在汽車上進行電焊作業時,為什麼必須斷開電瓶負極連接線?

2020-12-17 愛車騎士笑笑

很多汽車修理老師傅都知道,在汽車上進行電焊作業時,必須把電瓶負極線拆下來,否則就有可能擊穿電瓶或者燒壞汽車電腦。但這樣做的原理是什麼,很多人就說不明白了。今天老侯來給大家分析一下,在汽車上電焊時為什麼要斷開電瓶線。

大家知道,汽車電氣系統的特點是低壓、直流、負極搭鐵。低壓是指系統的電壓只有12或者24伏,即使是電動汽車,動力系統的電壓高達幾百伏,控制系統的電壓也是12伏;直流是指系統內所有的電氣元件使用的都是直流電,雖然發電機發出來的是交流電,但是經過整流後對外輸出的也是直流電,電瓶也是直流電;負極搭是指電源的負極直接接在車身上,各種電氣設備的負極也直接接在車身上,由於車身是金屬製造的,具有導電性,所以車身就可以做為電氣系統的公共負極,這樣做可以大大節省電氣系統的導線用量。

這是一個封閉的、安全可靠的電氣系統,發電機是主電源,蓄電池是輔助電源(也是用電設備),其它的燈光、起動機、音響、傳感器、執行器等屬於用電設備。各種用電設備之間並聯連接,在工作時互不幹涉,即使一個元件損壞了,也不會影響其它設備的工作,更不會對其它設備產生損傷。

那麼在這套電氣系統上我們給它附加一個電氣系統會怎樣?比如說電焊。

先給大家簡單的說說電焊的工作原理吧。電焊機可以簡單看做是一個變壓器,它輸出電壓是50~70伏,工作電壓30伏左右。在工件上焊接時,首先要把焊機負極可靠的接在工件上,然後用焊鉗點擊工件,此時在焊接部位瞬間短路,形成巨大的電流將焊鉗與工件之間的空氣電離,形成導電電弧,並在焊接部位產生高溫,將金屬熔化,再冷卻熔接,金屬就粘結在一起了。電焊機在工作時電壓在30伏左右,電流可以高達幾百安培。

我們把這個電路簡化一下。電焊機可以看做是電源,負極線、焊鉗線是導線,工件、電弧可以看做是負載,簡化後的電路圖如下。

如果我們在汽車上電焊,就相當於把電焊這套電氣系統接入到汽車的電氣系統中了。此時汽車車身變成了工件,焊接的部位就是接入點。在這種情況下我們來分析一下,電焊會對汽車電氣系統有哪些影響。

大家知道,電焊時焊機的負極是不可能直接接在焊接點上的,而是要有一段距離。比如我們焊接車門,焊接點在車門上,焊機負極可能接在車架上,這樣車身就變成了電焊系統的一部分導線。但汽車電氣系統是負極搭鐵的,車身也是電氣系統的公共負極,也可以看做是導線的一部分。這樣分析之後你就會發現:在汽車上電焊作業,車身事實上變成了電焊系統與汽車電氣系統的公共導線。電焊對汽車電氣系統的影響也就出現在這裡。

如果焊機的負極搭鐵良好,與車身的連接點也是牢固可靠的,焊接點與焊機負極搭鐵點之間距離很短,並且這段車身導電良好,電阻可以看做為零。在這種情況下,電焊對汽車電氣系統沒有任何影響。因為汽車電氣系統各元器件都是有電阻的,而焊機系統的電阻可以看做是零。大家都知道,所有電路的特點都是電流優先走無電阻電路,所以在此時,焊機系統的電流雖然大,但是直接回到了焊機的負極,並沒有經過汽車的電氣系統,電焊系統與汽車電氣系統仍然可以看做是兩個獨立運行的系統,只是共用了一段導線,但互不幹涉。

