短絡の構造

トラックの屋根にある標識灯の下にあるガスケットの漏れを交換したり、末息子の 2007 年型カローラの固着したキャリパーを交換したりすることで自由時間が食われてしまったので、BMW に関してはゆっくりとした自動車週間でした。 そこで、実際の自動車の仕事の代わりに、今週は自動車のショートについてお話します。 それらがどのように「良い」種類の抵抗の機能であるか、しかし可能な限り最悪の場合について説明します。

まず、ハックメカニックの教授の帽子をかぶって、車の中で電気がどのように機能するかについての基礎について短い授業をしなければなりません。

電気は電荷の流れとして定義されます。 「流れ」と「充電」が実際に何を意味するかについては、頭の中で考えてしまうかもしれませんが、この説明のために、電流はバッテリーのプラス端子から「負荷装置」に流れ、充電を実行するという慣例を使用します。 (ライトや電気モーターなど) 動作し、バッテリーのマイナス端子に戻ることで往復が完了します。 懐中電灯などの交換可能なバッテリーを備えた小型の手持ちデバイスでは、バッテリーのプラス端子とマイナス端子に直接接続します。 これを下の図に示します。

電池に直接接続された電球のような負荷装置。

車に取り組んだことがない人は、車もこのように配線されていると思うでしょう。しかし、自動車の開発の初期段階で、車の金属シャーシをサーキットの片足に使用することの有用性が明らかになりました。そうすることで、各デバイス (各ライトまたはモーター) を 1 本の長いワイヤでバッテリーに接続し、短いワイヤでシャーシに接続できます。 当初、一部のメーカーはプラス端子を接地し、他のメーカーはマイナス端子を接地していました（そして、プラス端子を使うのはおかしな英国人だけではありませんでした。驚くべきことに、フォードは 50 年代半ばまでプラス端子を支持していました）が、最終的には業界はマイナス端子で標準化しました。 したがって、路上を走る車両の圧倒的多数は、バッテリーのマイナスケーブルをシャーシアースに接続しています。 個々のワイヤはバッテリーの「+」端子からすべてのデバイスに電気を運びますが、ほぼすべてのデバイスはシャーシを通る共通のリターン グランド パスを共有します。 以下の図では、これを簡単な回路で示しています。

負荷デバイスとシャーシグランドをリターンパスとして使用する単純な回路。

ここで、回路にさらに 2 つ、ヒューズとスイッチを追加しましょう。 こうすることで、スイッチがオンになるまで回路に電流が流れなくなり、回路が必要以上の電流を流すとヒューズが切れて、すべての電流が止まります。 車のほとんどの (すべてではありませんが) 回路は次のようになります。

スイッチとヒューズを使用した、シンプルだが非常に代表的な自動車用回路。

自動車で「ショート」（または、もっと短く言えば「ショート」）があると言うとき、ほとんどの場合、プラス線の絶縁体が擦れて銅線が剥げていることを意味します。内部のより線が誤ってグランドに触れると、回路がワイヤが接続されている負荷デバイスをバイパスします。 (「電源への短絡」というものもありますが、アースへの短絡の方がはるかに一般的です。) アースへのそのような 2 つの短絡を下の図に示します。

ヒューズと負荷装置の間にあるワイヤが絶縁体をこすって車のボディに触れたとします。 これは緑色で示された短絡 #1 です。 この場合、電流 (大量の電流) が突然、バッテリーのプラス極からヒューズを通って、ワイヤーを通って、直接アースに流れます。 これは、図のスイッチが開いているように示されている場合でも発生することに注意してください。つまり、意図したものよりも短い回路経路が作成されるため、まさに「短絡」と呼ばれます。 電流量がヒューズの定格を大幅に超えているため (信じてください、実際にそうなります。それについては後で説明します)、ヒューズはほぼ瞬時に切れ、電流の流れが止まります。

2 つの場所でアースに短絡する可能性があります。

擦り切れた絶縁体がヒューズよりも前のワイヤの部分にある場合は、短絡 #2 (赤いパス) が発生します。 ショート #1 と同様に、大量の電流が突然流れますが、この経路には溶断するヒューズがないため、電流の流れを止めるものは何もありません。 これは悪夢のようなシナリオです。ヒューズが解けていない回路がアースに完全にショートし、絶縁体が溶け、ワイヤが焼け、場合によっては電気火災が発生する可能性があります。 火災が発生していなくても、燃えたワイヤがハーネスを通過すると、ハーネス内の隣接するワイヤの絶縁体も溶ける可能性があります。 めちゃくちゃだ。