Co je zkrat?

V rezidenčním zapojení je tento termín zkrat může být definována jako jakákoli situace, ve které je proud v zavedeném zapojení obvodu namísto toho odkloněn do neočekávané cesty, která nemá odpor. Je to v podstatě situace, kdy elektrický proud „uniká“ mimo zavedené kabeláže a teče tam, kde to není zamýšleno. Termín „zkrat“ je ve skutečnosti docela přesný, protože tato neúmyslná náhodná cesta je skutečně obvodem, který je „kratší“ než standardní obvod - proudový tok obchází dráty obvodu, aby vytvořil kratší cestu ke svému konečnému destinace.

Podle této definice zemní chyba lze technicky chápat jako jeden typ zkratu, kdy proud v horkém drátu najde kratší cestu k zemi. Ve světě obytných kabelů pro elektrikáře je však termín zkrat obvykle vyhrazen pro popis situace, kdy se horký drát přímo dotkne neutrální drát.

• A zemní chyba se vyskytuje v obytných obvodech, když horký drát přichází do styku s uzemňovacím drátem nebo s uzemněným prvkem, jako je kovová skříň, a elektřina pak okamžitě proudí k zemi. Během zemní poruchy teče ohromné ​​množství proudu - dost na to, aby způsobilo usmrcení elektrickým proudem a požáry. Nebezpečí úrazu elektrickým proudem nastává, pokud je osoba v kontaktu s pozemní cestou, kterou proud protéká.
• A zkrat nastane, když horký drát kontaktuje neutrální vodič, aniž by prošel odporovou zátěží. Během zkratu protéká také velké množství proudu a může generovat dostatek tepla pro spuštění ohně, ale zřídka způsobuje úraz elektrickým proudem. Důvod, proč tomu tak není, je, že proud zůstává v elektrickém obvodu a neteče ven, jako tomu je v případě zemní poruchy. To však neznamená, že krátká nemůže způsobit zranění.

Můžete prokázat zkrat pomocí 6-voltové baterie, krátké délky 12-měřicího elektrického drátu a dvojice izolovaných kleští. Ohněte drát do tvaru U, který mu umožňuje dotknout se obou svorky baterie ve stejnou dobu. Držte drát kleštěmi a dotkněte se svorek. V závislosti na stavu baterie pravděpodobně uvidíte jiskření a když odstraníte drát, všimnete si, že jak baterie, tak baterie jsou horké. (Poznámka: Tento experiment neprovádějte s větší baterií, jako je 12 V automobilová baterie, protože může dojít k jejímu poškození.)

Vytvořili jste zkrat tím, že poskytnete cestu s nízkým odporem, aby elektřina mohla proudit přímo mezi terminály baterie. Stejnosměrný proud generoval odporové teplo v drátu, a pokud by se to samé stalo ve vašich domácích obvodech s napětím 120 V AC, teplo by pravděpodobně stačilo k roztavení izolace drátu. To je nebezpečné, ale ne tak nebezpečné jako elektrický oblouk, který by nastal mezi dráty.

Největší nebezpečí spojené se zkratem je elektrický oblouk, ke kterému dochází, když se vodiče nedotýkají, ale jsou dostatečně blízko, aby elektřina mohla přeskočit vzduchovou mezeru a oddělit je. Výsledné jiskry jsou v podstatě blesky a podobně jako blesky mohou zahřívat vzduch na směšně vysoké teploty srovnatelné s teplotami na povrchu slunce. Mohou odpařit kov, takže kdokoli v blízkosti oblouku může být vážně zraněn nebo zabit.

Horký drát v obytných obvodech nese elektrický náboj ze zdroje energie a neutrální drát nese náboj zpět do zdroje. Elektrická energie v horkém drátu se neustále snaží navrátit ke zdroji nebo k zemi po trase vytvořené vodiči horkých a neutrálních obvodů a všemi lampami, svítidly nebo zařízeními připojenými k tomu obvod. Dokud je tento proud omezen na dráty chráněné izolací, neexistují žádné problémy. Elektrická energie je účinně zkroutena kabeláží, která nabízí odpor vůči nekontrolovanému toku elektřiny.