如果焊接點與焊機負極搭鐵點之間距離較長,或者這段車身由於鏽蝕、分段等原因,導致這段車身電阻較大,後果會怎麼樣呢?我們繼續分析。

前文說了,所有電路的特點都是電流優先走無電阻電路。如果某一段電路電阻較大,那麼電流就會「另闢蹊徑」,自動尋找電阻更小的線路去走,或者在兩段線路上共同流動。在汽車上焊接時,如果焊接點與焊機負極搭鐵點之間的電阻較大,那麼巨大的電焊電流也會去尋找其它電阻更小的線路,危險就在這種情況下發生了。

汽車上各種電氣設備都是非常精密的,特別是一些傳感器、執行器、電控單元等,它們的電阻都非常小,一般只有幾歐姆甚至零點幾歐姆,電瓶的內阻也只有0.1歐姆左右;它們能承受的電壓也比較小,有些元器件就連繫統自身的12伏電壓都承受不了,需要降壓到5伏才能使用。此外,在這些電氣元件的內部還有許多二極體、三極體、電阻、電容、晶片等,它們都是極為精密的,如果有過大的電流或者電壓加載在它們身上,它們瞬間就會損壞。

假設在焊接點與焊機負極搭鐵點之間由於鏽蝕、距離過大等因素,產生了0.3歐姆的電阻,焊接電流為100A。那麼在電焊作業時,焊接電流並不是全部從焊鉗到焊機負極搭鐵點之間的車身通過,而是會自動尋找其它的迴路,並與從焊鉗到焊機負極搭鐵點之間的車身組成一個並聯電路,電流會同時從這兩條線路上通過。

假設汽車電氣系統中某一條迴路的電阻也是0.3歐姆,那麼就會有50A的電流被分流到這條迴路上。這個電流會進入到汽車電氣系統之中,並在系統中形成環流,對汽車電氣系統中的精密電子元件(比如電控單元、電瓶等)構成巨大的威脅,甚至被其燒毀或者擊穿,也就是我們所說的燒電腦、擊穿電瓶。也可以說,汽車自身封閉安全的電氣系統被「外敵入侵」了,一些脆弱的零部件直接被「擊斃」了,系統也就癱瘓了。這種情況特別容易發生在電焊起弧與斷弧的瞬間,此時電焊系統內會生產一個浪湧電壓,對汽車電氣系統的影響更大。

如果此時我們把電瓶搭鐵線斷開會怎樣呢?當電瓶搭鐵線斷開之後,汽車的電氣系統與車身斷開連接,也就是所有電氣設備的負極都被斷開了,無法形成迴路。這就相當於關上了城門,其它的外來入侵者無法進入了,不再受外界任何系統的幹擾。此時在汽車上進行電焊作業,即使焊接點與焊機負極搭鐵點之間的車身電阻較大,電流也沒有其它的迴路可走,只能從這兒通過,而不會進入汽車的電氣系統。用一句名人的話來說就是:雙腳離地了,病毒入侵的通道被關閉了,聰明的智商又佔領高地了。

所以,在汽車上進行電焊作業時,如果不能確保焊接點與焊機負極搭鐵點之間的車身電阻為零,就必須斷開汽車電氣系統的電瓶負極,以避免電焊系統對汽車電氣系統構成威脅。事實上有經驗的維修師傅,在汽車上電焊時,基本都是焊接點在哪兒,焊機的負極線就接在哪兒,一般不會讓焊接點與焊機負極搭鐵點分別接在不同的零部件上。

還有一點是需要注意的,就是在汽車上焊接液壓缸時,必須讓焊接點和焊機負極搭鐵線分別接在缸筒和活塞杆上。如果這樣連接的話,電焊時電流會從缸筒與活塞杆接觸的部位通過,並在這個位置生成電火花,形成金屬熔接粘著。當液壓缸工作時,這個粘著點斷開,形成的瘢痕會劃傷油封,造成液壓缸漏油。這一點是我們在修復一個多節舉升缸後吸取的深刻教訓!

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