汽車采用負極搭鐵的原因 汽車采用負極搭鐵的優點?

05-28

大家知道,汽車電氣系統的特點是低壓、直流、單線制、負極搭鐵。低壓是指電氣系統的電壓只有12V或者24V,低于36V安全電壓;直流是指汽車上的蓄電池、發電機以及各用電器都是使用直流電;單線制是指汽車上所有的用電器只用一根正極線就可以控制,這樣可以大大減少汽車上導線的數量;負極搭鐵是指汽車上所有的電源、電氣設備,它們的負極都直接接到車身上,車身做為電氣系統的公共回路。

汽車采用負極搭鐵的原因 汽車采用負極搭鐵的優點?

低壓、直流、單線制都很好理解,有些是為了安全,有些是為了降低成本和系統的復雜程度,但是為什么一定要采用負極搭鐵呢?采用正極搭鐵不行嗎?

其實汽車在最初發明的時候,在相當長的一段時間內,都是采用正極搭鐵的,即把電源和用電器的正極直接連接在車身上,而負極通過導線連接到電源的負極。但是隨著汽車上電氣元件的增加,人們很快就發現了一個問題——汽車車身腐蝕嚴重,并且這種腐蝕與汽車鋼板的耐腐蝕程度無關。汽車工程師經過仔細研究發現,病根就在電氣系統的正極搭鐵上,它會導致車身鋼板的電化學腐蝕速度更快。后來工程師把汽車電氣系統改成負極搭鐵,這種電化學腐蝕程度就大大減輕了。從此以后,所有的汽車電氣系統都采用負極搭鐵制,并變成了一個國際標準。

汽車采用負極搭鐵的原因 汽車采用負極搭鐵的優點?

那么為什么汽車使用正極搭鐵就會導致車身腐蝕更快呢?下面我們簡單的來分析一下這個問題。

首先我們來看一下車身腐蝕的原理是什么。汽車車身都是用鋼板制成的,基本組成是鐵元素。鐵也是一種比較活潑的金屬,它在常溫下就可以與空氣中的氧氣和水發生化學反應,鐵原子會失去外層電子,變成鐵離子,然后與氧結合,生成水合三氧化二鐵,也就是我們俗稱的鐵銹,這是導致汽車車身腐蝕的最根本原因,很顯然,鐵原子失去電子的速度越快,汽車的腐蝕就越快,腐蝕程度也越嚴重。這個腐蝕過程,本質上是鐵與氧氣和水組成了一個個微小的原電池,因此這種腐蝕又稱為電化學腐蝕。

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為了防止車身腐蝕,或者減緩車身腐蝕的速度,汽車在制造過程中采用了很多防腐蝕措施,比如采用鍍鋅鋼板、電泳、噴漆、空腔注蠟等,主要的目的是隔絕鐵與氧氣和水接觸,這個隔絕的程度也在很大程度上決定了汽車車身的抗腐蝕能力。但是汽車車身是無法做到百分之百隔絕空氣和水的,因為在某些部位必須保持金屬的裸露,比如各電氣元件的搭鐵點。還有就是螺栓聯接時,也會破壞隔離層。所以很多車的搭鐵點處更容易銹蝕,就是這個道理。

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那么汽車電氣系統的正極搭鐵和負極搭鐵對這個腐蝕過程與腐蝕速度有何影響呢?下面我們分別來分析一下。

首先我們來看一下汽車上的電源——蓄電池的工作原理。汽車上的蓄電池基本都是鉛酸蓄電池,它的正極板上是二氧化鉛,負極板上是純鉛,電解液是稀硫酸。在正極板上的鉛是以鉛離子的狀態存在的,在負極板上的鉛是以電離狀態存在的,即形成鉛離子和電子,正負極板之間大約有2.1V的電位差,這就是蓄電池產生電動勢的基本原理。蓄電池的充放電過程實際上就是鉛、二氧化鉛、硫酸鉛、硫酸、水這幾種物質的互相轉化過程,在這個過程中伴隨著電子的流動,從而形成了電流。

汽車采用負極搭鐵的原因 汽車采用負極搭鐵的優點?

