اتصال کوتاه

.

.

«زمین» (به انگلیسی شاسی „Chassis“ یا گراوند „Ground“ که به صورت مخفف GND نوشته می شود)، به معنی جسم رسانایی (بدنه) تعریف می شود که عموماً دارای پتانسیل صفر ولت بوده و نقطه ی مرجع اندازه گیری تمام سیگنال ها و ولتاژهای کاری یک سامانه ی الکتریکی است.

توجه: در این مقاله از اینجا به بعد، برای جلوگیری از بروز ابهام، واژه ی «شاسی یا بدنه» برای «زمین یک مدار یا یک دستگاه در محدوده ی بسته ی همان مدار یا دستگاه» به کار برده می شود.

در بیشتر موارد، قطب منفی (-) الکتریکیِ منبع ولتاژ تغذیه «شاسی» هم هست. قطب مثبت (+) منبع ولتاژ تغذیه و نیز همه ی ولتاژهای دیگر و سیگنال ها و علایم الکتریکی یک مدار یا سامانه ی برقی/الکترونیکی نسبت به پتانسیل این نقطه ی مرجع (شاسی) بیان می شوند. در مدارها، شاسی، نقطه ی مشترک و محل پیوند بسیاری از قطعات الکترونیکی هستند.

در صورت لزوم، قطب مثبتِ منبع تامین ولتاژ هم می تواند نقش شاسی یک مدار را، بدون هیچ اشکال و ایرادی، بازی کند. تنها تفاوت در این خواهد بود که (با توجه به شاسی بودن قطب مثبت) ولتاژ تغذیه کننده ی مدار منفی قرائت خواهد شد. در ادامه با مثال هایی این موضوع را بیشتر باز خواهیم کرد.

همچنین در «مدارهای ولتاژ متناوب» یا «مدارهای AC» نیز می توان یک «پتانسیل شاسی» یا به عبارت دیگر «اتصال شاسی / اتصال بدنه» تعیین نمود.

اصولاً شاسی می تواند هر نقطه ی دلخواهی در یک مدار الکتریکی باشد و به عنوان نقطه ی مرجع برای تعیین همه ی ولتاژها در آن مدار مورد استفاده قرار گیرد. پتانسیل شاسی در بیشتر موارد، و نه الزاماً، نزدیک یا برابر «پتانسیل زمین» است. شاسی اغلب دارای «اتصال گالوانیک» (اتصال بی واسطه و مستقیم) با زمین است که به آن «زمین کردن» یا «ارت کردن» می گویند.

.

اتصال زمین به عنوان تدبیر حفاظتی

قطعات محفظه و اجزای در معرض تماس و لمس در هر تجهیز برقی که در آن ولتاژهای خطرناک وجود داشته باشند، باید یا به یک سیم ارت و زمین وصل باشند، یا این که با عایق کاری حفاظتی، به طور اطمینان بخشی از اتصال گالوانیک با شبکه ی برق جداسازی شده باشند.

همچنین در «برقگیر» ها نیز اجزای فلزی سامانه ی برقگیر در محدوده ی این تدابیر حفاظتی قرار می گیرند و باید به سیم ارت وصل شده یا مستقیماً ارت شوند.

در بسیاری از موارد ایجاد ارتباط مستقیم بین زمین پتانسیل های شاسی نه مقدور است، نه توصیه می شود و نه مجاز است. از دلایل این امر می توان به پدیدآمدن جریان های اختلالی و جریان های ناخواسته ی جبرانی و تعادلی اشاره کرد. در چنین مواردی، باید دقت ویژه به کار برد تا پتانسیل شاسی ولتاژ بالایی نسبت به زمین پیدا نکند، مخصوصاً هنگامی که (مثلاً به دلیل شیلدینگ الکتریکی) قطعات محفظه ملزم به داشتن پتانسیل شاسی باشند.

.

مثال ها

در خودروها و همچنین در موتوسیکلت و دوچرخه ها، پتانسیل بدنه، خود شاسی یا تنه ی وسیله ی نقلیه هستند. این شاسی یا تنه که در تمام نقاط وسیله ی نقلیه حضور دارد، همزمان به عنوان کابل برگشتی برای مدارهای الکتریکی آن نیز به کار گرفته شده است. به این دلیل، برای هر تغذیه کردن هر مصرف کننده ی الکتریکی در این وسایط نقلیه، کشیدن تنها یک سیم کفایت می کند. در خودروسازی خط شاسی یا بدنه همواره با شماره پایانه ی 31 نشان داده می شود.

پس نامربوط نیست اگر ولتاژ تغذیه ی عرشه ی خودرو (Bord-Voltage) در ایران و آلمان یک ولتاژ مستقیمِ مثبت، در انگلستان یک ولتاژ مستقیمِ منفی (چون در آنجا قطب مثبت باتری به بدنه ی خودروها وصل می شود) و در دوچرخه ها یک ولتاژ متناوب باشد.

