Τι είναι ένα βραχυκύκλωμα;

Στην οικιακή καλωδίωση, ο όρος βραχυκύκλωμα μπορεί να οριστεί ως οποιαδήποτε κατάσταση κατά την οποία το ρεύμα στην καθιερωμένη καλωδίωση ενός κυκλώματος μετατρέπεται σε ένα απροσδόκητο μονοπάτι που δεν έχει αντίσταση. Είναι ουσιαστικά μια κατάσταση κατά την οποία το ηλεκτρικό ρεύμα "διαρρέει" έξω από την καθιερωμένη καλωδίωση και ρέει όπου δεν προορίζεται. Ο όρος "βραχυκύκλωμα" είναι στην πραγματικότητα αρκετά ακριβής, επειδή αυτή η ακούσια, τυχαία διαδρομή είναι πράγματι ένα κύκλωμα που είναι "μικρότερο" από ένα τυπικό κύκλωμα - η ροή ρεύματος παρακάμπτει τα καλώδια του κυκλώματος για να δημιουργήσει μια μικρότερη διαδρομή προς την τελική του προορισμός.

Με αυτόν τον ορισμό, α σφάλμα εδάφους τεχνικά μπορεί να θεωρηθεί ως ένας τύπος βραχυκυκλώματος, στο οποίο το ρεύμα σε ένα θερμό καλώδιο βρίσκει μια μικρότερη διαδρομή προς τη γείωση. Ωστόσο, στον κόσμο των οικιακών καλωδίων ηλεκτρολόγου, ο όρος βραχυκύκλωμα συνήθως διατηρείται για να περιγράψει την κατάσταση όταν ένα θερμό καλώδιο αγγίζει άμεσα ένα

• ΕΝΑ σφάλμα εδάφους συμβαίνει σε οικιακά κυκλώματα όταν ένα θερμό καλώδιο έρχεται σε επαφή με το καλώδιο γείωσης ή ένα γειωμένο στοιχείο, όπως ένα μεταλλικό κουτί, και η ηλεκτρική ενέργεια ρέει αμέσως στη γείωση. Μια τεράστια ποσότητα ρεύματος ρέει κατά τη διάρκεια ενός σφάλματος γείωσης - αρκετά για να προκαλέσει ηλεκτροπληξία και πυρκαγιές. Ο κίνδυνος ηλεκτροπληξίας συμβαίνει εάν ένα άτομο βρίσκεται σε επαφή με το έδαφος που διασχίζει το ρεύμα.
• ΕΝΑ βραχυκύκλωμα συμβαίνει όταν το θερμό καλώδιο έρχεται σε επαφή με το ουδέτερος καλώδιο χωρίς να περάσει από ένα φορτίο αντίστασης. Ένα τεράστιο ρεύμα ρέει επίσης κατά τη διάρκεια βραχυκυκλώματος και μπορεί να παράγει αρκετή θερμότητα για να πυροδοτήσει φωτιά, αλλά σπάνια προκαλεί ηλεκτροπληξία. Ο λόγος που δεν συμβαίνει είναι ότι το ρεύμα παραμένει εντός του ηλεκτρικού κυκλώματος και δεν διαρρέει, όπως συμβαίνει όταν συμβαίνει σφάλμα γείωσης. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι ένα κοντό δεν μπορεί να προκαλέσει τραυματισμούς.

Μπορείτε να επιδείξετε βραχυκύκλωμα για τον εαυτό σας με μια μπαταρία 6 volt, ένα μικρό ηλεκτρικό καλώδιο 12 gauge και ένα μονωμένο πένσα. Λυγίστε το καλώδιο σε σχήμα U που του επιτρέπει να αγγίζει και τα δύο τους ακροδέκτες της μπαταρίας Την ίδια στιγμή. Κρατήστε το καλώδιο με τις πένσες και αγγίξτε τους ακροδέκτες. Ανάλογα με την κατάσταση της μπαταρίας, πιθανότατα θα δείτε σπινθήρα και όταν αφαιρείτε το καλώδιο, θα παρατηρήσετε ότι τόσο η μπαταρία όσο και η μπαταρία είναι ζεστά. (Σημείωση: Μην κάνετε αυτό το πείραμα με μεγαλύτερη μπαταρία, όπως μπαταρία αυτοκινήτου 12 volt, καθώς μπορεί να υποστεί ζημιά.)

Δημιουργήσατε βραχυκύκλωμα παρέχοντας μια διαδρομή χαμηλής αντίστασης ώστε η ηλεκτρική ενέργεια να ρέει απευθείας μεταξύ των ακροδεκτών της μπαταρίας. Το ρεύμα DC παρήγαγε αντίσταση θερμότητας στο καλώδιο, και αν συνέβαινε το ίδιο με τα οικιακά κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος 120 volt, η θερμότητα θα ήταν πιθανώς αρκετή για να λιώσει τη μόνωση του καλωδίου. Αυτό είναι επικίνδυνο, αλλά όχι τόσο επικίνδυνο όσο το ηλεκτρικό τόξο που θα είχε συμβεί μεταξύ των καλωδίων.

