Особенности токовой перегрузки в автомобильной электрической сети

Введение. Приведенные в статье данные свидетельствуют о том, что проблема повышения пожарной без­опасности автотранспортных средств очень актуальна. Целью статьи является разработка научно обоснованного метода исследования медного проводника, подвергнутого действию сверхтока, для установления при­чины его повреждения в ходе пожарно-технической экспертизы.
Материалы и методика. Исследования проводились с использованием растрового электронного микроскопа JSM-6390LV с приставкой для энергодисперсионного микроанализа. Поверхности разрушения медного проводника подвергались анализу без предварительной пробоподготовки.
Результаты и обсуждение. На основе анализа экспериментальных данных показано, что температура медного проводника, подвергнутого токовой перегрузке, существенно различается по его длине. Натурными наблюде­ниями и экспериментальными результатами установлено, что разрушение медного проводника под действием сверхтока происходит в местах, имеющих предварительное напряжение вследствие пластической деформации. Экспериментально также подтверждено, что образование шаровых оплавлений медного проводника, подвергнутого токовой перегрузке, может происходить при температуре значительно ниже температуры плавления меди. На основе анализа теоретических данных показано, что при токовой перегрузке в медном проводнике происходят не только тепловые и электромагнитные процессы, но и пластическая дисторсия.
Заключение. Предложен метод дифференциации повреждения при пожаре (токовая перегрузка, короткое замыкание) медного проводника. Токовая перегрузка характеризуется такими признаками, как вздутия или шаровые оплавления, расположенные в местах изгиба медного проводника, отсутствие признаков массопереноса. Установлено, что признаки, выявленные на поверхностях разрушения медного проводника, подвергшегося протеканию сверхтока, являются устойчивыми и не подвержены изменениям в естественных условиях хранения. Приведенные в статье данные могут быть использованы специалистами при экспертном исследовании медных проводников, изымаемых с мест пожаров, установлении механизма их повреждения и, в конечном ­счете, причины пожара автомобиля.

1. Брушлинский Н. Н., Соколов С. В., Вагнер П. Человечество и пожары. — М. : ООО “ИПЦ Маска”, 2007. — 142 с.

2. Quintiere J. G. Fundamentals of fire phenomena. — England, Chichester : John Wiley and Sons Ltd, 2006. DOI: 10.1002/0470091150.fmatter.

3. Beyler C., Carpenter D., Dinenno P. Introduction to fire modeling. Fire Protection Handbook. — 20th ed. — Quincy : National Fire Protection Association, 2008.

4. Severy D., Blaisdell D., Kerkhoff J. Automotive collision fires // SAE Technical Paper 741180, 1974. DOI: 10.4271/741180.

5. Katsuhiro Okamoto, Norimichi Watanabe, Yasuaki Hagimoto, Tadaomi Chigira, Ryoji Masano, Hitoshi Miura, Satoshi Ochiai, Hideki Satoh, Yohsuke Tamura, Kimio Hayano, Yasumasa Maeda, Jinji Suzuki. Burning behavior of sedan passenger cars // Fire Safety Journal. — 2009. — Vol. 44, No. 3. — P. 301–310. DOI: 10.1016/j.firesaf.2008.07.001.

6. Чешко И. Д., Скодтаев С. В., Теплякова Т. Д. Классификация аварийных пожароопасных режимов работы электросетей автомобилей и схема выявления их следов после пожара // Проблемы управления рисками в техносфере. — 2019. — № 1(49). — С. 107–115.

7. Богатищев А. И. Комплексные исследования пожароопасных режимов в сетях электрооборудования автотранспортных средств : дис. … канд. техн. наук. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2002. — 269 с.

8. Чешко И. Д. Экспертиза пожаров (объекты, методы, методики исследования). — 2-е изд., стерео¬тип. — СПб. : СПб ИПБ МВД РФ, 1997. — 562 с.

9. Чешко И. Д., Мокряк А. Ю., Скодтаев С. В. Механизм формирования следов протекания сверхтоков по медному проводнику // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России. — 2015. — № 1. — С. 41–46.

