Что такое масса в электрике

Всем знакомы термины: «разность потенциалов» между узлами схемы или между точками в цепи, «напряжение на радиоэлементе», «напряжение или потенциал в данной точке схемы». Все эти термины хотя и кажутся разными, на самом деле сводятся к одному и тому же вопросу. Между двумя точками всегда есть электрическое напряжение – мы не можем говорить о напряжении в одной точке. Даже если описываем состояние схемы или цепи, то всегда используем две точки. То есть когда говорим о напряжении в какой-либо точке схемы, фактически говорим о напряжении между этой точкой и определенной частью электросхемы, взятой в качестве точки отсчета. Именно этот узел, относительно которого считаем потенциал, является так называемой массой.

Конечно также можем измерить напряжение в цепи между определенными точками, ни одна из которых не является массой. Тогда говорим о напряжении между двумя точками схемы и конкретно указываем, какие места в цепи затрагиваются. Помните, что напряжение между двумя точками в схеме есть не что иное, как разность потенциалов между ними.

Иногда называют падением напряжения. Чаще всего используем этот термин, когда говорим о напряжении на резисторе, через которое протекает ток. Как известно из закона Ома, что напряжение на резисторе прямо пропорционально его электрическому сопротивлению и току, протекающему через него. Поэтому, когда говорим о падении напряжения на резисторе, имеем в виду напряжение, измеренное между одним концом радиоэлемента и другим.

Как видите, можно определить одну и ту же электрическую величину тремя способами: падение напряжения, разность потенциалов и просто напряжение. Это разнообразие может сбивать с толку, поэтому следует сразу привыкнуть ко всем этим терминам.

Несколько слов о массе

Откуда произошло название «масса»? Старые электронные схемы собирались без использования печатных плат. Все элементы монтировались на общем металлическом каркасе или пластине. Отчасти именно из этой – теперь уже исторической – пластины и ее довольно больших размеров (большой массы) и возникло понятие, которое ещё иногда упоминается как шасси. На схемах также используется сокращение GND (земля, Ground) – по этой причине понятие массы часто путают с понятием заземления.

В течение многих лет наблюдали в электронных устройствах косвенное гальваническое (электрическое) соединение земли с «реальной» землей схемы. Поэтому обратите внимание на один важный момент: в подавляющем большинстве электронных устройств, встречающихся сегодня, заземление не будет таким же, как масса. Масса электронной схемы, например отрицательный полюс источника питания, аккумулятора или батарейки, чаще всего не связана с корпусом устройства. Так как различать понятия «земля» и «масса», чтобы они не вызывали путаницы?

Что такое ФАЗА, НОЛЬ и ЗЕМЛЯ В ЭЛЕКТРИКЕ | ОБЪЯСНЯЮ НА ПАЛЬЦАХ

В электронных устройствах с которыми имеем дело ежедневно, масса чаще всего связана с отрицательным полюсом источника питания, батареи или аккумулятора. Поэтому когда рассматриваем потенциал, преобладающий в данной точке цепи, то действительно имеем в виду напряжение измеренное между этой точкой и точкой заземления, то есть отрицательным полюсом источника питания.

Можно легко запомнить это следующим образом: подключите красный провод мультиметра (вольтметра) к точке где хотите измерить напряжение, и подключите черный провод к земле схемы. В настоящее время трудно найти схемы, в которых земля не подключена напрямую к отрицательному полюсу источника питания.

Следует подчеркнуть, что построение схемы может быть более сложным. Не всегда в устройстве только одно напряжение питания. Помимо схем с несколькими напряжениями – например 12 В, 5 В и 3,3 В – во многих источниках питания (в эту группу также входят компьютерные блоки питания ATX) существуют дополнительные отрицательные напряжения на землю. Что это значит? Можем представить такое решение как последовательное соединение двух источников напряжения, например, батареи, где точка заземления (контрольная точка) – это место, где эти две батареи соединяются.

