_01.jpg/1280px-Dymond_Mini_duo_USB_car_charger,_Oude_Pekela_(2019)_01.jpg)
Автомобильная вспомогательная розетка питания (также известная как автомобильный прикуриватель или вспомогательная розетка питания [1] ) в автомобиле изначально была разработана для питания электрического прикуривателя [ 1] , но стала фактически стандартным разъемом постоянного тока для подачи электроэнергии на портативные аксессуары, используемые в автомобиле или рядом с ним, непосредственно от электрической системы транспортного средства. К ним относятся зарядные устройства для мобильных телефонов , охлаждающие вентиляторы , портативные холодильники , электрические воздушные насосы и инверторы мощности [1] .
В большинстве автомобилей есть как минимум одна автомобильная розетка. В некоторых автомобилях может быть 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 до 13,5–15 В при работающем двигателе. На грузовиках напряжение в розетке может составлять около 24 В постоянного тока.
Цепь питания 12 В защищена автомобильным предохранителем , часто рассчитанным на 10–20 ампер, что обеспечивает мощность от 120 до 240 Вт. Крупные приборы, такие как фены или тостеры, потребляют слишком много энергии, чтобы питаться от вспомогательной розетки. Если подключить их напрямую, а не через зажигание, разряженный автомобильный аккумулятор можно зарядить через розетку от внешнего источника питания, что удобнее, хотя и медленнее, чем токи, поддерживаемые через электрические зажимы на автомобильном аккумуляторе. [2]
Электрическая зажигалка для сигар 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 , позже Zigarrenanzünder ) в основных немецких складских каталогах. [ необходима ссылка ] До Великой депрессии сигареты обогнали сигары по объему продаж, и они стали более известны как «зажигалки для сигар», хотя они остались диаметром стандартной сигары 21 миллиметр (0,83 дюйма) или 52- го калибра .
В 1921 году Моррису был выдан патент США 1,376,154 на так называемую «беспроводную» или «шнуровую» зажигалку со съемным элементом. Зажигалка нагревалась в гнезде, а затем вручную вынималась для использования по истечении соответствующего промежутка времени. [4]
В США зажигалки начали появляться в 1925-1926 годах в некоторых моделях. К 1950-м годам они стали стандартной функцией. [5]
В 1928 году компания Connecticut Automotive Specialty Company (Casco) в Бриджпорте запатентовала свою версию автомобильного прикуривателя, в котором использовались шнур и катушка. [6] В прикуривателях катушечного типа блок воспламенителя был соединен с источником тока кабелем, который был намотан на пружинный барабан, так что блок воспламенителя и кабель можно было вынуть из розетки и использовать для прикуривания сигары или сигареты. Когда съемная вилка возвращалась в розетку, провода сматывались обратно в нее. Цепь замыкалась либо нажатием кнопки, либо извлечением воспламенителя из розетки. [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.
Гнезда и ответные штекеры определены в спецификации ANSI/SAE J563 [7] . Для 12-вольтовых систем центральный контакт является положительным выводом, а корпус — отрицательным выводом. Большинство автомобилей подключают отрицательный вывод к раме транспортного средства (отрицательное заземление).
12-вольтовые автомобильные разъемы производятся в соответствии со стандартом безопасности Underwriters Laboratories . UL2089 был разработан для охвата требований к портативным адаптерам с номиналом 24 В постоянного тока или ниже, которые предназначены для питания от аккумуляторной батареи электрической системы транспортного средства. Продукция, охватываемая стандартом, включает в себя шнуровые сборки вилки, которая сопрягается со стандартной розеткой для сигарет, используемой в автомобилях.
Вилки часто включают в себя контрольный светодиодный индикатор, указывающий на то, что электропитание подключено. По желанию вилка может быть оснащена внутренним предохранителем для электробезопасности, обычно рассчитанным на 10 ампер или меньше. [ необходима цитата ] В некоторых конструкциях кончик вилки может быть отвинчен, чтобы открыть цилиндрический стеклянный предохранитель; другие варианты могут использовать предохранитель лезвийного типа, вставленный в боковую или заднюю часть вилки.
