Por que o chassi é usado como terra em circuitos elétricos automotivos

A eletrônica automotiva geralmente usa o chassi de metal como o conector de aterramento negativo para os circuitos de corrente contínua. Obviamente, isso economiza algo na fiação. Existe uma razão elétrica para essa abordagem?

(Não estou perguntando por que negativo em vez de positivo, mas por que armação de metal em vez de arame.)

Não há uma razão elétrica, mas uma razão de peso. Ao usar a estrutura metálica existente como terra, reduz efetivamente o número de fios em cerca de metade e, portanto, economiza muito peso. (Por exemplo, caso contrário, cada lanterna traseira teria que ter dois fios em vez de um.)

Lembre-se também de que algumas cargas elétricas em um automóvel usam muita corrente. Um motor de partida, por exemplo, usa muito comum 0 fio AWG, que pesa cerca de 0,5 kg / m.

Curiosamente, embora não seja sua pergunta, a escolha do negativo versus o positivo é totalmente arbitrária. De fato, na década de 1960, a Volkswagen usou um sistema de "terreno positivo" de 6V para o Fusca até 1967, quando eles finalmente mudaram para o sistema de aterramento negativo de 12V, hoje padrão.

Quanto mais fios você usa, mais fios você tem que pode falhar. Quanto mais fios você tiver que pode falhar, maior a probabilidade de que algo pare de funcionar. Não há realmente nenhuma maneira (até onde eu saiba) de o chassi falhar eletronicamente, o que também não fará com que as coisas parem de funcionar por outros motivos mais importantes; portanto, usando o chassi, você diminui o número de maneiras possíveis com o seu carro ou com outras componente do mesmo, pode parar de funcionar.

Embora as outras respostas convincentes estejam corretas, devo acrescentar a resposta realmente óbvia, que, dado que este é um site focado em engenharia, já deveria ter sido mencionado.

CUSTO

A indústria automotiva é altamente competitiva, com margens finas e um ambiente exigente para operar. E o cobre é muito caro.

Isso é uma resposta ao meu comentário acima que não caberia em um comentário.

Ele também tenta oferecer um link para uma boa redação sobre a questão principal e, em seguida, algum histórico para esclarecer a questão negativa versus a positiva que, por engano, pensei que era clara.

Neste primeiro link, o autor explica claramente as razões e os benefícios do uso do chassi como ponto de referência comum e também a melhor forma de usá-lo e quando não. Simplificando, o chassi é um bom ponto de referência de tensão comum de baixa resistência. http://www.w8ji.com/negative_lead_to_battery.htm

Muitos locais parecem indicar que o aterramento positivo estava em uso para evitar a corrosão dos fios nos dias de inulação menos eficaz. http://lajagclub.com/the-argument-for-positive-ground/ http://www.jalopyjournal.com/forum/threads/why-neg-ground-vs-pos-ground.497935/

A Wikipedia tem um pequeno fragmento de discussão relacionada à escolha da polaridade mencionada em uma página de discussão, mas as informações do lodo do radiador não estão mais na página da bateria automotiva, pois podem não ter sido verificáveis. https://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Reference_desk/Archives/Science/2010_October_4#Six_volt_automotive_systems

Muitas outras referências vagas indicam que a corrosão é uma preocupação, mas não há consenso sobre qual foi realmente pior ou se o chassi ou a fiação estavam sendo protegidos. http://www.yesterdaystractors.com/cgi-bin/viewit.cgi?bd=nboard&th=848277

A mudança para a padronização pode ter sido motivada pelo mercado de acessórios. O aumento do uso de componentes semicondutores (reguladores de tensão) significava que importava para que lado as peças estavam conectadas. Os carros eram frequentemente convertidos em terra negativa para suportar equipamentos de rádio feitos em convenções de design eletrônico. A necessidade de escolher um padrão 'qualquer padrão' para carros pode ter sido externa aos desejos das necessidades de eletricidade do carro e motivada pela conveniência comercial. A qualidade da faísca é mencionada ocasionalmente, mas a polaridade do chassi não a forçaria a ser uma ou outra, pois a bobina poderia ser conectada conforme necessário.

Babador, Para responder à sua pergunta: Sim, há um motivo elétrico para usar o chassi do veículo como um solo. Aqui está um exemplo: Você precisa de uma tomada elétrica (plugue Anderson, por exemplo) na parte traseira do seu veículo para alimentar um dispositivo que consome 50 amperes e o comprimento do cabo necessário para alcançar o plugue é de 7 metros. Agora, para calcular o tamanho do cabo, você também deve considerar o comprimento do cabo de retorno (negativo). Usando os requisitos de exemplo acima com uma instalação de cabo duplo, ou seja, cabos positivos e negativos passam para o plugue da bateria e com base em uma tensão de 13,8% e uma queda de tensão de ~ 3%, resultando em uma tensão de trabalho de ~ 13,4 volts no plugue. Você precisaria correr 14 metros de cabo 4/0 AWG (B&S). Considerando que, usando o chassi do veículo como solo, você só precisa rodar um comprimento de 7m de 5 AWG (B & S) mais um comprimento curto do terminal negativo do plugue ao chassi, digamos ~ 1 metro, elevando o comprimento total para 8 metros de 5 AWG contra 14 metros de 4/0 AWG, uma enorme economia. Uma boa idéia é atualizar os cabos de aterramento da carroceria e do chassi do terminal negativo da bateria, pois os cabos originais são dimensionados para a carga elétrica padrão do veículo e podem não ser pesados ​​o suficiente para suportar uma carga aumentada no aterramento do chassi.

Não sou engenheiro eletricista, mas me parece que o chassi é realmente um aterramento adequado (esteja o lado negativo da bateria conectado ou não), a explicação usual de por que sempre devemos desconectar o terminal NEGATIVO antes de trabalhar em nosso carro é falso (veja o link abaixo). Enquanto o cabo positivo estiver conectado, corremos o risco de causar um curto-circuito em qualquer número de circuitos no sistema. Eu tenho fusíveis suficientes para aprender da maneira mais difícil.

Desconectando a fonte de alimentação

Para ter um nível de segurança adicional: Se alguma conexão de cabo se perder, cair no chassi e configurá-lo sob tensão, uma corrente fluirá através do corpo de alguém que esteja tocando nele. Este é um alto risco para as pessoas. Para evitar isso, prepare-se para o chão.