Полезное на сайте:
Как сделать деревянный корпус, если не плотник

В этой конфигурации свободный полюс одной из батарей будет подавать положительное напряжение, а свободный полюс другой будет подавать отрицательное. Если оба источника имеют одинаковое значение напряжения, говорим о так называемом симметричном питании. Особенно часто оно используется в аналоговых схемах, например, усилителях или некоторых измерителях.

Тенденция, которая присутствует в электронике в течение многих лет, указывает на то что схемы, требующие симметричного питания, постепенно уходят в прошлое. Это связано с тем, что проектирование электронных схем использующих только одно напряжение питания, намного проще, поскольку это снижает не только сложность, но также затраты. У этого решения конечно есть недостатки, но здесь не будем вдаваться в подробности. Единственное, что надо помнить в этом разделе это то, что цепи могут питаться симметричным или асимметричным напряжением, а опорный потенциал, с которым связаны все измерения напряжения в схеме, является потенциалом земли. Масса (земля) – понятие условное, но чаще всего это то же самое, что отрицательный полюс питающего напряжения или точка разделения симметричных напряжений.

Однопроводная схема

Любой электрический прибор, работающий на постоянном токе, требует подключения двух проводов – «плюса» и «минуса». Изначально в автомобилях тоже использовали 2 провода. Однако с освоением массового выпуска автомашин родилась идея заменить один из проводов металлическим корпусом. Переходу на такой принцип особенно способствовала Вторая мировая война, когда автотехнику начали производить с максимальным удешевлением. Экономия почти 50% дефицитных медных проводов оказалась настолько выгодной, что мимо нее пройти просто не могли.

Оказалась, что корпус справляется с ролью провода просто отлично. К тому же схема электрической разводки становилась проще, что облегчает ремонт. Провода в жгуте были только однополярные, а это гарантировало отсутствие короткого замыкания в случае их повреждения.

Интересно, что сейчас корпусные детали используют только как минус, но раньше было не так. До 50-х годов прошлого века устоявшегося стандарта не было и в некоторых моделях на корпус подавался плюс. Напряжение в автотехнике используется небольшое, человек его не замечает, поэтому такое решение было вполне допустимо.

Через некоторое время было замечено, что в машинах с напряжением на корпусе активнее протекают коррозионные процессы, аккумуляторная батарея разряжается быстрее. Происходит это за счет паразитарных токов. Например, в дождь, после проезда по лужам, грязи, сырая поверхность шин становится слабым проводником тока. В результате, даже если отсоединить массу через корпус, ток будет уходить в почву. Поэтому повсеместно стали применять только схему с минусом на раму и корпус.

Провод массы 1.jpg

Переход на один стандарт

Вывод плюса на корпус был реализован на некоторых отечественных автомашинах. Например, на Москвиче-401 и 402, ГАЗ-М-20 «Победа», а также в ранних ГАЗ-М-21 «Волга», выпускавшихся до 1960 года.

Позднее все старые машины (за редким исключением) их владельцы переделали на минусовую «массу». Ничего сложного в этом не было. Нужно было поменять клеммы на АКБ, изменить полярность у амперметра (он находился на приборной панели и показывал зарядку). Чуть сложнее было с радиоприемником. Здесь требовалась разборка, чтобы вывести на корпус прибора минус.

Единственная сложная работа заключалась в переполюсовке генератора, но советским автомеханикам и автолюбителям все было по плечу, хотя при возможности старались просто поменять генератор на новый. Другое дело, что такая возможность была не всегда – обеспечение запчастями в СССР всегда было слабым местом.

С проводкой ничего было делать не нужно, так же как со стартером и с электроприводами печки и дворников. Эти узлы бесперебойно работали при любой схеме подключения.

С появлением в России моды на коллекционирование старых автомобилей образовалась обратная тенденция. Владельцы редких экземпляров стараются добиться полной аутентичности и восстанавливают первоначальное электропитание. Используется такая техника редко, в основном только для участия в выставках и автопробегах. Иногда хозяин выезжает просто покататься, но исключительно летом и в хорошую погоду. Все остальное время машина стоит в теплом и сухом гараже со снятым аккумулятором. При таких условиях ускоренная коррозия корпусу совершенно не грозит.