Зажигалка представляет собой металлический или пластиковый цилиндр, содержащий тонкую плоскую катушку из нихромовой металлической полосы, через которую проходит сильный ток (≈10 ампер ), когда устройство активируется, обычно путем вдавливания его в гнездо, как если бы это была кнопка . При вдавливании зажигалка удерживается против силы пружины зажимом, прикрепленным к биметаллической полосе . [8] Нагревательный элемент за считанные секунды раскаляется до оранжевого цвета, заставляя биметаллическую полосу сгибаться и освобождать механизм. Ручка выскакивает, устраняя необходимость для пользователя засекать время операции нагрева. Если зажигалку затем быстро вынуть из гнезда, она может зажечь сигарету, сигару или трут .
Распространенной чертой итальянских автомобилей 1960-х и 1970-х годов, таких как Alfa Romeo и Ferrari, является прикуриватель Brico Pram, который отличается от обычных конструкций тем, что зажигалка не выскакивает для извлечения, чтобы зажечь сигарету, хотя визуально она напоминает традиционную конструкцию. Вместо этого в центре зажигалки имеется коническое отверстие, в которое пользователь может вставить сигарету, пока она не коснется нагревательного элемента, затем нажимается ободок ручки, чтобы активировать зажигалку, затем нагревательный элемент зажигает сигарету и отключает цепь со звуковым сигналом, как только желаемая температура будет достигнута, как в обычной зажигалке. Преимущество такой конструкции заключается в безопасности, поскольку раскаленный нагревательный элемент не может случайно упасть на колени пассажира. Тем не менее, это лишает зажигалку возможности извлечь ее для использования гнезда в качестве розетки, а также не позволяет зажигать сигары, поскольку отверстие недостаточно большое.
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 транспортное средство может поставляться с несколькими розетками для удобства, некоторые в задней части салона автомобиля или даже в грузовом отсеке, для питания портативных устройств. Эти розетки обычно имеют пластиковую крышку, прикрепленную к ним, и обычно маркируются как предназначенные только для постоянного тока, поскольку они не предназначены для выдерживания тепла, выделяемого электрическим прикуривателем.
Использование розеток прикуривателя для подачи питания постоянного тока напряжением 12 В является примером обратной совместимости с фактическим стандартом . Как разъем питания, розетка прикуривателя больше, сложнее в использовании и менее надежна, чем другие разъемы постоянного тока [ требуется ссылка ] . Розетки прикуривателя широко используются во многих дорожных транспортных средствах и некоторых лодках. Для временного использования доступны переносные розетки прикуривателя, прикрепленные к кабелям и зажимам типа «крокодил» для прямого подключения к автомобильным аккумуляторам . В более новых автомобилях также могут быть предусмотрены один или несколько разъемов USB . Кроме того, в более новых автомобилях выходная мощность от вилки прикуривателя настолько надежна, что она может заряжать ноутбуки без каких-либо проблем с напряжением.
Стандартизированные автомобильные вилки постоянного тока на 12 вольт определены в Соединенных Штатах стандартом UL 2089 относительно адаптеров аккумуляторных батарей транспортных средств. Этот стандарт охватывает вилки и наборы шнуров, которые вставляются в гнезда прикуривателя. В Европе вилки и розетки на 12 вольт не регулируются специально и не требуют одобрения для маркировки CE . [ необходима цитата ]
Штекер иногда используется для подачи питания в транспортное средство для подзарядки его аккумулятора, поскольку обычно не имеет регулирующей схемы между розеткой и аккумулятором автомобиля. Например, портативные устройства для поддержания солнечной батареи обычно подключаются к аккумулятору автомобиля таким образом. Зарядные устройства с малым током также иногда подключаются таким образом, что устраняет необходимость оставлять капот автомобиля открытым, а также исключает возможность обратной полярности. Большинство автомобилей в настоящее время спроектированы с системой заземления отрицательного полюса аккумулятора и, следовательно, имеют положительное распределение мощности +12 В. В таком случае центральный контакт вилки/розетки будет иметь +12 В постоянного тока, а внешний корпус — 0 В. Хотя полярность не является проблемой для прикуривателя, разумно проверять правильность соответствия полярностей при подключении других видов аксессуаров.
