Warum wird das Chassis in elektrischen Stromkreisen von Kraftfahrzeugen als Masse verwendet?

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In der Automobilelektronik wird im Allgemeinen das Metallgehäuse als negativer Masseanschluss für die Gleichstromkreise verwendet. Offensichtlich spart dies etwas an Verkabelung. Gibt es einen elektrischen Grund für diesen Ansatz?

(Ich frage nicht warum negativ statt positiv, sondern warum Metallrahmen statt Draht.)

Lätzchen
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Es ist ein riesiger leitfähiger Fleck mit wahrscheinlich einer sehr sehr niedrigen Impedanz. Und ja, er kann verwendet werden, um viele
Erdungsrückleitungen zu
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Und einige Autos sind positiver Boden. Ich kann mich nicht erinnern, welche: alte VWs?
Brian Drummond
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Hatte jemals zuvor dieses ärgerliche Problem mit dem "losen Erdungsdraht" bei Steckbrettern usw.? Naja nicht mit dem Auto! Verschrauben Sie es einfach genau dort! Sie wird richtige Kumpel sein!
KyranF
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@KyranF Muss leider nicht zustimmen. Es gibt Dutzende (oder mehr) Gründe in einem Auto, und wenn einer von ihnen sich löst, kann dies alle möglichen seltsamen Probleme verursachen. Unter dem Armaturenbrett ( viele Drähte) und dem Masseband, mit dem der Motorblock am Fahrgestell befestigt ist, sind ältere Fahrzeuge üblich. Bleh. So viel Schmerz und es scheint viel häufiger zu passieren als Probleme mit der anderen Seite.
Spehro Pefhany

Antworten:

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Es gibt keinen elektrischen Grund, sondern einen Gewichtsgrund. Durch die Verwendung der vorhandenen Metallstruktur als Erdung wird die Anzahl der Drähte effektiv um die Hälfte reduziert und somit viel Gewicht gespart. (Zum Beispiel, sonst müsste jedes Rücklicht zwei Drähte anstelle von einem haben.)

Denken Sie auch daran, dass einige elektrische Verbraucher in einem Automobil viel Strom verbrauchen. Ein Anlasser verwendet zum Beispiel sehr häufig Draht mit einem AWG von 0, der etwa 0,5 kg / m wiegt.

Interessanterweise ist die Wahl zwischen negativ und positiv völlig willkürlich, auch wenn dies nicht Ihre Frage ist. Tatsächlich verwendete Volkswagen in den 1960er Jahren ein 6-V-System mit "positiver Masse" für den Käfer, als es 1967 schließlich auf das heute übliche 12-V-System mit negativer Masse umgestellt wurde.

Edward
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Der galvanische Korrosionsschutz kann einen gewissen Vorteil haben, wenn der Boden negativ ist. An der Karosserie und nicht an der positiv geladenen Verkabelung tritt Korrosion auf. Auch wenn das Chassis geerdet ist, besteht kaum die Möglichkeit, dass die Erde abprallt oder Erdschleifen entstehen, da alle Systeme über eine Erdungsverbindung mit nahezu einem Sternpunkt verfügen.
KalleMP
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@KalleMP, ich denke du hast den Korrosionsschutz verkehrt herum. Ich habe die Korrosion an meinem positiven Batteriepol und nicht an meiner Karosserie. Es wird auch kathodischer Schutz genannt. Dies war mein erster Treffer, rroc.org.au/wiki/index.php?title=Technical:Polarity
George Herold
@KalleMP, aber ein positives Chassis bietet die gleiche gemeinsame Verbindung mit niedriger Impedanz, hat es also nicht den gleichen Mangel an "Masse" -Schleifen wie ein negatives Chassis? Ich verstehe nicht, wie sich die Polarität auf die Erdschleifen auswirkt.
Cristoper
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@cristoper Richtig, der Bodenteil ist für die Probleme mit der Erdschleife irrelevant. Es ist der gemeinsame Teil, der dabei hilft. Eine positive Erdung würde die gleichen Vorteile bieten, da alle Zubehörteile ebenfalls eine positive Erdung aufweisen und ihre Ummantelung leicht angeschlossen werden könnte.
KalleMP
@GeorgeHerold Ich habe zwar die Korrosionssache verkehrt herum, aber es kann sich immer noch auf die Gründe für die Wahl des negativen Bodens beziehen. Wann immer die Korrosion auftrat, wurde möglicherweise entschieden, dass sie sich bei einem positiven Grund an der falschen Stelle befand. Siehe auch die Antwort, die ich unten für Links gemacht habe, um auf die Verwirrung
einzugehen
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Je mehr Drähte Sie verwenden, desto mehr Drähte können ausfallen. Je mehr Kabel Sie haben, die ausfallen können, desto wahrscheinlicher ist es, dass etwas nicht mehr funktioniert. Es gibt (soweit ich weiß) wirklich keine Möglichkeit, dass das Chassis elektronisch ausfällt, was nicht dazu führt, dass Dinge aus anderen, wichtigeren Gründen nicht mehr funktionieren. Wenn Sie also das Chassis verwenden, verringern Sie die Anzahl der möglichen Wege für Ihr Auto oder einige Komponente davon kann aufhören zu arbeiten.

Saidoro
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Ironischerweise kam dies, weil ich auf meinem Bootsanhänger einen Fahrgestellverbindungsfehler hatte. Der Anhänger ist schwenkbar und nur ein rostiger Riegel verbindet den vorderen Teil mit dem hinteren Teil. Das Erdungskabel befand sich vorne und die Lichter hinten. Beim Ziehen wurde gelegentlich die Verbindung unterbrochen, als die Abschnitte abprallten und die Lichter flackerten. Ich habe seitdem ein längeres Erdungskabel angeschlossen und den Befestigungspunkt zum hinteren Teil des Gehäuses verschoben.
Startnummer
Bei einem fehlenden oder korrodierten Masseband zwischen Motor und Fahrgestell kann eine ganze Reihe von ärgerlichen und schwierigen Problemen auftreten. alles von zufälligen Aussetzern über leere Batterien bis hin zu flackernden Rücklichtern.
Edward
Die Verkabelung des Anhängers sollte ein Beispiel dafür sein, wie vorteilhaft es ist, keine Kabel zu haben. Es scheint, dass jedes Frühjahr ein Nagetier die Hälfte meiner Anhängerleitungen für einen Snack verwendet hat.
Whatsisname
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Während die zwingenden anderen Antworten richtig sind, sollte ich die wirklich wirklich offensichtliche Antwort hinzufügen, die, da es sich um eine ingenieurorientierte Site handelt, inzwischen hätte erwähnt werden müssen.

KOSTEN

Die Automobilindustrie ist hart umkämpft, mit hauchdünnen Margen und einem anspruchsvollen Umfeld. Kupfer ist sehr teuer.

Platzhalter
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Dies ist eine Antwort auf meinen obigen Kommentar, der nicht in einen Kommentar passen würde.

Es wird auch versucht, einen Link zu einem guten Bericht über die Hauptfrage und dann zu einer Geschichte zu bieten, um das negative und das positive Grundproblem zu klären, von dem ich fälschlicherweise dachte, dass es eindeutig ist.

In diesem ersten Link erklärt der Autor die Gründe und Vorteile der Verwendung des Chassis als gemeinsamen Ausgangspunkt und auch, wie es am besten zu verwenden ist und wann nicht. Einfach ausgedrückt ist das Chassis ein guter, niederohmiger, gemeinsamer Spannungsreferenzpunkt. http://www.w8ji.com/negative_lead_to_battery.htm

Viele Stellen scheinen darauf hinzudeuten, dass die positive Masse verwendet wurde, um eine Korrosion der Drähte in den Tagen einer weniger wirksamen Isolierung zu verhindern. http://lajagclub.com/the-argument-for-positive-ground/ http://www.jalopyjournal.com/forum/threads/why-neg-ground-vs-pos-ground.497935/

Wikipedia hat eine kleine Diskussion über die Wahl der Polarität, die auf einer Diskussionsseite erwähnt wird, aber die Informationen zum Kühlerschlamm befinden sich nicht mehr auf der Seite der Autobatterien, da sie möglicherweise nicht überprüfbar waren. https://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Reference_desk/Archives/Science/2010_October_4#Six_volt_automotive_systems

Viele vage Hinweise deuten darauf hin, dass Korrosion ein Problem war, aber kein Konsens darüber, welches davon wirklich schlimmer war oder ob das Chassis oder die Verkabelung geschützt wurden. http://www.yesterdaystractors.com/cgi-bin/viewit.cgi?bd=nboard&th=848277

Möglicherweise wurde der Trend zur Standardisierung vom Zubehörmarkt verdrängt. Der zunehmende Einsatz von Halbleiterbauelementen (Spannungsreglern) bedeutete, dass es darauf ankam, auf welche Weise Teile verbunden wurden. Autos wurden oft auf negative Erde umgerüstet, um Funkgeräte zu unterstützen, die nach Konventionen für elektronisches Design hergestellt wurden. Die Notwendigkeit, einen Standard für Autos zu wählen, lag möglicherweise außerhalb der Bedürfnisse des Autoelektrizitätsbedarfs und beruhte auf kommerziellem Komfort. Die Qualität des Funkens wird gelegentlich erwähnt, aber die Polarität des Chassis hätte es nicht gezwungen, die eine oder andere zu sein, da die Spule nach Bedarf angeschlossen werden könnte.

KalleMP
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Die ersten Festkörper-Autoradios verwendeten überall PNP-Ge-Transistoren, da dies alles war, was zu dieser Zeit verfügbar war. Dies machte eine positive Erde bequemer und könnte dazu beigetragen haben, dass die britischen Autos zu spät kamen, um auf negative Erde zu gehen.
Autistic
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Lätzchen, um Ihre Frage zu beantworten: Ja, es gibt einen elektrischen Grund, das Fahrzeugchassis als Untergrund zu verwenden. Hier ein Beispiel: Sie benötigen eine Steckdose (z. B. Anderson-Stecker) am Heck Ihres Fahrzeugs, um ein Gerät mit 50 Ampere zu versorgen. Die zum Erreichen des Steckers erforderliche Kabellänge beträgt 7 Meter. Um nun die Kabelgröße zu berechnen, müssen Sie auch die Länge des Rückleitungskabels (Minuskabels) berücksichtigen. Unter Verwendung der obigen Beispielanforderungen mit einer Doppelkabelinstallation, dh positive und negative Kabel verlaufen von der Batterie zum Stecker und basieren auf einer Batteriespannung von 13,8 und einem Spannungsabfall von ~ 3%, was eine Arbeitsspannung von ~ 13,4 Volt am Stecker ergibt. Sie müssten 14 Meter 4/0 AWG (B & S) Kabel verlegen. Wenn Sie das Chassis des Fahrzeugs als Untergrund verwenden, müssen Sie lediglich eine Länge von 7 m mit einem AWG von 5 (B & B) ausführen. S) plus eine kurze Länge vom Minuspol des Steckers zum Chassis, sagen wir ~ 1 Meter, was die Gesamtlänge auf 8 Meter mit 5 AWG gegenüber 14 Metern mit 4/0 AWG bringt, eine enorme Einsparung. Eine gute Idee ist es, die Karosserie- und Karosseriemassekabel vom Minuspol der Batterie zu trennen, da die Originalkabel für die normale elektrische Last des Fahrzeugs ausgelegt sind und möglicherweise nicht schwer genug sind, um eine erhöhte Belastung der Karosseriemasse zu bewältigen.

Grauer Nomade
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Natürlich ist das ein 7 Meter langes 5 AWG (B & S) -Kabel vom Pluspol der Batterie
Gray Nomad
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Ich bin kein Elektrotechniker, aber es scheint mir, dass, wenn das Chassis tatsächlich eine geeignete Masse ist (unabhängig davon, ob die negative Seite der Batterie angeschlossen ist oder nicht), die übliche Erklärung, warum wir den NEGATIVE-Anschluss immer vorher trennen sollten an unserem Auto zu arbeiten ist Schwindel (siehe Link unten). Solange das Pluskabel angeschlossen ist, besteht die Gefahr, dass eine beliebige Anzahl von Stromkreisen im System kurzgeschlossen wird. Ich habe genug Sicherungen durchgebrannt, um es auf die harte Tour zu lernen.

Stromversorgung trennen

Dennis
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Es ist kein Schwindel. Das Problem ist, dass wenn Sie das + zuerst trennen, Sie das Risiko eingehen, das + während der Ausführung der Aufgabe mit dem Gehäuse zu verbinden. Trennen - zuerst leidet das Problem nicht. Ebenso müssen Sie beim Anbringen von Starthilfekabeln zuerst + anschließen, damit ein Abrutschen und Auftreffen auf das Chassis keine Rolle spielt, da kein vollständiger Stromkreis vorhanden ist.
Transistor
-4

Zusätzliche Sicherheitsstufe: Wenn sich Kabelverbindungen lösen, auf das Gehäuse fallen und es unter Spannung setzen, fließt ein Strom durch den Körper von jemandem, der es berührt. Dies ist ein hohes Risiko für Menschen. Um dies zu vermeiden, wird es auf Masse gelegt.

spekulatius
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Ich denke, Sie werden feststellen, dass die meisten Fahrzeugleitungen 12 V Gleichstrom haben, so dass ein Mensch beide Pole einer Autobatterie sicher berühren kann. Der einzige Teil, der unter Hochspannung steht (in einem nichtelektrischen Auto sowieso kein Hybridauto), ist die Sekundärseite des Zündkreises - die Zündkerzenkabel.
Edward
Es stimmt, im Allgemeinen möchte ich lieber auf der sicheren Seite bleiben und auf dem Boden bleiben. Ein weiterer Grund besteht darin, dass unterschiedliche Netzteile möglicherweise in ihren Fähigkeiten überschritten werden können, wenn ein Strom über das Chassis von einem zum nächsten Gerät fließt. Dies erhöht die Ausfallgefahr.
Spekulatius
Wenn das Chassis isoliert wäre und mit einem Kabel in Kontakt käme, müsste eine Person sowohl das Chassis als auch einen Rückweg zur Spannungsquelle kontaktieren, um Strom zu erhalten.
Gbarry