Номер телефона

Последнее обновление:

Ремонт обогревателя заднего стекла автомобиля

Один из способов полного восстановления обогревателя заднего автомобильного стекла

Наверное, каждый знаком с ситуацией, когда выходят из строя нити обогревателя заднего стекла. Хорошо хоть, если вышли из строя одна-две-три нити. А если обогреватель стал наполовину или даже полностью нерабочим? Что делать?

Если в нитях обогревателя обрывы небольшой длины, то это еще довольно легки поправимо. Можно, например, попытаться спаять нить в месте обрыва или припаять туда небольшую проволочку – чтобы контакт восстановился. Или же можно воспользоваться так называемыми электропроводными лаками – типа того же Контактола. Правда, отзывы о таких лаках – достаточно противоречивые: кому-то нравится, кому-то – нет. Но. в любом случае, едва ли получится восстановить при помощи материалов типа «Контактол» весь обогреватель целиком.

Кто-то, более продвинутый, пытается нанести слой меди (или серебра) при помощи химического, электролитического осаждения. Опять же, понятно, что эти способы годны, разве что, для ремонта небольших участков поврежденных нитей обогревателя. Нанести при помощи, скажем, электролиза на стекло нить длиной 1 метр – это надо будет иметь соответствующее оборудование (как минимум, объемную ванну для химической обработки).

Как же быть?

Неужели - или смириться с ситуацией и ездить без нагревателя (подвергая себя риску в моменты холодов, особенно, когда в машине много пассажиров, да еще нетрезвых)? Или – идти покупать новое стекло? Только из-за вышедшего из строя обогревателя?...

На самом деле, есть выход

Попробуем понять, в можно ли использовать для ремонта нитей обогревателя… обычный тонкий медный провод. Закрепить его можно, например, при помощи клея. При этом возможны две схемы подключения нитей: параллельная (именно она, как правило, используется на практике заводами производителями) и последовательная. Схематически приведем их обе – см. рисунок:

Автомобильное стекло с обогревателем (общая схема)
Две возможные схемы подключения нитей обогревателя заднего стекла: параллельная и последовательная

Т.е. можно сделать обогреватель либо по параллельной, либо по последовательной схеме. Выбор схемы зависит от особенностей проводников, а также подаваемого напряжения на обогреватель. Пра параллельном включении придется использовать достаточно высокоомный проводник. Так как ориентировочный ток через обогреватель в целом составляет около 10А, то легко подсчитать, что, скажем, при числе проводников, равном 10, сопротивление каждого должно быть равным примерно 10 Ом (при напряжении на обогревателе равном 12В). Т.е. придется использовать. разве что, или очень тонкие проводники или проводники из сплавов высокого сопротивления.

А что, если попробовать сделать нить обогревателя по последовательной схеме?...

Будем считать провод, закрепленный на заднем стекле автомобиля, однородным металлическим цилиндром диаметра d и общей длиной l. Тогда при протекании через него постоянного электрического тока с силой I, количество теплоты, выделяющееся за время t, составит

Q1 = I2R (1+ατ)t

где

R = p0*l/S

  • R – электрическое сопротивление провода, Ом,
  • р0 – удельное электрическое сопротивление металла, из которого сделан провод, Ом*мм2/м,
  • τ - температура провода,
  • α - температурный коэффициент сопротивления, 1/0С,
  • S – площадь поперечного сечения провода, мм2,
  • l – длина провода, м.

Т.е.

Q1 = I2 p0*l/S*(1+ατ)t

Считаем, что провод равномерно нагрет по своему сечению. Это вполне допустимо, так как теплопроводность металлов является достаточно высокой, гораздо выше скорости теплообмена поверхности провода с окружающей средой (воздухом или стеклом).