В некоторых моделях прикуриватель не запитан, когда ключ зажигания вынут, и зарядка невозможна, хотя модификация блока предохранителей может позволить разблокировать непрерывную подачу питания, установив параллельную цепь от постоянно запитанного гнезда предохранителя через «комбинированный» разъем. [11]
Поскольку гнездо прикуривателя изначально было разработано только для нагрева прикуривателя, повторное использование этих гнезд в качестве универсальных разъемов питания может привести к множеству проблем. В дополнение к проблемам с частично совместимыми физическими размерами, штекеры могут вибрировать и выпадать из гнезда при нормальных условиях вождения из-за плохого удержания. Также были сообщения о расплавленных наконечниках штекеров из-за плохого контакта и выделения тепла из-за омического сопротивления .
Вторая проблема заключается в том, что номинально «двенадцативольтовая» мощность в автомобилях колеблется в широких пределах. Розетка напрямую подключена к электрической системе автомобиля. Фактическое напряжение, соответствующее напряжению аккумулятора автомобиля, будет составлять приблизительно 12,5 вольт в состоянии покоя (меньше в холодных условиях), приблизительно 14,5 вольт при работе двигателя и генератора (больше в холодных условиях), и может кратковременно упасть до 5–6 вольт во время запуска двигателя из-за высокого временного потребления тока аккумулятора. [12] При использовании преобразователи постоянного тока в постоянный ток обычно компенсируют небольшие колебания, но надежное питание может быть недоступно без независимого источника бесперебойного питания с питанием от аккумулятора .
Редко, более экстремальные случаи колебания напряжения могут возникнуть, когда аккумулятор автомобиля отсоединяется во время работы двигателя, или когда автомобиль получает вспомогательное устройство для запуска . Когда аккумулятор отсоединяется во время работы двигателя, его эффект сглаживания напряжения (подобный конденсаторам ) недоступен, и переходный процесс сброса нагрузки может создавать очень высокие напряжения, поскольку встроенный регулятор напряжения управляет током возбуждения генератора для зарядки аккумулятора автомобиля, и хотя он будет пытаться уменьшить ток возбуждения, чтобы поддерживать выходное напряжение постоянным, обмотка возбуждения является высокоиндуктивной, и установка тока на новое значение занимает несколько сотен миллисекунд, в течение которых выходное напряжение генератора превысит предполагаемое значение. Переходный процесс сброса нагрузки также может разрушить диоды в генераторе , превысив их пробивное напряжение. Автомобиль, получающий вспомогательное устройство для запуска от грузовика, может быть подвержен электрической системе 24 В, используемой в некоторых транспортных средствах. [13] Кроме того, «двойной запуск аккумулятора» выполняется некоторыми водителями эвакуаторов в холодном климате. [14]
Оборудование, предназначенное для питания от розетки, должно учитывать прерывистый контакт и напряжения за пределами 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 в течение 400 мс . [15] Пример допуска номиналов компонентов защиты составляет от +50 до −60 В постоянного тока . [16] Надежное оборудование должно выдерживать температуры в диапазоне от −40 до +85 °C (от −40 до 185 °F), а также возможную высокую влажность и конденсацию воды. [15]
составляет 24 В, что соответствует условиям запуска от двух аккумуляторных батарей.
Другое устойчивое состояние
OV
- это запуск с двумя аккумуляторами, который происходит, когда эвакуатор
или
другой обслуживающий персонал использует 24 В для запуска неисправного транспортного средства или иным образом заряжает разряженную батарею. Типичное требование
OEM
-теста для этого состояния - около 24 В в течение двух минут. Некоторые системы, связанные с безопасностью и управлением двигателем, должны работать в этих условиях.
