Как правильно выбрать высоковольтные провода для автомобиля?

Как правильно выбрать высоковольтные провода для автомобиля?
Избавляемся от стереотипов с помощью специалиста

Виктор Иванович Шибаев Главный инженер-конструктор компании СтартВОЛЬТ Кандидат технических наук, автор многочисленных проектов и технический руководитель проектов компании.

Наступила зима, автомобиль стал плохо заводиться. После запуска двигатель дергается, «троит», работает неустойчиво. По мере прогрева вроде бы начинает лучше работать. Если выкрутить свечи зажигания, то можно увидеть, что некоторые из них закопчены, грязные. Вы принимаете решение заменить свечи на новые. Появился результат: двигатель стал работать чуть лучше, но все равно неустойчиво. Значит дело в высоковольтных проводах, но как правильно их подобрать?

Каких проводов только не встретишь на полках магазинов автозапчастей, и каждый производитель уверяет, что уж его провода самые что ни на есть лучшие. В реальности для того, чтобы подобрать на свой автомобиль качественные провода необходимо понять, как работает система передачи высокого напряжения по проводу. Казалось бы, это же элементарно: чем меньше сопротивление, тем лучше. Всё правильно, НО: не надо забывать, что мы имеем дело с очень высоким напряжением порядка 16-35 тысяч вольт! Столь высокое напряжение ведёт себя как молния и пытается «прошить» пространство вокруг себя по всей длине проводника, к которому приложено это напряжение (как правило, провод одет в изоляцию, которая просто не выдерживает такого высокого напряжения и начинает «пробивать»). Этот процесс принимает лавинообразный характер и в итоге изоляция сама начинает становиться проводником высоковольтного напряжения, что в свою очередь означает потери, и до свечи зажигания необходимое количество энергии высокого напряжения просто не дойдёт, а рассеется в окружающем пространстве.

Напрашивается следующий вывод: необходимо «запереть» высокое напряжение в проводе и довести его с минимальными потерями до свечи. Именно этот показатель провода является основным и оценка провода по его омическому сопротивлению – абсолютно неправильный подход, так как передача высокого напряжения на расстояние по проводам подчиняется СОВЕРШЕННО ДРУГИМ ЗАКОНАМ. Многие люди, не знакомые с электротехникой, и с особенностями передачи высоковольтной энергии убеждены, что чем меньше омическое сопротивление, тем лучше провод. Это глубочайшее заблуждение.

В этой статье я попытаюсь просто объяснить на простейших примерах и истории сложную физику передачи высоковольтной энергии по проводам на расстоянии с минимальным количеством потерь. Если вы когда-нибудь находились рядом под высоковольтной линией передач, то в сырую погоду вы наверняка слышали характерный звук микромолний, прошивающих пространство. Это как раз и есть потери в пространстве. Тоже самое возникает и при работе зажигания в автомобиле. Но обычные высоковольтные линии передают энергию максимум до 16 тысяч вольт, а, как я уже сказал ранее, в автомобиле по высоковольтным проводам передаётся энергия до 35 тысяч (!) вольт.

На заре автомобилестроения провод «одевали» в толстую изоляцию и этого хватало, так как напряжение было относительно низким – порядка 10-12 тысяч вольт. По мере совершенствования систем зажигания высоковольтное напряжение увеличивалось, и прежняя толщина изоляции перестала удовлетворять необходимым параметрам. Провод стали «одевать» в многослойную изоляцию, имеющую разную дипольную поляризацию, что в итоге не давало высокому напряжению прорываться наружу. Со временем и это перестало удовлетворять всё возрастающему напряжению в проводе. В итоге стали убирать сам провод и заменять его дипольными передатчиками (грубо говоря, заряд высокого напряжения пробивается от одной точки к другой через очень маленькое расстояние, но при этом через высокое омическое сопротивление). Такая конструкция позволяет перейти напряжению от начала до конца провода с малыми потерями.

	Схема высоковольтных проводов СтартВОЛЬТ

Первые провода из такой линейки были с нихромовой спиралью внутри. Это позволяло высоковольтному разряду пробивать маленький промежуток пространства между двумя соседними витками спирали и так распространяться по длине всего провода практически без потерь. В то же время большое омическое сопротивление не позволяло этому высокому напряжению перетекать в ток по закону Ома. Достигался баланс между омическим сопротивле- нием и дипольной проводимостью. Однако, такой провод изначально обладает не очень хорошей дипольной проводимостью (передача энергии от одной точки к другой на маленьком  расстоянии),  так как эта проводимость все время меняется от изменения расстояния между витками спирали и в зависимости от изгиба самого провода и вибрации.

По мере развития технологий и материалов были изобретены стекловолоконные материалы, которые пропитывались графитом. Роль спиралек стали выполнять маленькие частички графита, которые и называют диполями. Эти материалы стали обладать относительно небольшим омическим сопротивлением и в тоже время очень высокой дипольной проводимостью, что позволило проводить высокое напряжение с меньшими потерями, чем в предыдущей конструкции. Наряду с использованием многослойной изоляции с разной поляризацией, получается, что потери в таком проводе сведены к минимуму независимо от изгиба и вибрации.  Такой провод выполняет свою основную функцию – донести высокое напряжение до свечи от катушки без потерь.

Когда в комплектации автомобилей стало появляться радио, то высоковольтные провода, изготавливаемые на тот момент из медного проводника, стали давать очень большие помехи, так как прошивание высокого напряжения в пространство вызывало работу микромолний.
Провода с нихромовой спиралью давали меньше помех, так как микромолнии «запирались» внутри спирали. Появление же проводов с высокой дипольной проводимостью (упомянутые ранее стекловолоконные материалы) устранило  проблему появления микромолний, а, следовательно, и помех. Учитывая тот факт, что современное радиовещание стало цифровым, то ему тем более такая проблема не страшна. Появление современных силиконосодержащих материалов с разной дипольной проводимостью позволило получать высоковольтные провода, сохраняющие свою эластичность в широком диапазоне температур от -40 до +120 градусов Цельсия.

Ещё раз повторим два основных необходимых свойства современных качественных автомобильных высоковольтных проводов:

• многослойная изоляция 
• стекловолокно с графитовой пропиткой в сердечнике провода.