Lampu Spotlight Malap dan Fius Berulang Kali Putus
Seorang pelanggan menghantar motosikal 150cc yang menggunakan bateri 12V 5Ah. Dia telah menambah dua lampu spotlight LED 30W, satu pengecas telefon 10W dan menukar mentol headlamp asal 35W kepada 55W. Dia mengadu fius 10A pada litar aksesori berulang kali putus dan lampu spotlight menjadi malap apabila enjin berada pada rpm rendah. Ukuran yang diambil: voltan bateri semasa rehat 12.4V, 12.9V pada idle dan 14.2V pada 4000 rpm. Wayar spotlight ialah 0.75 mm² sepanjang 6 meter (perjalanan pergi dan balik) dan disambung terus ke terminal bateri melalui fius 10A, manakala wayar negatif diskru pada bolt rangka yang sudah berkarat. Rintangan sambungan pembumian itu diukur 0.2 ohm. Spesifikasi alternator yang tercatat dalam manual ialah 200W. Pemilik bengkel mahukan penyelesaian yang boleh dipertanggungjawabkan dan tidak mahu motosikal yang sama kembali semula minggu depan.
1. Kira jumlah arus yang ditambah oleh aksesori dan nilai sama ada fius 10A itu sesuai. Tunjukkan pengiraan dan sebab fius itu berulang kali putus.
Read the worked answer
Gunakan P = V × I, iaitu I = P ÷ V, dan ambil 12.6V sebagai voltan nominal sistem 12V semasa enjin hidup perlahan.
Arus tambahan:
- Dua spotlight: 2 × 30W = 60W → 60 ÷ 12.6 ≈ 4.8A
- Pengecas telefon: 10W → 10 ÷ 12.6 ≈ 0.8A
- Perbezaan headlamp: 55W − 35W = 20W → 20 ÷ 12.6 ≈ 1.6A
- Jumlah tambahan ≈ 7.2A
Arus asal yang sudah ada pada litar yang sama: headlamp 35W ≈ 2.8A, lampu belakang 5W ≈ 0.4A, lampu meter dan instrumen ≈ 0.3A, sistem pencucuhan dan pam bahan api ≈ 2.5A. Jumlah asal kira-kira 6A.
Kesimpulan pertama: jumlah beban pada litar melebihi 13A, sedangkan fius 10A. Fius tidak putus serta-merta pada 11A; ia putus mengikut lengkung masa, jadi ia bertahan beberapa minit kemudian putus apabila lampu dihidupkan serentak dengan pengecas. Ini menerangkan aduan "berulang kali putus" dan bukan "putus serta-merta".
Kesimpulan kedua: fius 10A bukan penyelesaian walaupun dinaikkan, kerana wayar 0.75 mm² hanya selamat membawa kira-kira 6A hingga 8A dalam berkas. Menaikkan fius tanpa menukar wayar memindahkan titik panas daripada fius kepada wayar, iaitu risiko kebakaran.
Kesimpulan ketiga: alternator 200W pada 14V hanya mampu kira-kira 14A pada rpm tinggi. Pada idle, keluaran sebenar mungkin 30–40% daripada nilai itu, iaitu 4–6A, lebih rendah daripada beban. Bateri 5Ah yang kecil akan menyokong kekurangan itu sebentar, kemudian voltan jatuh dan lampu menjadi malap. Ini bukan kerosakan; ini beban melebihi kapasiti pada rpm rendah.
2. Kira kejatuhan voltan pada litar spotlight menggunakan data yang diberi dan jelaskan kesannya terhadap kecerahan lampu.
Read the worked answer
Gunakan R = ρL ÷ A dengan ρ kuprum = 0.01725 Ω·mm²/m.
Rintangan wayar: R = 0.01725 × 6 ÷ 0.75 ≈ 0.138 Ω
Rintangan pembumian: bolt rangka berkarat diukur 0.2 Ω. Ini sebahagian daripada litar yang sama, jadi ia mesti ditambah, bukan diabaikan.
