Koneen sähköjärjestelmä, osa 2: Sulakkeen ja johtimen oikea mitoitus sähköistä lisävarustetta asennettaessa

Sulakkeen on tarkoitus palaa oikosulun sattuessa, jottei johdin pääsisi kuumenemaan ja syttymään. Jotta sulake toimisi suunnitellusti, pitää sekä johdin että sulake mitoittaa oikein.
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
Kaapelin paksuuden voi laskea netistä löytyvien laskurien avulla tai käyttää oheista monogrammia, joka löytyy useista autosähköalan kirjoista. Sitä käytettäessä viivain asetetaan vasemmassa janassa virran voimakkuuden kohdalle ja oikeanpuoleisessa janassa johtimen pituuden kohdalle. Keskimmäiseltä sarakkeelta näkee silloin, mikä on seuraava saatavilla oleva johtimen paksuus.
Kaapelin paksuuden voi laskea netistä löytyvien laskurien avulla tai käyttää oheista monogrammia, joka löytyy useista autosähköalan kirjoista. Sitä käytettäessä viivain asetetaan vasemmassa janassa virran voimakkuuden kohdalle ja oikeanpuoleisessa janassa johtimen pituuden kohdalle. Keskimmäiseltä sarakkeelta näkee silloin, mikä on seuraava saatavilla oleva johtimen paksuus. Kuva: Valmistaja

Kun koneeseen asennetaan sähköllä toimivia lisävarusteita – valoja tai vaikkapa sähköisesti ohjattuja hydrauliventtiileitä – joudutaan miettimään, millaista johdinta käytetään ja minkälainen sulake tarvitaan suojaamaan sähköjärjestelmää.

Oikosulku on auton ja työkoneen sähköjärjestelmän pahin uhka. Oikosulku käsitteenä tarkoittaa virtapiirin pluspuolen johtimen tai muun jännitteellisen osan joutumista suoraan kosketukseen miinuspuolen kanssa.

Tämä on hyvin selvä vaara metallirunkoisissa autoissa ja koneissa, joissa runko toimii akun miinusnavan eräänlaisena jatkeena eli niin sanottuna maana. Ei tarvita kuin johtimen eristeen vaurio tai liittimen eristeen puuttuminen ja yksi kosketus runkoon, niin oikosulku syntyy.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Sähkövirtapiirissä sähköä käyttävä laite normaalisti rajoittaa virran kulkua. Jos virtapiirissä on vaikkapa 55 watin lamppu, sen kautta pystyy kulkemaan 4,6 ampeerin virta. Ei yhtään enempää.

Oikosulussa virta pääsee oikaisemaan miinuspuolelle ennen lamppua ja silloin virtaa kulkee virtapiirissä niin paljon kuin johdot antavat myöten. Virran kulkua rajoittaa käytännössä virtapiirissä oleva johtimen ohuin osuus.

Voimakas virta saa tämän ohuimman johtimen kuumenemaan tavallisesti niin paljon, että se alkaa hehkumaan samalla tavoin kuin sähkölämmittimen vastuslanka. Sähköpalo on valmis.

Sulake on ratkaisu

Paloriskin torjumiseksi virtapiirit suojataan sulakkeilla. Sen idea on olla virtapiirin johdotuksen ohuin ja heikoin kohta. Jos virtapiirissä syntyy oikosulku ja rajoittamaton virran kulku alkaa, kuumenee sulakkeen ohut johto ensimmäisenä ja palaa poikki ennen kuin mikään muu kohta virtapiirissä ehtii kuumentua.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Jotta sulake hoitaisi tämän tehtävän, täytyy sen olla sopivan kokoinen. Sen täytyy sulaa poikki ennen johtimia, mutta se ei saa sulaa virtapiirissä olevan sähkölaitteen ollessa normaalisti päällä.

Sulakkeen mitoittaminen on helppoa. Ensin selvitetään sähkölaitteen teho eli wattimäärä. Esimerkiksi yleisessä työvalon H3-polttimossa teho on 55 W.

Tämä luku jaetaan koneen sähköjärjestelmän jännitteellä. Jos se on 12 V, tuloksena 55 watin polttimolle on 4,6 ampeerin suuruinen virta. Monasti saman katkaisijan taakse laitetaan kaksi työvaloa, jolloin niiden yhteinen virrankulutus on kaksi kertaa yhden lampun kulutus, siis 9,2 A. Seuraava tätä arvoa suurempi sulake on 10 A. Se on hieman liian lähellä todellista virran kulutusta, joten on parempi valita sulakkeeksi seuraava suurempi, eli 15 A. Se antaa silti riittävän suojan.

Johtimen mitoitus

Myös johdin on mitoitettava oikein. Johtimen paksuus määrittää sen, kuinka paljon virtaa sen kautta pystyy kulkemaan. Liian ohut johdin toimii vastuksena ja tuottaa virtahäviön, jolloin esimerkiksi lamppu ei pala niin kirkkaasti kuin sen kuuluisi.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Johtimen mitoituksessa tarvitaan kaksi tietoa: sähkölaitteen käyttämä virta ja johtimen pituus. Laskukaava on seuraava: (virta ampeereina x matka metreinä) / 16 = kaapelin paksuus mm2. Johtimen pituudella tarkoitetaan sitä osuutta, joka lähtee jakorasiasta, sulakekotelosta tai paksummasta kaapelista ja kulkee virtaa tarvitsevan laitteen kautta ja päätyy sen takana koneen runkoon eli maahan.

Jännitehäviöiden minimoimiseksi tulee valita seuraava suurempi saatavilla oleva kaapelipaksuus. Aikaisemmassa kahden työvalon tapauksessa johtimen paksuus laskettaisiin kertomalla 9,2 esimerkiksi neljällä (4 metriä johdinta) ja tulo 36,8 jaettaisiin luvulla 16 eli saataisiin luku 2,3. Seuraava kaapelin paksuus olisi silloin 2,5 mm2.

Näillä kahdella laskukaavalla pystyy määrittelemään useat tavallisesti lisälaitteita asennettaessa tarvittavat johtimien ja sulakkeiden mitoitukset.