Соответственно, мощность, вызванная выделением указанного количества теплоты, равна

N1 = Q1/t = I2 p0*l/S*(1+ατ)

В равновесном (стационарном) режиме, когда температура провода постоянна, это количество теплоты будет рассеиваться в атмосферу (точнее, внутрь салона автомобиля), а также поглощаться его задним стеклом. Но, для простоты расчетов поглощением теплоты стеклом будем пренебрегать, т.е. допустим, что все тепло, которое выделяется в проводе в результате прохождения по нему постоянного электрического тока, рассеивается в окружающую среду, т.е. в воздух, внутрь салона. Ну, а потом поступает на стекло и обогревает его, удаляя образовавшийся на нем конденсат.

Тепловая мощность, обусловленная рассеиванием количества теплоты, которое отводится с поверхности провода в окружающую среду в стационарном режиме, можно определить по формуле Ньютона

Q2 = kTF(τ-τ0)

где

  • kT – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К),
  • F – площадь охлаждающей поверхности, м2,
  • τ0 – температура внутри салона автомобиля.

Для приближенных расчетов для круглого провода, расположенного горизонтально и окрашенного краской (лаком), коэффициент теплоотдачи можно определить по следующей эмпирической формуле

kT = 10k1(1+k2*10-2(τ-τ0))

Диаметр проводника, мм 0,3 10 40 80
k1, Вт/(м2К) 4,5 2,24 1,11 1,08
k2, К-1 1,7 1,14 0,88 0,75

Так как расчет ведем для стационарного (равновесного) режима, то при этом тепловая мощность, рассеиваемая в окружающую среду, будет равна тепловой мощности, которая выделяется внутри провода, т.е. N1 = N2 или

I2p0(1+ατ)*l/S = 10k1(1+k2*10-2(τ-τ0))* F(τ-τ0)

Так как размеры провода известны (длина и диаметр), то можно определить его общую площадь поверхности:

F = πdl

Таким образом, окончательно получаем следующее соотношение для определения температуры провода:

N = I2p0(1+ατ)*l/S = 10k1(1+k2*10-2(τ-τ0))*(τ-τ0)* πd

Как видим, в этом соотношении имеется единственная неизвестная , т.е. температура нагретого провода. По сути, имеем квадратное уравнение, решив которое, можно будет получить точное решение и определить величину температуры.

Зададим типичные значения параметров, входящих в соотношение:

  • I = 10 A,
  • p0 = 0,0175 Ом*мм2/м (для меди),
  • ( = 0,0039 К-1,
  • k1 = 4,3 Вт/(м2К),
  • k2 = 1,6 К-1,
  • (0 = 15 0С,
  • d = 0,5 мм,
  • l = 10 м (например, если на заднем стекле имеется 10 обогревательных дорожек длиной по 1 м каждая).

С учетом этих параметров, получаем

N1 = 102*0,0175*(1+0,0039τ)*10*4/(3,14*0,52)

N2 = 10*4,3(1+1,6*10-2(τ-15))*(τ-15)* 3,14*10*0,5*10-3

Или

89,1 + 0,35τ = 0,67τ - 10,1 + 0,012*τ2+2,43 - 0,32τ

0,012τ2 + 0τ - 101,6 = 0

τ1,2 = ±92 0С.

Отбрасывая мнимое решение (которое со знаком минус), получаем, что равновесная температура в данном случае равна 92оС. В общем-то, пойдет. Хотя, если включать нагрев в морозы (а именно тогда он и является необходимым) – от столь резкого и сильного нагрева вполне даже может лопнуть стекло. Тем более, если включать такой нагрев периодически.

Сопротивление провода составит

R=p0l/S = 0,017*10*4/(3,14*0,52)= 0,87 Ом.

Отсюда сила тока в проводе при включенном двигателе (при напряжении на аккумуляторе, равном 14 В) составит

I’ = 14/0,87 = 16,1 А.

А это означает, что нагрев на самом деле будет еще выше, так как ранее была принята сила тока, равная 10 А.

Следовательно, необходимо снизить силу тока через провод. Имеется два теоретически возможных варианта:

  1. Либо как-то снизить напряжение, имеющееся на проводе,
  2. Либо изменить длину,
  3. Либо изменить его диаметр.

Попробуем снизить диаметр провода

Например, примем d = 0,25 мм (одно из стандартных размеров). Тогда его сопротивление составит

R = 0,017*10*4/(3,14*0,252)= 3,5 Ом.

