки имеется сужающееся отверстие, позволяющее пользователю вставлять сигарету до тех пор, пока она не коснется нагревательного элемента, затем край ручки нажимается вниз, чтобы активировать зажигалку, затем нагревательный элемент зажигает сигарету и размыкает цепь. со звуковым сигналом при достижении желаемой температуры, как в обычной зажигалке. Преимущество такой конструкции в безопасности: раскаленный нагревательный элемент невозможно случайно уронить на колени пассажира. Тем не менее, это лишает возможности вынимать зажигалку, чтобы использовать розетку в качестве розетки, а также не позволяет зажигать сигары, поскольку отверстие недостаточно велико.
В новых автомобилях розетка оснащена пластиковой крышкой без нагревательного элемента прикуривателя. [9] Однако розетка была перепрофилирована и продолжает использоваться для питания бытовой электроники в транспортных средствах. [10] Часто для удобства транспортное средство может иметь несколько розеток, некоторые из которых расположены в задней части автомобиля или даже в грузовом отсеке, для питания портативных устройств. К этим розеткам обычно прикреплена пластиковая крышка, и они обычно маркируются как предназначенные только для постоянного тока, поскольку они не предназначены для выдерживания тепла, выделяемого электрическим прикуривателем.
Использование розеток прикуривателя для подачи питания 12 В постоянного тока является примером обратной совместимости со стандартом де-факто . В качестве разъема питания розетка для прикуривателя больше, сложнее в использовании и менее надежна, чем другие разъемы постоянного тока . Розетки для прикуривателей широко используются во многих транспортных средствах и некоторых лодках. Переносные розетки для прикуривателей, прикрепленные к кабелям, и зажимы типа «крокодил» для подключения непосредственно к автомобильным аккумуляторам доступны для временного использования. В новых автомобилях также могут быть предусмотрены один или несколько разъемов USB . Кроме того, в новых автомобилях выходная мощность прикуривателя настолько надежна, что позволяет заряжать ноутбуки без каких-либо проблем с напряжением.
Стандартизированные автомобильные вилки постоянного тока на 12 В определены в США стандартом UL 2089 в отношении адаптеров автомобильных аккумуляторов. Настоящий стандарт распространяется на вилки и комплекты шнуров, которые вставляются в розетки прикуривателя. В Европе вилки и розетки на 12 В не регулируются особым образом и не требуют одобрения знака CE . [ нужна цитата ]
Штекерная вилка иногда используется для подачи питания в автомобиль для подзарядки аккумулятора, поскольку обычно он не имеет регулирующей схемы между розеткой и автомобильным аккумулятором. Например, портативные устройства для обслуживания солнечных батарей обычно подключаются к аккумулятору автомобиля таким образом. Зарядные устройства также иногда подключаются таким образом, что устраняет необходимость оставлять капот автомобиля открытым, а также исключает возможность обратной полярности. В настоящее время большинство автомобилей имеют систему отрицательного заземления аккумуляторной батареи и, следовательно, имеют положительное распределение мощности +12 В. В таком случае центральный контакт вилки/розетки будет иметь напряжение +12 В постоянного тока, а внешний корпус – 0 В. Хотя полярность не является проблемой для прикуривателя, разумно проверить правильность соблюдения полярности при подключении других аксессуаров.
В некоторых моделях розетка прикуривателя не получает питание, когда ключ зажигания вынут, и зарядка невозможна, хотя модификация блока предохранителей может позволить разблокировать непрерывную выходную мощность, установив параллельную цепь от гнезда предохранителя с постоянным питанием через " соединительный разъем. [11]
Поскольку гнездо прикуривателя изначально предназначалось только для обогрева прикуривателя, использование этих гнезд в качестве обычных разъемов питания может привести к множеству проблем. Помимо проблем с частично совместимыми физическими размерами, вилки могут выскакивать из розетки при нормальных условиях вождения из-за плохой фиксации. Также поступали сообщения о расплавлении кончиков свечей из-за плохого контакта и выделения тепла из-за омического сопротивления .
Вторая проблема заключается в том, что номинальная мощность «двенадцативольт» в автомобилях сильно колеблется. Розетка подключается непосредственно к электросистеме автомобиля. Фактическое напряжение, соответствующее напряжению автомобильного аккумулятора, будет составлять примерно 12,5 В в режиме ожидания (меньше в холодных условиях), примерно 14,5 В при работе двигателя и генератора переменного тока (больше в холодном состоянии) и может кратковременно упасть до 5–6 Вольт при запуске двигателя из-за высокого временного потребления тока аккумуляторной батареи. [12] При использовании преобразователи постоянного тока в постоянный обычно компенсируют небольшие колебания, но надежное питание может быть невозможно без независимого источника бесперебойного питания с батарейным питанием .
Редко, более экстремальные случаи колебаний напряжения могут возникнуть, когда автомобильный аккумулятор отсоединен во время работы двигателя или когда автомобиль запускается от внешнего источника . Когда аккумулятор отсоединяется во время работы двигателя, его эффект сглаживания напряжения (аналогично конденсаторам ) недоступен, а переходный процесс сброса нагрузки может создавать очень высокие напряжения, поскольку встроенный регулятор напряжения контролирует ток возбуждения генератора переменного тока для зарядки автомобиля. аккумулятор, и хотя он будет пытаться уменьшить ток возбуждения, чтобы сохранить постоянное выходное напряжение, обмотка возбуждения обладает высокой индуктивностью, и установка нового значения тока занимает несколько сотен миллисекунд, в течение которых выходное напряжение генератора превысит заданное значение. Переходный процесс сброса нагрузки также может вывести из строя диоды генератора переменного тока из-за превышения их напряжения пробоя. Автомобиль, получивший старт от грузовика, может быть подключен к электрической системе с напряжением 24 В, используемой в некоторых транспортных средствах. [13] Кроме того, некоторые водители эвакуаторов в холодном климате используют «двойной запуск от аккумулятора». [14]
Оборудование, предназначенное для питания от розетки, должно учитывать прерывистый контакт и напряжения, выходящие за пределы номинальных 12 В постоянного тока , например, максимальное напряжение 9–16 В непрерывно или максимальное напряжение 20 В в течение 1 часа , 24 В в течение 1 минуты . и 40 В длительностью 400 мс . [15] Пример допуска на номинальные характеристики защитных компонентов: от +50 до –60 В постоянного тока . [16] Прочное оборудование должно выдерживать температуру от –40 до +85 °C (от –40 до 185 °F), а также возможную высокую влажность и конденсацию воды. [15]
Максимальное рабочее напряжение для систем 14 В указано на уровне 24 В, что соответствует условиям запуска от двойной батареи.
Еще одним устойчивым состоянием
OV
является запуск от двойного аккумулятора, который происходит при
буксировке
или другой обслуживающий персонал использует напряжение 24 В, чтобы завести неисправный автомобиль или иным образом зарядить разряженную батарею.
Типичное требование
OEM-
испытания для этого условия составляет около 24 В в течение двух минут.
Некоторые системы, связанные с безопасностью и управлением двигателем, должны работать в таких условиях.