در تجهیزات مخابراتی، مانند شبکه ی تلفن ثابت، به دلایل تاریخی اکثراً خط مثبت منبع تغذیه ی آنها پتانسیل مرجع (شاسی) را تشکیل می دهد و همین قطب زمین هم شده است. ولتاژ تغذیه ی یک تجهیز مخابرات تلفنی نسبت به شاسی و زمین 48- ولت و 60- ولت است.

همچنین، در دستگاه های قدیمی الکترونیکی که با ترانزیستورهای ژرمانیومی کار می کردند، خط مثبت تغذیه شاسی بود. علت این بود که در نسل های اولیه ی ترانزیستورها که بجای سیلیسیوم با ژرمانیوم ساخته می شدند، تیپ PNP بر NPN برتری داشت و همان طور که می دانید، اتصال امیتر در ترانزیستورهای نوع مثبت به خط مثبت وصل می شود. امروزه، اما، ترانزیستورهای سیلیسومی مورد استفاده ی وسیع قرار دارند که ساختن آنها به صورت تیپ منفی آسان تر است و منجر به این شده که در دستگاه های الکترونیکی امروزی قطب منفی شاسی باشد.

روی فیبرهای مدار چاپی پتانسیل شاسی به آن نوار مسی تعلق دارد که سطح بیشتری از فیبر را به خود اختصاص داده باشد زیرا این خطی است که بیشترین تعداد قطعات و المان ها با آن پیوند دارند. در بسیاری موارد پتانسیل شاسی تمام سطح فیبر را به خود اختصاص می دهد (سطح شاسی) تا از بروز تفاوت های ولتاژی در سر و ته مدار جلوگیری کرده و تاثیرات اختلالی جریان های ناخواسته را به کمینه ی دسترسی پذیر پایین بیاورد. چنین روش هایی را در مدارهای فرکانس بالا که در آنها یک سمت «فیبر مدارچاپی دو رو» به طور کامل نقش شاسی را بازی می کند، می توان به فراوانی دید.

در مدارهای صوتی و مدارهای آنالوگ، نقطه های شاسی در محل سیگنال های ورودی و خروجی به صورت ستاره ای و فقط در یک نقطه ی گرهگاهی به یکدیگر وصل می شوند – فقط همین یک نقطه پتانسیل مرجع واقعی مدار است و نقاط دیگر شاسی ممکن است به علت افت ولتاژهای ناشی از عبور جریان های بزرگ در طول نوارهای مسی، واجد پتانسیل دیگری شوند که در نتیجه باعث پدید آمدن سیگنال های ناخواسته ی اختلالی می گردد.

در رایانه ها پتانسیل شاسی همزمان پتانسیل بدنه و پتانسیل زمین هم هست.

در تجهیزات فرکانس بالا و زیرسامانه های آنها، پتانسیل شاسی همواره به بدنه متصل است. اتصال بدنه همچنین در تقویت کننده های صوتی، برای پیش گیری از بروز اختلالات صوتی، مفید است. در هر دو این موارد، اگر نقطه ی شاسی سیگنال با چندین محل با پتانسیل زمین مرتبط باشد، ممکن است مشکلاتی مانند «هام 50 هرتز» یا حتی فیدبک و سوت کشیدن بروز کنند.

.

نماد ها و علایم ترسیمی

در شماتیک ها برای جلوگیری از شلوغ شدن مدار نقاطی را که به پتانسیل شاسی وصل هستند، با خط به یکدیگر مرتبط نمی کنند، بلکه بجای آن یک «نماد شاسی» به کار می برند که بعداً در عمل همه ی این نقاط به یکدیگر وصل خواهند شد.

سازمان بین المللی IEC برای نمایش شاسی در نقشه های شماتیک استانداردی عرضه کرده است. این استاندارد با مشخصه ی DIN EN 60617-2 معرفی شده است. نمادهای مربوطه در اینجا ملاحظه می شوند.

.

زمین، به طور عمومی	زمین عملیاتی (غیرحفاظتی)	زمین حفاظتی، اتصال به سیم ارت
شاسی، بدنه، گراوند GND	شاسی، بدنه نماد ساده	پتانسیل هم تراز Equipotencial

.

در خارج از دستگاه ها و روی بدنه ی فلزی آنها گاهی اتصالات پیچ و مهره ای برای اتصال شاسی پیش بینی می شوند. در دستگاه های صوتی حرفه ای از آن ها برای متوازن کردن «زمین سیگنال» بین دستگاه های مختلف صوتی استفاده می شود و در دستگاه های برقی ممکن است نقش حفاظتی برای کاربران داشته باشند.

.

.

.

منبع:

www.wikipedia.org

و منابع دیگر

.

.