Ο μεγαλύτερος κίνδυνος που σχετίζεται με βραχυκύκλωμα είναι ηλεκτρικό τόξο, το οποίο συμβαίνει όταν οι αγωγοί δεν αγγίζουν πραγματικά, αλλά είναι αρκετά κοντά ώστε να επιτρέπεται η ηλεκτρική ενέργεια να πηδά πέρα ​​από το κενό αέρα που τους χωρίζει. Οι προκύπτοντες σπινθήρες είναι βασικά αστραπές, και όπως ο κεραυνός, μπορούν να θερμάνουν τον αέρα σε γελοία υψηλές θερμοκρασίες συγκρίσιμες με εκείνες στην επιφάνεια του ήλιου. Μπορούν να εξατμίσουν μέταλλο, οπότε οποιοσδήποτε κοντά σε ένα τόξο μπορεί να τραυματιστεί σοβαρά ή να σκοτωθεί.

Το θερμό καλώδιο σε οικιακά κυκλώματα μεταφέρει το ηλεκτρικό φορτίο από την πηγή τροφοδοσίας και το ουδέτερο καλώδιο μεταφέρει το φορτίο στην πηγή. Η ηλεκτρική ενέργεια στο θερμό καλώδιο προσπαθεί συνεχώς να επιστρέφει στην πηγή ή στη γείωση, ακολουθώντας τη διαδρομή καθορίζονται από τα καλώδια ζεστού και ουδέτερου κυκλώματος και τυχόν λαμπτήρες, φωτιστικά ή συσκευές συνδεδεμένες σε αυτό κύκλωμα. Εφόσον αυτό το ρεύμα περιορίζεται σε καλώδια που προστατεύονται από μόνωση, δεν υπάρχουν προβλήματα. Ο ηλεκτρισμός εξουδετερώνεται αποτελεσματικά με καλωδιώσεις που προσφέρουν αντίσταση στην ανεξέλεγκτη ροή ηλεκτρικής ενέργειας.

Κάθε ηλεκτρική συσκευή απαιτεί την ηλεκτρική ενέργεια για να κάνει δουλειά και αυτή η εργασία περιλαμβάνει ηλεκτρική αντίσταση, η οποία περιορίζει την τρέχουσα ροή. Αλλά αν το θερμό καλώδιο αγγίζει το ουδέτερο σύρμα χωρίς να περάσει από ένα φορτίο, η αντίσταση γίνεται ξαφνικά πολύ χαμηλή και αυτό καθιστά τη ροή ρεύματος πολύ υψηλή.

• Τεχνική σημείωση: Δεδομένου ότι η τάση (V) σε ένα οικιακό κύκλωμα είναι σταθερή 120 βολτ, το ρεύμα (I) και η αντίσταση (R) έχουν αντίστροφη σχέση σύμφωνα με τον νόμο του Ohm, V = IR.

Αυτή η ξαφνική ανεμπόδιστη ροή από το θερμό καλώδιο προς το ουδέτερο μονοπάτι, που διακόπτεται από ανθεκτικό φορτίο, είναι αυτό που είναι γνωστό βραχυκύκλωμα. Μια κατάσταση βραχυκυκλώματος μπορεί να συμβεί για πολλούς λόγους:

• Η μόνωση που διαχωρίζει τα θερμά και ουδέτερα σύρματα μπορεί να είναι φθαρμένη από την ηλικία, επιτρέποντας στα καλώδια να έρθουν σε επαφή.
• Ένα καυτό συνδεδεμένο θερμό ή ουδέτερο καλώδιο μπορεί να χαλαρώσει από ένα φωτιστικό ή πρίζα και να αγγίξει το άλλο.
• Σε βρεγμένο βύσμα, η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να ταξιδεύει από το ένα άκρο στο άλλο μέσω του νερού.
• Ένα ηλεκτρικό καλώδιο μπορεί να υποστεί ζημιά που εκθέτει τα καλώδια και επιτρέπει στο ζεστό να αγγίξει το ουδέτερο.
• Η εσωτερική καλωδίωση μιας συσκευής μπορεί να είναι ελαττωματική, επιτρέποντας την επαφή του εσωτερικού θερμού καλωδίου και του ουδέτερου καλωδίου. Εάν συνδέσετε μια λάμπα ή άλλη συσκευή και αντιμετωπίσετε σπινθήρες ή ένα διακόπτη διακοπής λειτουργίας, ενδέχεται να υπάρχει βραχυκύκλωμα στην ίδια τη συσκευή.

Συνήθως υπάρχουν σπινθήρες όταν συμβαίνει βραχυκύκλωμα, επειδή τα καλώδια δεν βρίσκονται σε μόνιμη επαφή. Οι σπινθήρες παράγουν αρκετή θερμότητα για να λιώσουν πλαστικές συσκευές, όπως πρίζες, διακόπτες και βύσματα, και για την ανάφλεξη εύφλεκτων υλικών στην περιοχή.

Κάθε σπίτι διαθέτει πάνελ διακόπτη κυκλώματος και οι διακόπτες έχουν σχεδιαστεί για να ανιχνεύουν ανώμαλα υψηλή ροή ρεύματος και να κλείνουν την ισχύ όταν το κάνουν. Εάν ένα κύκλωμα έχει βραχυκύκλωμα, ο διακόπτης θα σταματήσει και δεν θα μπορείτε να το επαναφέρετε έως ότου βρείτε το βραχυκύκλωμα και να το διορθώσετε. Μια έξοδος GFCI (διακόπτης ρεύματος διακοπής ρεύματος) ή διακόπτης κυκλώματος έχει σχεδιαστεί κυρίως για την ανίχνευση ρεύματος ανωμαλίες που σχετίζονται με σφάλματα γείωσης, αλλά, όπως και όλοι οι διακόπτες, θα κλείσει επίσης όταν βραχυκύκλωμα λαμβάνει χώρα.

Καμία από αυτές τις συσκευές δεν είναι τόσο ευαίσθητη σε βραχυκύκλωμα όσο μια έξοδος AFCI (διακόπτης ρεύματος σφάλματος τόξου) ή διακόπτης κυκλώματος. Το τόξο από ένα βραχυκύκλωμα είναι συνήθως διακοπτόμενο και ένας GFCI ή ένας συμβατικός διακόπτης μπορεί να το χάσει. Ένα AFCI, ωστόσο, είναι σχεδιασμένο για να ανιχνεύει την ειδική ανωμαλία του σήματος που προκαλείται από το τόξο και θα σβήσει μόλις το κάνει. Για αυτόν τον λόγο, ο ηλεκτρικός κώδικας απαιτεί όλο και περισσότερα καταστήματα AFCI σε στρατηγικές τοποθεσίες σε σπίτια και εμπορικά καταστήματα. Πολλοί κατασκευαστές προσφέρουν τώρα πρίζες συνδυασμού GFCI / AFCI και διακόπτες κυκλώματος.

Εάν μπορείτε να ελέγξετε τη θερμότητα που παράγεται κατά τη διάρκεια ενός τόξου, μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε σε διάφορες χρήσεις. Αυτή είναι η αρχή πίσω από το τόξο και συγκόλληση αντίστασης.

Σε ένα βασικό κύκλωμα συγκόλλησης τόξου, το μέταλλο που πρόκειται να συγκολληθεί - το έργο - συνδέεται με ένα καλώδιο σε μια πηγή ισχύος στην οποία συνδέεται επίσης η ράβδος συγκόλλησης. Όταν ο οξυγονοκολλητής μετακινεί τη ράβδο αρκετά κοντά στην εργασία, εμφανίζεται βραχυκύκλωμα που προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα στο τόξο μεταξύ της ράβδου και του έργου. Αυτό δημιουργεί θερμοκρασίες στην περιοχή των 6.500 βαθμών Φαρενάιτ, οι οποίες είναι αρκετά ζεστές για να λιώσουν το μέταλλο, ώστε να μπορούν να συντηχθούν με ένα άλλο κομμάτι μετάλλου που βρίσκεται επίσης στην περιοχή του τόξου.

Το ηλεκτρικό τόξο χρησιμοποιήθηκε στους πρώτους λαμπτήρες μέχρι να αντικατασταθεί από λαμπερά νήματα. Εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε ορισμένους σύγχρονους λαμπτήρες πυρακτώσεως όταν απαιτείται μια ιδιαίτερα φωτεινή πηγή φωτός, ή εκείνη που προσεγγίζει πολύ το φως από τον ήλιο. Το χρώμα του τόξου εξαρτάται από τα υλικά των ηλεκτροδίων, έτσι οι ερευνητές μπορούν να αναλύσουν το φάσμα ενός τόξου που δημιουργήθηκε από ένα ζεύγος ηλεκτροδίων για να προσδιορίσουν τα υλικά στα ηλεκτρόδια.

Αυτές και άλλες εφαρμογές δείχνουν ότι το ηλεκτρικό τόξο που προκαλείται από βραχυκύκλωμα μπορεί να είναι επικίνδυνο, αλλά δεν είναι πάντα κακό.