Провод массы 2.jpg

Как проверить и «лечить» «массу»

Логично, что при проблемах с электрикой, проверка «массы» обязательный этап поиска неисправности. Сделать это можно с помощью мультиметра. Прибор устанавливается в режим вольтметра, один щуп идет к минусовой клемме аккумулятора, второй можно прикладывать к корпусу двигателя, коробки, стартера, генератора, кузов, в общем, куда хватит длины провода. Единственное, для второго щупа нужно выбирать чистую и неокрашенную поверхность. Замер нужно делать на заведенном авто или хотя бы при включенном зажигании и горящих фарах. Допустимым считается падение напряжение максимум 0,1 В. Если значение выше, то нужно искать причину.

Проверка массы: один провод мультиметра положили на минус АКБ, другой провод на стартер

Поиск плохого контакта это самое неприятное в проблемах с «массой» — необходимо руками проверить все провода и соединения. Откручивать болты, чистить, смазывать. Бывают проблемы и с минусовыми проводами, в них потери случаются от коррозии или старости, но все-таки обычно плохая «масса» — это слабый физический контакт, который нужно найти и восстановить.

Получили такой показатель - вполне нормально

Когда нет времени или желания заниматься поиском, есть и альтернативный вариант ремонта – пробросить дополнительный минусовой провод от аккумулятора до конкретного потребителя. Решение, конечно, «колхозное», но рабочее, особенно когда нет времени долго искать место утечки или проблема настигла в пути.

Закрепили провод массы

В целом, минусовая часть электрической системы автомобиля — вещь очень простая и понятная. Формально она даже не требует никакого обслуживания, но многие водители со стажем предпочитают периодически откручивать, зачищать и смазывать наиболее важные места подключения к «массе». Лишним точно не будет, особенно на пожилых автомобилях.

«Аналог» и «цифра» – «масса» нужна всем!

Сегодня во многих авто применяется управление электрикой и электроникой по цифровой шине данных. Это дает огромную гибкость в управлении многочисленной электроникой, а также экономию меди – последнее, к слову, вторично.

На простейшем примере это выглядит так. В традиционной электросхеме к многочисленным лампочкам задних фонарей идет через весь кузов как минимум 5 плюсовых проводов — стоп-сигнал, два поворотника, габариты и задний ход (минусовым, разумеется, является кузовная «масса»). В цифровой же конфигурации плюсовой провод – всего один, и еще один тонкий – цифровая шина. По ней блок управления, расположенный непосредственно возле задних фонарей, получает команды и раздает «плюс» тем лампам, которым он в данный момент требуется.

004

Однако, несмотря на такое изменение концепции электрооборудования, роль «массы», разумеется, не исчезает – наоборот, она даже заметно возрастает! Ибо цифровые блоки управления гораздо чувствительнее к ухудшению контакта с «массой», нежели грубые и «неумные» лампочки и моторчики исполнительных устройств, которые раньше получали питание по простым «аналоговым» плюсовым проводам.

В поисках «массы»

«Пропала масса!» — едва ли не самая любимая мантра автомобильных электриков, поминаемая ими и по делу, и всуе… Слыша это многократно, многие автовладельцы, помнящие как минимум электротехнику по школьной физике, задумываются – кстати, а почему почти всегда теряется именно минусовая «масса», а не плюс? Ведь, казалось бы, они равнозначно необходимы для подвода тока к потребителю…

Ответ тут прост. В силу того, что общий массовый провод, коим является кузов, открыт атмосферной влаге и склонен к коррозии, элементы и модули электрики электроники автомобиля часто лишаются именно минуса или получают его через повышенное сопротивление ржавого и окислившегося контакта. Контакт в плюсовых проводах тоже порой теряется, но, поскольку в них почти не используется склонная к ржавлению сталь, происходит потеря контакта в разы реже, чем в случае с минусом…

масса автомобиля

В принципе, процедура поиска и восстановления плохого контакта в точках подключения к «массе» несложна и доступна большинству автовладельцев, практикующих самостоятельное обслуживание личного авто. Большинство контактных точек под капотом нетрудно обнаружить вдумчивым разглядыванием. В салоне и багажнике несколько сложнее – немало точек «массы» прячутся под торпедо и обшивками. Но и они конечном счете обнаружимы.