10. Мокряк А. Ю. Установление природы оплавлений медных проводников и латунных токоведущих изделий при экспертизе пожаров на объектах энергетики : дис. … канд. техн. наук. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2018. — 140 с.

11. Смелков Г. И., Чешко И. Д., Плотников В. Г. Экспериментальное моделирование пожароопасных аварийных режимов в электрических проводах // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России. — 2017. — № 3. — C. 121–128.

12. Недобитков А. И. Особенности короткого замыкания в автомобильной электрической сети // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2018. — Т. 27, № 5. — с. 34–49. DOI: 10.18322/PVB.2018.27.05.34-49.

13. Смелков Г. И. Пожарная безопасность электропроводок. — М. : ООО “Кабель”, 2009. — 328 с.

14. Babrauskas V. Arc beads from fires: Can ‘cause’ beads be distinguished from ‘victim’ beads by phy¬sical or chemical testing? // Journal of Fire Protection Engineering. — 2004. —Vol. 14, No. 2. — Р. 125–147. DOI: 10.1177/1042391504036450.

15. Delplace M., Vos E. Electric short circuits help the investigator determine where the fire started // Fire Technology. — 1983. — Vol. 19, No. 3. — Р. 185–191. DOI: 10.1007/bf02378698.

16. Wright S. A., Loud J. D., Blanchard R. A. Globules and beads: what do they indicate about small-dia¬meter copper conductors that have been through a fire? // Fire Technology. — 2015. — Vol. 51, No. 5. — Р. 1051–1070. DOI: 10.1007/s10694-014-0455-9.

17. Babrauskas V. Arc mapping: a critical review // Fire Technology. — 2018. — Vol. 54, Issue 3. — P. 749–780. DOI: 10.1007/s10694-018-0711-5.

18. Hoffmann D. J., Swonder E. M., Burr M. T. Arc faulting in household appliances subjected to a fire test // Fire Technology. — 2016. — Vol. 52, Issue 6. — P. 1659–1666. DOI: 10.1007/s10694-015-0556-0.

19. Kuan-Heng Liu, Yung-Hui Shih, Guo-Ju Chen, Jaw-Min Chou. Microstructural study on oxygen ¬permeated arc beads // Journal of Nanomaterials. — 2015. — Article ID 373861. — 8 p. DOI: 10.1155/2015/373861.

20. Lewis K. H., Templeton B. Morphological variation in copper arcs during post-arc fire heating // Pro¬ceedings of 3rd International Symposium on Fire Investigation Science & Technology. — Sarasota : National Association of Fire Investigators, 2008. — P. 183–195.

21. Murray I., Ajersch F. New metallurgical techniques applied to fire investigation // Fire & Materials '2009. — London : Interscience Communications Ltd., 2009. — P. 857–869.

22. Carey N. J. Developing a reliable systematic analysis for arc fault mapping : Ph. D. diss. — Strathclyde, United Kingdom : University of Strathclyde, 2009.

23.

24. Roby R. J., McAllister J. Forensic investigation techniques for inspecting electrical conductors involved in fire // Final Technical Report for Award No. 239052. — Columbia : Combustion Science & Engi¬neer¬ing, Inc., 2012.

25. Васильев Л. С. Структурно-фазовые превращения и критические явления при интенсивном плас¬тическом деформировании и разрушении металлов и сплавов : дис. … д-ра физ.-мат. наук. — Ижевск, 2010. — 405 с.

26. Панин В. Е., Егорушкин В. Е., Панин А. В., Чернявский А. Г. Пластическая дисторсия — фундаментальный механизм в нелинейной мезомеханике пластической деформации и разрушения твердых тел // Физическая мезомеханика. — 2016. — Т. 19, № 1. — C. 31–46.

27. Экспертное исследование после пожара контактных узлов электрооборудования в целях выявления признаков больших переходных сопротивлений : метод. реком. / К. Б. Лебедев, А. Ю. Мокряк, И. Д. Чешко. — М. : ВНИИПО, 2008. — 29 с