1. Использование металлического гаража в качестве анода является наиболее простым способом защиты главным образом внешних металлических поверхностей облицовки автомобиля. Если пол в гараже также железный, или содержит открытые участки металлической арматуры, то тогда защищается и поверхность днища автомобиля. Летом, как правило, в металлическом гараже – парниковый эффект, который при катодной защите не разрушает, а наоборот сохраняет и очищает кузов автомобиля от коррозии. Для создания такой защиты достаточно корпус гаража подключить к плюсу аккумуляторной батареи, установленной в автомобиле через обыкновенный добавочный резистор и монтажный провод. В качестве плюса, можно использовать прикуриватель, при условии, что в нём есть напряжение в режиме стоянки при отключенном замке зажигания (не у всех автомобилей при отключенном зажигании работает прикуриватель).
2. Использование контура заземления в качестве анода подобно использованию металлического гаража. Разница состоит лишь в том, что главным образом от коррозии защищается днище автомобиля. Для создания лучшего контура заземления, по периметру автомобиля необходимо забить в грунт четыре металлических кола (стержня) длиной не менее одного метра. Колы, электрически соединяются друг с другом с помощью проволоки. Контур подключается к автомобилю точно так же, как и корпус гаража – через добавочный резистор.
3. Металлизированный резиновый заземляющий "хвост" - простой и эффективный способ защиты движущегося автомобиля. В условиях влажного воздуха – дождя, мокрого дорожного покрытия, создается разность потенциалов между кузовом автомобиля и дорожным покрытием. Влажный воздух и мокрое дорожное полотно усиливает коррозию кузова автомобиля, но в данном случае наблюдается обратное - чем больше влажность, тем эффективнее антикоррозийная работа заземляющего хвоста. Хвост устанавливается сзади автомобиля так, чтобы в сырую погоду, при движении автомобиля, на хвост летели брызги воды от заднего колеса. Это улучшает эффективность антикоррозийной защиты.
Вторая функция заземляющего хвоста – он выполняет функцию антистатического приспособления. Я думаю, вы замечали, на бензовозах всегда волочится и гремит металлическая цепь, предназначенная для исключения накопления статического заряда на корпусе автомобиля и как следствие – исключения возникновения электрической искры, опасной для перевозимого груза. В некоторых статьях Интернета пишут, что цепь, волочащаяся за бензовозом – это антикоррозийное приспособление. К таким наблюдениям можно отнестись только с улыбкой.
Хвост должен быть изолирован от корпуса автомобиля по постоянному току и наоборот "закорочен" на корпус по переменному току. Достигается это RC-цепочкой, представляющей собой элементарный частотный фильтр.
4. Использование в качестве анодов защитных электродов - протекторов, практически отдельная тема. Элементарные металлические пластинки - "защитные протекторы" прикрепляются в наиболее уязвимых для коррозии местах - под крыльями, на днище кузова, на порогах. Они отвлекают на себя ржавчину за счёт того же эффекта, что и все предыдущие варианты анодов. Достоинство такого способа – постоянное наличие анода, стоит машина или едет. Такая локальная защита, говорят, дает хорошие результаты. Правда, анодов надо установить штук 15-20. Это трудоемко, но думаю "овчинка выделки стоит".
В качестве защитных электродов (анодов) могут использоваться как разрушающиеся материалы (нержавеющая сталь, алюминий), требующие замены через 4...5 лет, так и неразрушающиеся. В качестве неразрушающихся электродов можно применять карбоксил, магнетит, графит или платину. Защитные электроды выполняются в виде прямоугольных либо круглых пластин площадью 4...10 см2.
При установке и монтаже электродов следует помнить, что:
- один защитный электрод защищает площадь с радиусом около 0,25...0,35 м;
- защитные электроды устанавливаются только на места, защищенные лакокрасочным покрытием;
- для крепления электродов рекомендуется использовать только эпоксидный клей или шпатлевку на его основе, предварительно зачистив глянец (эпоксидный клей на глянец не прилипает),но думаю, что это не догма;
- наружную сторону защитных электродов (где нет пайки) нельзя покрывать мастикой, краской, клеем или другим электроизоляционным покрытием.
Рассмотрим варианты размещения "протекторов" на кузове автомобиля. Наиболее эффективнее размещать протекторные пластины в тех местах кузова, где больше сырости – в нижней части кузова вблизи колёс, где летят брызги воды. Один из вариантов размещения пластин "на старых добрых Жигулях" изображен на рисунке ниже.
Установка электродов в этих точках наиболее эффективна:
1 — коробчатые усилители брызговиков; 2 — места крепления фар и подфарников; 3 — нижняя часть передней панели; 4 — полости за щитками-усилителями передних крыльев; 5 — внутренние поверхности дверей и порогов; 6, 7 — передняя нижняя часть заднего крыла и арка колеса по стыку с крылом; 8 — фартук задней панели. Провода к протекторным пластинам подключаются через проколы в резиновых заглушках, закрывающих отверстия в днище автомобиля, которые предусмотрены его конструкцией. Другой вариант использования меньшего количества электродов, но с большей площадью самих пластин:
Выглядит вполне логично, зачем устанавливать много электродов малой площади, если можно установить мало электродов, но большего размера. Главное, установить их в местах наиболее подверженных коррозии, или вблизи этих мест. Кроме того, в связи с тем, что в качестве "электролита" выступает влажный воздух, пластины должны располагаться обращёнными не внутрь (внутри короба, куда не проникает влага), а наружу – навстречу агрессивной среде, например брызгам от колеса. Думаю, что элементарных теоретических понятий достаточно, поэтому перейдём к разработке устройства антикоррозийной защиты.
Учитывая особенности и специфику использования различных вариантов анодов, конечно лучшим вариантом является одновременное использование всех перечисленных ранее способов.
Схема устройства простейшая. Самое сложное – изготовление "заземляющего хвоста" и установка "протекторных пластин".
Изучая вопрос протекторной защиты в Интернете, я не встретил ни одной схемы, которая оптимально выполняет задачу защиты от ржавчины. Вернёмся к тому, что в некоторых статьях пишут, что полная защита от коррозии достигается при потенциале 0,1...0,2 В. Дальнейший сдвиг потенциала в сторону увеличения мало влияет на степень защиты. Мы не будем оспаривать этого предлагаемого значения. Защитного тока фактически не существует, он возникает только в случае "появления" проводника, образующегося за счёт проводимости воды, попадающей на пластины протекторов, или на покрышки колёс. Исходя из этого, можно сделать вывод: Если мы будем стремиться к значению 0,1...0,2 вольта, тогда придется ставить делитель напряжения, а это - лишний – паразитный разряд аккумулятора впустую. Если увеличение потенциала, не ухудшает степень защиты, тогда проще подать на аноды все 12 вольт, которые будут сами по себе "падать" в зависимости от влажности пластин. Достигается это обыкновенным добавочным резистором. Необходимо рассчитать его на такой ток, при котором в случае замыкания протекторных пластин на корпус автомобиля, происходит "безопасный" разряд аккумуляторной батареи. Абсолютно все, встречающиеся в Интернете схемы катодной защиты либо имеют фиксировано малую разницу потенциалов между анодом и катодом (до 1,8 вольта), либо имеют большую разницу потенциалов (до 8…11 вольт), но авторы этих схем описывают их, как "выдающие" 0,1…0,2 вольта. Разница этих схем – в максимальном токе, определяемом добавочным резистором. Непонятно, они или сами не умеют рассчитать простейший делитель напряжения, или пытаются обмануть Вас?
Из руководства по эксплуатации автомобиля, автомобилисты знают, что устойчивый пуск двигателя с помощью стартера возможен, если емкость аккумулятора составляет не менее 60% номинальной. Если использовать одно из устройств, публикуемых авторами разных статей с током потребления 5 мА, то время, в течение которого аккумулятор можно не подзаряжать составит 40 дней. С учетом саморазряда аккумулятора это время будет еще меньше. При постоянном использовании автомобиля это не опасно, но если Вы собрались в отпуск, или длительную командировку, то такое устройство следует отключить от аккумулятора автомобиля.
Приведу популярную схему катодной защиты, даже с рисунками протекторов:
На рисунке, вывод "Вых." подсоединяется на пластины-протекторы. Против таких протекторов я ничего не имею, поскольку их геометрия мало влияет на степень защиты (можете вырезать хоть звездочку), а влияет лишь площадь пластин. Определим, какое же напряжение подается на пластины, и какой ток потребляет устройство? На кристалле светодиода HL1 типа АЛ307БМ падение постоянного прямого напряжения равно 2 В (из справочника). Остальные 10 В падают на резисторах. Общее сопротивление R1+R2+R3 будет равно 4855 Ом (R1+R2 в параллель и R3 последовательно). Ток делителя будет равен Iдел = U / Rобщ. = 10/4855 = 2,1 mA. Отсюда: Напряжение на выходе Uвых = Iдел * R3 + UHL1 = 2,26 * 4300 + 1 = 10,8 B. Где же заявляемые 0,1…0,2 вольта? Мало того, в этой схеме, проходящий через светодиод ток 2,1 mA его толком и не зажжёт, у светодиода номинальный ток 10 mA. Кроме того, на лицо "паразитный" ток разряда аккумуляторной батареи – через делитель. Вывод: схема придумана малограмотным экспериментатором. Подобная схема с "паразитным" разрядом аккумуляторной батареи приводится в схеме с заземляющим хвостом:
В соответствии с описанием этой схемы, на кузов автомобиля, относительно земли, подаётся отрицательный потенциал, напряжением около 1,9 вольт. При наличии в воздухе даже небольшой влажности поверхность колёс (за счёт наличия солей) становится электропроводящей и электрическая цепь замыкается. В схеме существует важный недочёт - цепь уже и так замкнута по пути: "+" аккумуляторной батареи, резистор R1, стабистор V1, "-" аккумуляторной батареи. Паразитный ток разряда аккумуляторной батареи, протекающий через стабистор приблизительно составляет: I = UR1 / R1 = 10,1 / 240 = 42 mA, это довольно много. Защитный ток, использующий влажность воздуха такой схемы будет на порядок меньше "паразитного". Получается, что эта схема ещё хуже предыдущей. Встречались и другие статьи, в которых по плотности тока на протекторах вычислялись значения резисторов делителей напряжения – что является заблуждением.
Закончим критику, и приступим к делу. Как я и писал ранее, нет смысла стремиться к уменьшению разности напряжений между анодом и катодом. Все предлагаемые схемы катодной защиты, построенные на делителях напряжения способны принести не только пользу, но и вред. Особенно активно вы будете лить слёзы в случае осыпания пластин аккумуляторной батареи, когда произойдёт случайное замыкание протектора на корпус, а Вы этого не заметите. Если напряжение катодной защиты будет больше, то хуже от этого не будет, а даже наоборот – лучше. В то же время, ток ограниченный добавочным резистором делает такое напряжение безопасным.
Предлагаю оптимальное устройство катодной защиты, использующее все варианты анодов, которое фактически не разряжает аккумулятор, что особенно важно при длительном хранении автомобиля. Время использования может составлять до бесконечности, пока сам аккумулятор не умрёт своей смертью, даже если регулярно четвероногий друг будет мочиться на протекторы.
За шаблон, на котором мы изобразим схему, мы возьмём предыдущее схематичное изображение автомобиля, доработав его простой, но "толковой" схемой защиты.
Устройство позволяет поддерживать значение потенциала влажных участков поверхности кузова на уровне, необходимом для полной остановки и прекращения коррозийных процессов за счет разрушения защитных электродов, в качестве которых выступают стенки металлического гаража, защитные протекторы. Кроме того, во время осадков в качестве защитного анода используется и мокрая поверхность дорожного полотна.
В схеме имеется три цепи защиты: Первая цепь катодной защиты – цепь "стационарной" защиты с использованием контура заземления, или корпуса металлического гаража (ракушки). Является самым эффективным способом защиты автомобиля от коррозии в условиях "парника" металлического гаража. Применяется с дополнительным проводом, подключаемым одним концом в гнездо Гн1, другим соединяется с соответствующим анодом. Гнездо Гн1 можно расположить в любом удобном для Вас месте автомобиля. Удобнее всего – в салоне, у водительского места. В состав первой "стационарной" цепи защиты входят светодиод VD1, резистор R1, гнездо Гн1 и многожильный монтажный изолированный провод. Если у Вас нет условий для использования этого вида защиты, не переживайте, значит у Вас и нет металлического гаража, а так же есть остальные цепи защиты.