Сила тока через провод:

I’ = 14/3,5 = 4 А.

Проводим расчет заново:

N1 = 42*0,0175*(1+0,0039τ)*10*4/(3,14*0,252)

N2 = 10*4,3*(1+1,6*10-2(τ-15))*(τ-15)* 3,14*10*0,25*10-3

Разрешая эти соотношения, т.е. решив получающееся из них квадратное уравнение, получаем

τ = 110 оС.

Т.е. снижение диаметра провода не дало никакого плюса – температура при этом его даже увеличилась, а не снизилась. Тогда как увеличение диаметра провода приведет лишь к росту силы тока.

Изменить длину провода не получится, так как тогда обогревательные дорожки просто не уместятся на заднем стекле.

Поэтому придется использовать здесь второй вариант –

снижение силы тока путем снижения напряжения на проводе

Например, снизив силу тока до 8А и оставив диаметр провода, равным 0,5 мм, произведя аналогичные расчеты, получим его температуру, равную 72 оС.

При этом на проводе должно присутствовать напряжение, равное

U = IR = 8*0,87 = 7 В.

Это означает, что необходимо снизить его на 14 – 7 = 7 В.

Это можно сделать разными способами

Самый простой из них – подключить такой же обогреватель, например, еще и на другие стекла, например, на боковые, если его там еще нет.

Также можно просто взять мощное сопротивление, например, нихромовое, по величине равное 0,87 Ом и подсоединить его последовательно с обогревателем. Его можно сделать и самостоятельно из нихромовой проволоки подходящих длины и диаметра.

Однако, и в том, и в другом случаях КПД обогревателя составит лишь 50%, так как половина тепла будет совершенно бесполезно выделяться на этом дополнительном сопротивлении.

Впрочем, ничего не мешает использовать это сопротивление в качестве дополнительного элемента нагрева, например, в соответствующем вентиляторе, обдувающем стекло.

А можно использовать и электронный регулятор напряжения той или иной конструкции. Это предпочтительнее, так как он позволит выдавать на обогреватель те же 7 В даже в том случае, когда генератор автомобиля не работает, т.е. когда двигатель заглушен. Что особенно важно в самом начале, перед движением автомобиля. Кроме того, электронный регулятор напряжения может быть выполнен экономичным, т.е. с более высоким КПД.  

Скорее всего, где-нибудь на Алиэкспресс продаются готовы аналогичные регуляторы. Поэтому, наверное, нет смысла изготавливать их самостоятельно.

Как закрепить обогревательный провод на заднем стекле автомобиля?

Т.е. мы сделали расчеты. А вот как, собственно, закрепить то, что рассчитывали? Чтобы заработало.

Здесь, на самом деле, есть ряд вариантов, например, можно использовать:

  1. Эпоксидный клей,
  2. Суперклей.

Следует отметить, что закрепить 10 метров(!) провода точно по местам обогревательных дорожек – это та еще задача. Довольно кропотливая и не столь уж скорая. Но, зато, если удастся все сделать аккуратно – в итоге получится буквально вечный обогреватель заднего стекла автомобиля. Даже если он выйдет из строя вследствие сильного механического повреждения – всегда будет возможность приклеить поврежденный участок на место или просто запаять повреждение. Ну, если только обогреватель не оторвется в результате механических повреждений или... в силу перегрева.

Кстати, о перегреве

Ибо - обогреватель все-таки. Который должен нагреться, ну, по крайней мере, градусов до 40...50 по Цельсию. А клей, при помощи которого обогреватель в виде медного провода приклеивается к стеклу - имеет свою температуру размягчения и плавления. Малейшее ее превышение выше номинальной - и всё. Провод просто упадет со стекла сам, даже без посторонней помощи. Поэтому при проектировании обогревателя следует:

  1. Установить ток, проходящий через него, не выше такой величины, которая является температурой размягчения клея;
  2. Использовать клей с соответствующими температурными характеристиками.