Обычно точки подключения электропроводки к «массе» представляют собой резьбовые шпильки, приваренные к кузову, или резьбовые закладные гайки. Так или иначе, ржавая и окисленная точка «массы» должна быть развинчена гаечным ключом, наконечники проводов, площадка вокруг шпильки, шайбы и гайка зачищены наждачкой, для предупреждения попадания влаги смазаны специальной аэрозольной смазкой для электроконтактов (или, в крайнем случае, консистентными смазками типа Литол-24 или графитки) и собраны в обратном порядке.

масса автомобиля

Особенно стоит отметить важность так называемых «корончатых» шайб, которые по науке именуются «шайбы стопорные с наружными зубьями» (они же иногда бывают интегрированы в кабельные наконечники). Эта мелкая и, на первый взгляд, не заслуживающая внимания ерундовина крайне важна для обеспечения качественного контакта в точках «массы»!

масса автомобиля

Дело в том, что кузов на заводе красится в полностью собранном виде – после окраски на нем уже ничего не сверлят и не варят. Соответственно, все резьбовые шпильки, являющиеся точками контакта с «массой», а также места вокруг них оказываются покрытыми краской, которая не проводит электрический ток. Поэтому под кабельный наконечник, надеваемый на шпильку, подкладывается специальная зубчатая шайба – она точечно нарушает изоляцию краски и обеспечивает суммарную большую площадь контакта без риска разрастания ржавого пятна вокруг шпильки со временем. Отсутствие таких шайб – недопустимо, замена их на обычные плоские или гроверные – тоже. Плюс нужно знать, что они, по-хорошему, одноразовые. Однако часто после кузовного ремонта сборщики эти шайбы забывают или игнорируют.

Бывают и курьезные случаи – к примеру, на продукции АвтоВАЗа лет несколько назад владельцы отмечали массовую (вот уж каламбур) проблему плохого контакта в точках массы из-за применения на заводском конвейере странных корончатых шайб, покрытых плохо проводящим ток черным анодированием.

К слову, применять эти шайбы бездумно и лепить их повсюду не стоит! К примеру, плюсовой контакт стартера в них совершенно не нуждается – там гораздо полезнее будут две обычные плоские шайбы и гровер.

008

Забавно, но порой в поисках «массы» доходят до изрядных крайностей. Отдельная история – так называемая «разминусовка». Сия процедура представляет собой ручное изготовление целого вороха толстенных проводов с клеммами под болт на концах и соединение ими с «массой» и непосредственно с минусовой клеммой аккумулятора под капотом всего того, что уже и так с ними соединено – двигателя, стартера, КПП и прочего.

На самом деле процедура это совершенно безобидная, невредная и даже порой полезная. Изначально она использовалась как метод ремонта и профилактики электрики в немолодых авто, где сложно диагностировать проблемы с «массой». Поэтому вместо замены всей проводки целиком просто пробрасывали качественную дублирующую «массу» везде, где только можно. В результате удавалось устранять трудные «плавающие» проблемы и глюки электрооборудования малой кровью.

Однако впоследствии «разминусовка» превратилась из метода упрощенного ремонта в странноватое «полутюнинговое» мероприятие… Немыслимой толщины провода упаковываются в красивую декоративную изоляцию «а-ля змеиная кожа» и используются фактически для украшения подкапотного пространства. Хотя и с изначальным посылом улучшения стабильности работы двигателя и прочей электроники.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий