О некоторых параметрах короткого замыкания в автомобильной электрической сети напряжением 12 В

Введение. Приведенные в статье данные свидетельствуют о том, что проблема дифференциации первичного и вторичного короткого замыкания очень актуальна. Целью статьи является разработка научно-обоснованного метода исследования медного проводника автомобильной электрической сети, имеющего признаки короткого замыкания, 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, микротвердомера DuraScan 20, инфракрасного тепловизора Fluke Ti400.
Результаты и обсуждение. Экспериментально доказано, что микротвердость медного проводника, подвергнутого первичному короткому замыканию, отличается от значений микротвердости медных проводников, подвергшихся токовой перегрузке или внешнему высокотемпературному воздействию. Приведены снимки участков измерения микротвердости медного проводника, подвергшегося первичному короткому замыканию. Даны результаты энергодисперсионного анализа и характерные диагностические признаки, позволяющие установить причину повреждения медного проводника при пожаре (первичное или вторичное короткое замыкание). Измерена температура медного проводника при искровом и дуговом протекании короткого замыкания. Экспериментально подтверждена возможность применения расчетного метода определения температуры проводника при коротком замыкании.
Выводы. Предложен метод дифференциации первичного или вторичного короткого замыкания медного проводника автомобильной электрической сети. Показано, что метод измерения микротвердости может быть использован в качестве вспомогательного для метода растровой микроскопии. Приведенные в статье результаты могут быть использованы специалистами при исследовании медных проводников, изымаемых из сгоревших транспортных средств, в целях установления механизма их повреждения и, в конечном счете, причины пожара автомобиля.

1. Брушлинский Н.Н., Соколов С.В. Какова «стоимость» пожаров в современном мире? // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020. Т. 29. № 1. С. 79–88. DOI: 10.18322/PVB.2020.29.01.79-88

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

5. Katsuhiro Okamoto, Norimichi Watanabe, Yasuaki Hagimoto, Tadaomi Chigira, Ryoji Masano, Hitoshi Miura et al. Burning behavior of sedan passenger cars // Fire Safety Journal. 2009. Vol. 44. No. 3. Pp. 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., стереотип. 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. URL: https://vestnik.igps.ru/wp-content/uploads/V71/7.pdf

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. Скодтаев С.В. Механизм и морфологические признаки аварийных пожароопасных процессов в электросетях автомобилей : дис. … канд. техн. наук. М. : Академия ГПС МЧС России, 2019. 144 с.

12. 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. С. 121–128. DOI: 10.24411/2218-130X-2017-00016

13. Недобитков А.И. Исследование микротвердости медного проводника автомобильной электрической сети, подвергшегося токовой перегрузке // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020. Т. 29. № 2. С. 17–25. DOI: 10.18322/PVB.2020.29.02.17-25

14. Чешко И.Д., Мокряк А.Ю., Мокряк А.В. Эволюция методики определения первичности-вторичности оплавлений медных проводников, вызванных коротким замыканием // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России. 2018. № 3. С. 39–45. DOI: 10.24411/2218-130X-2018-00047

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

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

17. Babrauskas V. Arc mapping: a critical review // Fire Technology. 2018. Vol. 54. Issue 3. Pp. 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. Pp. 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. Pp. 1–8. DOI: 10.1155/2015/373861

20. Murray I., Ajersch F. New metallurgical techniques applied to fire investigation // Fire & Materials ‘2009. London, Interscience Communications Ltd., 2009. Pp. 857–869.

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

22. Смелков Г.И. Пожарная безопасность электропроводок. М. : ООО «Кабель», 2009. 327 с.

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

24. Сысоева Т.П., Моторыгин Ю.Д. Особенности расположения дендритных структур в оплавлениях медных проводников на транспортных средствах // Проблемы управления рисками в техносфере. 2014. № 4. C. 34–41.

25. Roby R.J., McAllister J. Final technical report for award No. 2010-DN-BX-K246: Forensic investigation techniques for inspecting electrical conductors involved in fire. Columbia : Combustion Science & Engineering, Inc., 2012. URL: https://www.ncjrs.gov/pdffiles1/nij/grants/239052.pdf

26. Таубкин И.С., Саклантий А.Р. О методических материалах по установлению причинно-следственной связи между аварийными режимами в электропроводке с медными проводниками и возникновением пожара // Теория и практика судебной экспертизы. 2018. Т. 13. № 3. C. 38–46. DOI: 10.30764/1819-2785-2018-13-3-38-46

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

28. Parrott K.D., Stahl D.R. Electrical arcs and sparks: A literature review of definitions and their implications in the analysis of 12 volt direct current electrical system fires // International Symposium on Fire Investigation Science & Technology (ISFI), 2014. URL: https://es.stahlengineering.com/post/electrical-arcs-and-sparks-12-volt-direct-current-electrical-system-fires

29. Исхаков Х.И., Пахомов А.В., Каминский Я.Н. Пожарная безопасность автомобиля. М. : Транспорт, 1987. 87 с.

30. Дитенберг И.А., Денисов К.И., Тюменцев А.Н., Корчагин М.А., Корзников А.В. Особенности микроструктуры и закономерности упрочнения меди при механической активации и кручении на наковальнях Бриджмена // Физическая мезомеханика. 2013. Т. 16. № 6. C. 81–87.

31. Загуляев Д.В., Ярополова Н.Г., Комиссарова И.А., Коновалов С.В., Громов В.Е. Закономерности изменения микротвердости меди после магнитной обработки // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2013. Т. 10. № 2. С. 261–265. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18910335