Jumlah rintangan litar: 0.138 + 0.2 = 0.338 Ω
Kejatuhan voltan pada arus spotlight 4.8A: V = I × R = 4.8 × 0.338 ≈ 1.62V
Voltan yang sampai ke lampu: 14.2 − 1.62 ≈ 12.6V, iaitu kehilangan lebih 11% daripada voltan sistem.
Kesan praktikal: LED pemandu ringkas kehilangan keluaran cahaya secara hampir berkadar dengan arus yang mengalir, jadi kehilangan 11% voltan boleh bermakna 15–20% kehilangan kecerahan, dan itulah yang pelanggan lihat sebagai "malap". Yang lebih penting, 32% daripada kejatuhan itu berlaku pada satu bolt berkarat, bukan pada wayar. Bolt itu juga akan menjadi panas kerana P = I²R = 4.8² × 0.2 ≈ 4.6W tertumpu pada satu titik saiz kacang - titik panas yang boleh menghanguskan penebat dan menyebabkan kerosakan intermiten.
Kesan terhadap pengiraan fius: kejatuhan voltan ini tidak mengurangkan arus sebanyak banyak kerana beban LED bertindak hampir sebagai beban kuasa malar; arus mungkin naik sedikit untuk mengekalkan kuasa, jadi fius tidak akan diselamatkan oleh kejatuhan voltan.
Pengiraan saiz wayar yang betul: sasarkan kejatuhan maksimum 3% daripada 14V, iaitu 0.42V pada 4.8A → R dibenarkan = 0.42 ÷ 4.8 ≈ 0.0875 Ω → A = 0.01725 × 6 ÷ 0.0875 ≈ 1.18 mm². Oleh itu 1.5 mm² ialah minimum dan 2.5 mm² memberi margin yang lebih baik untuk panjang 6 meter.
3. Cadangkan reka bentuk semula litar dan nyatakan ujian pengesahan yang perlu dijalankan sebelum motosikal diserahkan.
Read the worked answer
Reka bentuk semula:
- Bekalkan litar spotlight melalui relay 30/40A yang dikawal oleh wayar asal suis, supaya arus besar tidak melalui suis dan wayar asal yang halus.
- Ambil bekalan positif terus dari terminal positif bateri melalui fius berasingan yang terletak dekat dengan bateri, bukan di tengah wayar.
- Gunakan wayar 2.5 mm² untuk perjalanan 6 meter dan wayar pembumian berasingan yang sama saiz, dihantar terus ke terminal negatif bateri atau ke bolt enjin yang bersih, bukan ke bolt rangka berkarat.
- Nilai fius: arus berterusan 4.8A, jadi fius 7.5A hingga 10A adalah wajar dan wayar 2.5 mm² mampu menampungnya. Jangan sesekali meletakkan fius yang lebih tinggi daripada kapasiti wayar.
- Pertimbangkan wayar berasingan untuk pengecas telefon, atau hadkan pengecas kepada litar aksesori asal yang sudah difiuskan.
- Beritahu pelanggan secara bertulis bahawa alternator 200W dan bateri 5Ah mempunyai had; jika dia mahu mengekalkan spotlight 60W, pemasangan mesti menerima bahawa pada idle bateri akan menyahcas dan penggunaan mesti dihadkan semasa berhenti lama.
Ujian pengesahan sebelum diserahkan:
- Ukur voltan pada terminal spotlight semasa enjin 4000 rpm dengan semua aksesori hidup; nilai mesti melebihi 13.2V.
- Ukur kejatuhan voltan pada wayar positif dan pada wayar pembumian secara berasingan dengan multimeter semasa beban penuh; setiap satu hendaklah kurang daripada 0.3V.
- Ukur arus dengan meter pengapit pada wayar bekalan spotlight dan bandingkan dengan pengiraan 4.8A.
- Periksa suhu fius dan relay selepas 10 minit operasi; wayar dan fius tidak boleh hangat sehingga melecur.
- Ukur voltan bateri pada idle dengan semua aksesori hidup; jika kurang 12.0V, beritahu pelanggan bahawa sistem tidak seimbang dan beban perlu dikurangkan.
- Uji suis dan relay 20 kali untuk memastikan tiada intermiten, dan tutup semua sambungan dengan sarung haba serta pengapit, bukan pita elektrik sahaja.