Вторая цепь катодной защиты – цепь "мобильной" защиты с использованием заземляющего «хвоста». Это наиболее эффективная защита от коррозии во время дождя, тумана, мокрого дорожного полотна. Электрод-хвост располагается сзади автомобиля, на одной линии с колесом, для того, чтобы брызги воды от колеса попадали на хвост. В состав второй "мобильной" цепи защиты входят светодиод VD2, резистор R2, изолятор (на рисунке - коричневый), заземляющий электрод - хвост Э1. Дополнительно в состав второй цепи входят элементы R3 и С1, которые совместно с Э1 выполняют функцию защиты кузова автомобиля от статического напряжения. Обратите внимание, что хвост прицепляется не непосредственно к металлическому кузову автомобиля, а через изоляционный материал. В качестве хвоста используйте тонкую металлизированную резиновую ленту. Как вариант, можно использовать тонкостенный резиновый шланг с продетым в него тонким металлическим тросиком, выглядывающим на конце.
Третья цепь катодной защиты – цепь "постоянной" защиты от коррозии с использованием протекторных пластин. Эта защита от коррозии действует постоянно, как на стоянке, так и в движении, как во время дождя, так и в сухую погоду. Её эффективность зависит от количества, размеров и мест расположения пластин-электродов. Чем суммарная площадь электродов больше, тем лучше. Но учтите, что электроды должны быть распределены по кузову автомобиля в наиболее уязвимых для коррозии местах. О самих протекторах было написано выше. Наиболее приемлемый не дорогой материал для протекторов – нержавеющая сталь. В состав третьей "постоянной" цепи защиты входят светодиод VD3, резистор R4 и протекторы (на рисунке - синие).
Номиналы резисторов R1, R2, R4 схемы защиты выбраны такими, чтобы в случае замыкания протекторов, хвоста, или гаражной конструкции на кузов автомобиля максимальный ток был ограничен номинальным значением тока светодиодов – 10mA. Другими словами, в условиях сухого воздуха (сухого кузова автомобиля) светодиоды не должны гореть. Если в сырую погоду, светодиоды загораются, то это свидетельствует о работе катодной защиты. Чем больше влажности, тем ярче будут гореть светодиоды. Если один из светодиодов горит максимально ярко на "сухом" автомобиле, то это означает, что имеет место неисправность – замыкание элементов защиты от коррозии на корпус автомобиля. Тогда необходимо, не позднее чем в течение недели после загорания светодиода определить место замыкания и устранить его. Основное назначение светодиодов – контроль исправности цепей катодной защиты. В условиях минимального воздействия влаги они не должны ярко светиться. Слабое свечение допускается.
Проверку исправности цепей защиты на обрыв проводят приблизительно 1 раз в месяц путем замыкания на корпус автомобиля: первую цепь проверяют замыканием провода, который должен крепиться к стенке металлического гаража; вторую – замыканием заземляющего хвоста; третью – замыканием одного из протекторов. При замыкании, соответствующий светодиод должен загореться. Для удобства, можно использовать дополнительный монтажный провод. Неплохо, при проверке исправности схемы катодной защиты ещё и осмотреть защитные протекторы.
Само нехитрое устройство можно разместить в любом удобном для Вас месте. Нет необходимости размещать его на панели приборов, перед глазами водителя. Там оно будет только отвлекать. Устройство защиты, размещённое в моторном отсеке, не позволит своевременно отреагировать на замыкание анодов на корпус автомобиля, потому как многие не заглядывают под капот своего коня от одной, до другой смены масла в двигателе. Поэтому, по моему мнению, оптимальное место расположения устройства – под приборной панелью, в нише, на 10-20 сантиметров выше педалей управления. Перед выходом из машины, водитель обычно опускает глаза для изъятия ключа из замка зажигания, поэтому светодиоды устройства защиты окажутся в поле его зрения. А красный горящий светодиод обязательно привлечёт внимание.
Необходимо, чтобы устройство оставалось подключенным к аккумулятору даже при отключенном общем электрооборудовании автомобиля (выключенном зажигании). В простейшем случае устройство можно расположить на небольшой изоляционной пластине (гетинакс, текстолит, пластмасса). Лучший вариант, если устройство поместить в какую-либо изолированную коробочку, или залить эпоксидной смолой.