Každé elektrické zařízení vyžaduje, aby elektřina pracovala a tato práce vyžaduje elektrický odpor, který omezuje tok proudu. Pokud se však horký drát dotkne neutrálního drátu, aniž by prošel zátěží, odpor se náhle stane velmi nízkým, a proto je proud velmi vysoký.

• Technická poznámka: Protože napětí (V) v rezidenčním obvodu je konstantní 120 voltů, mají proud (I) a odpor (R) inverzní vztah podle Ohmova zákona, V = IR.

Tento náhlý neomezený tok z horkého drátu do neutrální dráhy, přerušený bez odporového zatížení, je znám jako zkrat. K zkratu může dojít z mnoha důvodů:

• Izolace oddělující horké a neutrální dráty se může nosit od stárnutí tenká, což umožňuje jejich spojení.
• Špatně připojený horký nebo neutrální vodič se může uvolnit ze svítidla nebo zásuvky a dotknout se druhého.
• Na mokré zástrčce může elektřina putovat z jednoho hrotu do druhého vodou.
• Elektrický vodič může utrpět poškození, které odhalí dráty a umožní, aby se horký mohl dotknout neutrálního.
• Vnitřní zapojení spotřebiče může být vadné, což umožňuje dotyku vnitřního horkého drátu a neutrálního drátu. Pokud zapojíte lampu nebo jiné zařízení a objevíte jiskry nebo přerušený jistič, může dojít ke zkratu v samotném zařízení.

Při krátkém výskytu jsou obvykle jiskry, protože dráty nejsou v trvalém kontaktu. Jiskry generují dostatek tepla pro roztavení plastových zařízení, jako jsou vývody, vypínače a zástrčky, a pro zapálení hořlavých materiálů v okolí.

Každý dům má panel jističů a jističe jsou navrženy tak, aby detekovaly anomálně vysoký proud a vypínaly napájení, když tak dělají. Pokud má obvod zkrat, vypne se jistič a nebudete jej moci resetovat, dokud nenajdete zkrat a neopravíte ho. Vývod nebo přerušovač proudu GFCI (zemní poruchový proudový vypínač) je primárně určen k detekci proudu anomálie spojené se zemními poruchami, ale stejně jako všechny jističe se vypnou také při zkratu dojde.

Žádné z těchto zařízení není tak citlivé na zkrat jako vývod AFCI (proudový obloukový přerušovač proudu) nebo jistič. Vyvolání z zkratu je obvykle přerušované a GFCI nebo konvenční jistič by to mohl minout. AFCI je však určen k detekci specifické anomálie signálu způsobené obloukem a vypne se, jakmile tak učiní. Z tohoto důvodu elektrický kód stále více vyžaduje odbytiště AFCI na strategických místech v domácnostech a komerčních zařízeních. Mnoho výrobců nyní nabízí kombinované zásuvky GFCI / AFCI a jističe.

Pokud můžete ovládat teplo generované během oblouku, můžete jej použít pro různé účely. To je princip za obloukem a odporové svařování.

V základním obvodu svařování elektrickým obloukem je svařovaný kov - dílo - připojen drátem ke zdroji energie, ke kterému je také připojena svařovací tyč. Když svářeč pohybuje tyčí dostatečně blízko k práci, dochází ke zkratu, který způsobuje elektrický oblouk mezi tyčí a prací. To generuje teploty v rozmezí 6 500 stupňů Fahrenheita, které jsou dostatečně horké, aby roztavily kov, takže se může roztavit na jiný kus kovu, který je také v rozsahu oblouku.

Elektrické oblouky byly používány v nejranějších žárovkách, dokud nebyly nahrazeny žhavícími vlákny. Stále se používá v některých moderních žárovkách, když je vyžadován zvláště jasný zdroj světla nebo ten, který se blíží světlu ze slunce. Barva oblouku závisí na elektrodových materiálech, takže vědci mohou analyzovat spektrum oblouku vytvořeného párem elektrod, aby identifikovali materiály v elektrodách.

Tyto a další aplikace ukazují, že způsobení elektrického oblouku zkratem může být nebezpečné, ale není to vždy špatné.