如果汽車電氣系統采用正極搭鐵的話,即汽車的車身與蓄電池的的正極相連接。由于蓄電池正極上的鉛是以離子狀態存在的,所以在這種情況下,它會不斷的吸附車身上的電子到蓄電池中。車身上的鐵原子失去電子后就變成了鐵離子,遇到空氣中的水和氧氣就會迅速結合成水合三氧化二鐵,腐蝕就產生了。因此采用正極搭鐵的話,相當于增強了車身金屬的活性,讓電化學腐蝕更容易進行,所以車身的腐蝕會更快,更嚴重。

汽車采用負極搭鐵的原因 汽車采用負極搭鐵的優點?

如果采用負極搭鐵,即汽車的車身與蓄電池的的負極相連接,結果又會是怎樣的呢?我們再來看一下。蓄電池的負極板上是游離狀態的鉛離子和電子,它具有-0.1V的電位,也就是說,在負極板上的電子是富余的。在這種情況下,蓄電池負極可以隨時給車身鋼板提供電子,也就是說,車身鋼板更不容易失去電子,更不容易被氧化。

相當于變相的讓金屬“鈍化”了,車身的電化學腐蝕更不容易發生,車身的腐蝕也就減輕了?,F在有些設備采用的在金屬殼體上附加活潑金屬的防腐蝕措施,原理其實和這個差不多的。

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所以,汽車采用負極搭鐵的方式,可以有效的避免和減緩車身電化學腐蝕的速度,讓車身有更好的防腐蝕性能,這就是汽車采用負極搭鐵的最根本原因。有一個有趣的現象是,在上世紀五六十年代,中國生產的汽車基本都是采用正極搭鐵的。

因為當時的口號是“東風要壓倒西風”,我們做的東西就要與西方不一樣,他們玩負極搭鐵,我們就玩正極搭鐵,他們玩交流發電機,我們就玩直流發動機,所以在那個時代的汽車,進口與國產的電氣元件是無法替換的。只是后來發現,這樣做實在是不符合科學原理,在七十年代以后就逐漸更正過來了。這也說明了一個問題,那就是科學是沒有國界和意識形態的。

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此外,還有一個現象,讓很多人感到困惑,就是經常使用的汽車一般是不太容易生銹的,但是長時間停駛的汽車,卻很快就銹跡斑斑了,這就是所謂的“流水不腐,戶樞不蠹”。

其實這種現象也與車身的電化學腐蝕有關。經常使用的汽車,車身上隨時有電流流過,車身金屬隨時可以得到電子,就不容易被氧化腐蝕了,或者氧化腐蝕的過程比較緩慢;而長時間停駛的汽車,蓄電池斷電以后,車身上沒有電流流過,車身金屬也得不到補充的電子,如果氧氣和水破壞了車身的防銹層,就會進一步腐蝕汽車的鋼板,使鋼板氧化、生銹。這就是停駛汽車容易生銹的主要原因。

汽車采用負極搭鐵的原因 汽車采用負極搭鐵的優點?

既然汽車電氣系統采用的是單線制、負極搭鐵,那么很多電氣設備只要把它們的金屬外殼直接安裝在車身上就可以了。如果外殼是非金屬的,就要引出一條導線與車身相連,這樣的線就稱為“搭鐵線”。理論上每一個用電設備都需要一根搭鐵線,但為了減少汽車上搭鐵點的數量,有很多用電設備的負極是連接在一起的,然后通過一根公共導線與車身連接,這根導線就是公共搭鐵線。搭鐵線在汽車電路有著非常重要的作用,如果搭鐵點銹蝕、松動等,這個部位的電阻就會大大增加,就相當于在汽車電路中串聯了一個很大的電阻,進而導致汽車起動困難,燈光暗淡,或信號失準等。所以搭鐵線又稱為汽車電氣系統的“生命線”。

汽車上很多電氣故障都是由于搭鐵線接觸不良導致的,我們在排除汽車電氣故障時,首先就要檢查搭鐵線是否腐蝕、松曠,這樣可以大大減輕我們的勞動量,縮短檢修時間。

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(汽車維修技術網 http://www.646403.live/)

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