Вопрос

Каковы преимущества и недостатки положительного и отрицательного заземления?

Я только что снова запустил классический трактор Ford 8N. Кто-то, пытаясь помочь, поменял местами клеммы аккумулятора, подключив минус к земле. Из-за этого двигатель провернулся в обратном направлении! Так что у меня были искра, компрессия и топливо, но он не заводился. Это навело меня на мысль:



Положительное заземление было очень распространено, особенно в 6-вольтовых системах на рабочих машинах. Сегодня почти все транспортные средства имеют отрицательное заземление.



Это просто вопрос традиции или есть причины предпочесть один вариант другому?



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/1934/what-are-the-tradeoffs-for-positive-vs-negative-ground

23 Комментария

  1. Положительный контакт с массой продлевает срок службы свечей зажигания. Электроны движутся от центра к краю свечи. Таким образом, большая часть разрушительного тепла от искры попадает в корпус свечи, а не в центральный электрод, который плохо отводит тепло. Полярность аккумулятора не имеет абсолютно никакого отношения к коррозии, если только вы не находитесь под водой, что, вероятно, создаст для автомобиля больше проблем, чем коррозия.


  1. Тридцать лет назад я задал тот же вопрос инженеру-автомобилестроителю. Через тридцать минут он дал исчерпывающий ответ. Изначально было всего два производителя — Ford и Chevy. У Ford был положительный контакт с массой, у Chevy — отрицательный (в основном). Когда Американское общество автомобильных инженеров (кажется, в 50-х годах) собралось, чтобы установить правила, победил крупный игрок. Однако, если учесть электрохимический ряд металлов, отрицательный контакт с массой является неправильным решением. Японские и британские производители используют положительный контакт с массой в автомобилях, которые они выпускают для внутреннего рынка. Преимущества положительного заземления заключаются главным образом в том, что в качестве жертвенного анода выступает сам автомобиль. Потеря нескольких граммов железа менее разрушительна, чем потеря (или коррозия) латунных или медных соединений в автомобиле. Я видел электрические разъёмы на дверях 30-летних автомобилей RR, которые выглядели так же, как в день, когда они сошли с конвейера. Переход на 12-вольтовую систему был обусловлен экономией (и потреблением энергии) при запуске двигателей и работе вспомогательных устройств. Тонкие провода дешевле. К сожалению, коррозия (вспомните закон электрохимии) усиливается при удвоении напряжения. Транспортные средства с отрицательным заземлением требуют большого количества смазки и изоляции от влажного воздуха, чтобы оставаться в рабочем состоянии. Положительная репутация всегда лучше, но победил «большой парень» (General Motors). Были установлены правила, которые практически невозможно изменить. (Вспомните метрическую систему — она никогда не станет стандартом ни здесь, ни в Великобритании.) Вспомните BETA и VHS. BETA лучше. Но знаете что — мы предпочитаем количество качеству. В данном случае решение принял потребитель. В случае с негативной репутацией General Motors действовала без каких-либо убедительных аргументов. Все хотели 12 (и 24) вольт. Это дешевле. Тут и спорить не о чем. Помните, Бенджамин Франклин перепутал положительный и отрицательный заряды. Это произошло потому, что мы ещё не знали, что такое электроны. 50 на 50. Просто ошибся. Япония и Великобритания всё сделали правильно и придерживаются этого принципа. Когда наши машины сгнивают, мы просто покупаем новые. Дайте мне слезть с этой маленькой коробки, на которой я стою.


  1. Существует также фактор безопасности.



    Если положительная клемма аккумулятора подключена к раме автомобиля, то очень легко создать новые цепи, например через ваше тело.



    В открытом доступе гораздо больше негативных источников, чем позитивных.


  1. Отчасти это связано с традициями и стандартами, а отчасти с тем, что положительный контакт с землёй способствует гальванической коррозии* окружающих кузов элементов, в то время как при отрицательном контакте с землёй гораздо проще заменить электрические контакты, подвергшиеся коррозии.



    *Вспомните школьные уроки физики с анодами и катодами...


  1. @agentp, я бы не удивился. Кто-то рассказал мне, что пытался установить в свою машину японский автомобильный усилитель, но корпус был «заземлён» на плюс, и предохранители выбивало до тех пор, пока он не догадался открыть его и переставить перемычку.
  1. Мне очень трудно поверить, что японские и британские автомобили, предназначенные для внутреннего рынка, сегодня пользуются спросом. Им пришлось бы настраивать каждую деталь электроники. Возможно, так и было до начала 70-х.
  1. Я восстанавливаю старые тракторы, которые изначально были с положительным заземлением и напряжением 6 В. Я считаю, что такая система лучше, чем 12 В с отрицательным заземлением, по следующим причинам. Я жил там, где температура опускалась до -40 °C, и эти тракторы никогда не отказывались заводиться, если только не было какой-то проблемы. Поскольку уже упоминалась коррозия, то больше всего ржавеют те устройства, которые были переведены на отрицательное заземление и обычно работают от 12 В, хотя я сомневаюсь, что это имеет какое-то значение. Я думаю, что людям навязали идею о переходе на отрицательное напряжение, и мне было бы интересно узнать, кто и почему это сделал. Что касается компьютерной индустрии, то они, естественно, последовали бы тенденции перехода на отрицательное напряжение, если бы не столкнулись с проблемами. Одна из причин, по которой, как мне кажется, люди перешли на тракторы, заключается в том, что при напряжении 6 В двигатель заводится намного медленнее, чем при напряжении 12 В, но при напряжении 6 В двигатель может работать 30 минут и более, в то время как при напряжении 12 В он заглохнет через несколько минут. Было весело, Рон


  1. Ура Википедии:




    Изначально напряжение на проводах было положительным по отношению к
    земле. Это называется отрицательным заземлением, так как отрицательная клемма
    аккумулятора заземлена. Затем инженеры обнаружили, что при
    положительном напряжении на медных проводах они быстро изнашиваются из-за
    электролиза. При отрицательном напряжении на проводах по отношению к земле
    (так называемое положительное заземление) медь защищена от коррозии. Это
    называется катодной защитой.




    Очевидно, что здесь есть компромисс. На одних компонентах будет возникать электрохимическая коррозия, а на других — нет. Как отмечает Ник, коррозию электрических компонентов (например, проводов и соединений) на автомобиле гораздо проще устранить, чем коррозию самого кузова или рамы. Добавьте к этому тот факт, что, честно говоря, мы стали лучше защищать провода, чем раньше, и станет понятно, что имеет смысл использовать отрицательный заземляющий провод.


  1. Здесь есть несколько сомнительных фактов. :) Я британский импортер японских автомобилей... ни один автомобиль, выпущенный в Великобритании после 1968 года, не был с положительным заземлением. Я никогда не видел японский автомобиль с положительным заземлением и подозреваю, что таких не существует. Кроме того... Великобритания перешла на метрическую систему в 1965 году — никто в возрасте до восьмидесяти лет не знает, что такое ярд.
  1. Это потрясающе! (И, кстати, добро пожаловать на mechanics.SE!) Есть ли у вас ссылки на источники, где можно почитать об этом подробнее?
  1. @SteveMatthews Это отвлекающий манёвр. Аккумуляторы в любом случае гальванически изолированы. Независимо от того, как вы соедините один провод между двумя аккумуляторами, цепь не замкнётся. Для создания цепи между двумя аккумуляторами требуется два провода. Этот ответ в корне неверен.
  1. Я думаю, вы перепутали разницу между отрицательной клеммой и точкой заземления. Имейте в виду, что автомобили не заземлены из-за изолирующего эффекта резиновых шин.
  1. Я в этом не уверен. Даже если вы соедините два автомобиля с разными заземлениями, цепь не замкнётся, так как незаземлённая сторона аккумулятора изолирована. Верно?
  1. @EliasBoysen именно поэтому вопрос защищён...
  1. Не уверен, так что поправьте меня, если я ошибаюсь... кажется, что легковые и грузовые автомобили с положительным заземлением не ржавеют, в отличие от автомобилей с отрицательным заземлением. Попробуйте найти 80-летний автомобиль, который не сгнил до дверных ручек и которому не нужна ревакцинация от столбняка, прежде чем приступать к работе над ним.
  1. Согласен, молния — не самый удачный пример, ведь речь идёт о гораздо более высоких напряжениях, чем те, с которыми мы имеем дело, но я подумал, что это достаточно близкий и понятный всем пример. Пример с лампочкой и двумя батарейками мне не нравится, потому что я вижу, что положительная клемма батареи подключена к чему-то ещё, но не обязательно к отрицательной. Отток электричества от положительной клеммы кажется мне гораздо более правдоподобным, чем приток в устройство с ограниченной ёмкостью.
  1. Статическое электричество, такое как молния, с напряжением в десятки тысяч вольт, скорее всего, не является подходящим примером того, что происходит при динамическом электричестве с напряжением в несколько десятков вольт. Хотя я не могу объяснить почему. Думаю, это связано с потенциалом: положительный полюс батареи не имеет высокого потенциала относительно земли, он имеет высокий потенциал относительно отрицательного полюса той же батареи. Например, вы не можете взять две батарейки и подключить, скажем, лампочку только к положительному контакту одной из них и отрицательному контакту другой, чтобы она работала.
  1. Я только что подумал о том, что может послужить отличным примером того, о чём я говорю. Удар молнии! Когда в небе накапливается достаточно сильный положительный заряд, он перескакивает на доступную поверхность, в данном случае на землю. Это не замкнутый цикл, когда заряд выходит из облака, перемещается в другое место, а затем возвращается в облако. Он выходит из облака и попадает в землю, переходя из положительного заряда в отрицательный.
  1. Возможно, я ошибаюсь, я не электрик, но мне кажется, что соединение положительного полюса аккумулятора с любым отрицательным заземлением образует цепь. В автомобиле цепь должна возвращаться к аккумулятору, потому что весь автомобиль изолирован от другого заземления шинами. Мы говорим о потоке электронов, они стремятся двигаться от положительного полюса к отрицательному, чтобы создать баланс, и им всё равно, находится ли отрицательный полюс на другой стороне аккумулятора, на земле под вашими ногами или где-то ещё.
  1. На самом деле всё гораздо сложнее. Гораздо. Для начала прочтите главу 1 книги «Современное электрооборудование для автомобилей: руководство по двигателям, том 6» А. Джаджа, опубликованной в 1970 году издательством Chapman and Hall; главу 1 книги «Электрические и электронные системы автомобилей» Т. Дентона, опубликованной в 2013 году издательством Routledge; и главу 2 книги «Электрооборудование автомобилей» П. Л. Коли, опубликованной в 1983 году издательством Tata McGraw-Hill Education. Дело не только в коррозии шасси, и за всю историю по крайней мере одной страны правила менялись дважды.
  1. Интересно. Я узнал, что сама земля (грунт) заряжена отрицательно, и именно поэтому сейчас так модно заземлять кровати, обувь и т. д. для поддержания оптимального здоровья организма. Чтобы создать мост от положительного полюса автомобиля к земле, необходимо создать условия для разряда, который часто называют коротким замыканием (?). Так что, я думаю, здесь играет роль коэффициент напряжения. Может быть, именно поэтому в старых автомобилях была выбрана положительная клемма на 6 В. Если бы они знали, что чем выше напряжение, тем сильнее будет ток или электрический «удар». Поскольку большинство людей не особо остро реагируют на цепь
  1. Знаете, я зашёл на этот сайт в поисках ответов на вопросы о «положительном заземлении», которое было в некоторых автомобилях, на которых я ездил (Model A 1931 года, TR3 1959 года и Morris Minor 1959 года), и теперь я ещё больше запутался...??? Хотя у меня есть образование в области компьютерного программирования и электроники... Где я ошибся??? С уважением, Пэтти. P. S. Кроме того, я не припомню, чтобы на какой-то из этих машин было больше или меньше коррозии, чем на других, которыми я владела, если не считать обычной ржавчины, которая появляется с возрастом...
  1. Он начал вращаться в обратном направлении?? Насколько я знаю, все стартеры — это последовательные двигатели, поэтому не имеет значения, какую полярность вы используете. Они всегда вращаются в одном направлении. Вы даже можете запустить его от сети переменного тока. Это значительно упрощает переоборудование автомобиля для подключения как к положительному, так и к отрицательному заземлению. Вы уверены, что он начал вращаться в обратном направлении?
Вы уже ответили на этот вопрос