Дело в том, что так называемый суперклей бывает разным: обычный, с максимальной температурой эксплуатации 40...50 oС и высокотемпературный. У последнего температура эксплуатации может достигать 80...90 oС. Вот именно его и желательно бы использовать для приклеивания провода обогревателя к стеклу. Впрочем, есть опыт эксплуатации обогревателя, когда провод крепился к стеклу обычным суперклеем (за неимением высокотемпературного). При этом провод нагревался примерно до 50 градусов (нагрев определялся при помощи руки, т.е. ориентировочно). И, вроде как, служит. Но, вполне возможно, что это - до поры, как говорится. Пока в один не очень прекрасный день после включения обогревателя провод аккуратно упадет со стекла.

Что касается эпоксидного клея, то он, видимо, не очень подходит именно для крепления к стеклу. Со временем эпокисдный клей, скорее всего, отвалится.

В заключение

В заключение отметим, что подобный способ ремонта обогревателя заднего стекла является не слишком уж простым. При всей банальности с точки зрения теории. Дело в том, что он – довольно хлопотлив и затратен по времени. Ведь придется наклеивать провод точно по следам уже имеющихся нитей – иначе получится некрасиво и неряшливо. Поэтому если речь идет, скажем, о недорогой отечественной машине, то гораздо проще (а кому-то – и дешевле, если время – деньги) купить новое стекло. Ведь в любом случае придется озадачиваться его установкой – хоть старого, хоть нового. Впрочем, если один раз освоить эту технологию, потом, при необходимости, применять ее будет легче. Ну, это как везде.

Но, совсем другое дело, если речь идет о каком-нибудь дорогом автомобиле и есть желание восстановить обогреватель заднего стекла. В этом случае проделанная работа, если она будет сделана аккуратно, вполне окупится.

Таким образом, в качестве нитей обогревателя заднего автомобильного стекла вполне может быть использован обычный медный провод. Надо только правильно подобрать для его напряжение питания, ну, и приклеить его.

А как насчет подводящих проводов? Они ведь тоже медные. С ними проблемы быть не должно, так как площадь поперечного сечения у них, как минимум, на порядок выше. Соответственно, их сопротивление на столько же ниже. И, стало быть, существенно ниже будет и тепловыделение.

Другое дело, насчет долговечности такой конструкции. Все-таки – периодически будет то нагрев, то сильное (до минусовых температур) охлаждение. К тому же, толщина провода вовсе не равна каким-то сотням микрон, а гораздо выше. Поэтому со временем, возможно, провод может начать отваливаться. Особенно если ему «помочь». Ну, там уж надо будет смотреть по обстоятельствам.

Можно подклеить (изнутри, разумеется, после того, как будет установлен провод обогревателя), например, тонировочной пленкой. Только такой, которая именно клеится, а не той, которая ложится на мыльный раствор и держится за счет него. Правда, тут может возникнуть другая проблема: наклеенная тонировочная пленка может со временем выцвести, потерять прозрачность. А вот удалить ее, не повредив обогреватель, может не получиться. Особенно в местах контакта с медным проводом.

И, да - если стекло не снимается, а вклеено (на ряде моделей автомобилей), то, скорее всего, такой способ восстановления обогревателя не получится. Так как это - достаточно кропотливая, аккуратная работа. Если приклеивать обогреватель сразу на автомобиле, не снимая стекла, то клей в процессе работы будет капать вниз и, что самое плохое - растекаться вниз по стеклу. Его, конечно, можно потом убрать растворителем (например, №647), но при этом есть риск нарушения клеевого слоя, соединяющего медный провод обогревателя и стекло. И в итоге в том месте провод может начать отваливаться.

Поэтому, стоит ли заниматься таким ремонтом - решать только Вам, как владельцу автомобиля.


Комментарии:
Всего комментариев:0
Пожалуйста, не забудьте ознакомиться с правилами оставления комментариев.



Подписаться на комментарии на этой странице

Мы можем выполнить

Другие услуги
Интересная и полезная
информация
НАПИШИТЕ НАМ
Яндекс.Метрика
Номер телефона
© Copyright Все права защищены 2013-