Što je kratki spoj?

U stambenom ožičenju, pojam kratki spoj može se definirati kao svaka situacija u kojoj se struja u uspostavljenom ožičenju kruga umjesto toga preusmjerava u neočekivani put koji nema otpor. To je u osnovi situacija u kojoj električna struja "curi" izvan uspostavljenog ožičenja i teče tamo gdje to nije predviđeno. Izraz "kratki spoj" zapravo je prilično točan, jer je ovaj nenamjerni, slučajni put doista krug koji jest "kraći" od standardnog kruga - struja struje zaobilazi žice kruga kako bi uspostavila kraći put do krajnjeg kruga odredište.

Po ovoj definiciji a greška zemlje tehnički se može posmatrati kao jedna vrsta kratkog spoja, ona u kojoj struja u vrućoj žici pronalazi kraći put ka zemlji. No, u električnom svijetu stambenog ožičenja izraz kratki spoj obično je rezerviran za opisivanje situacije kada vruća žica izravno dodirne neutralan žica.

• greška zemlje događa se u stambenom krugu kada vruća žica dodiruje uzemljenu žicu ili uzemljeni element, poput metalne kutije, a struja odmah teče u zemlju. Ogromna količina struje tijekom struje zemlje - dovoljna da izazove struju i požar. Opasnost od struje javlja se ako je osoba u kontaktu s onim prizemnim putem kroz koji teče struja.
• kratki spoj nastaje kada vruća žica stupi u kontakt s neutralan žica bez prolaska kroz otpornički teret. Ogromna količina struje također protječe tijekom kratkog spoja i može stvoriti dovoljno topline za pokretanje požara, ali rijetko uzrokuje struju. Razlog zašto nije, je da struja ostaje unutar električnog kruga i ne istječe, kao što se događa kada se dogodi kvar na zemlji. Međutim, to ne znači da kratak ne može prouzročiti ozljede.

Možete demonstrirati kratki spoj sa 6-voltnom baterijom, kratkom duljinom 12-metarske električne žice i parom izoliranih kliješta. Savijte žicu u U-oblik koji joj omogućuje dodir s oba terminali akumulatora u isto vrijeme. Držite žicu kliještima i dodirnite kontakte. Ovisno o stanju baterije, vjerojatno ćete vidjeti iskrenje, a kad uklonite žicu primijetit ćete da su i ona i baterija vruće. (Bilješka: Ne eksperimentirajte s većom baterijom, poput 12-voltne baterije, jer se može oštetiti.)

Stvorili ste kratki spoj osiguravanjem puta niskog otpora kako bi struja tekla izravno između terminala akumulatora. Istosmjerna struja generirala je otpornu toplinu u žici, a ako bi se ista dogodila i u vašem 120-voltnom AC krugu, toplina bi vjerojatno bila dovoljna da rastopi izolaciju žice. To je opasno, ali nije tako opasno kao električno lukovanje koje bi se dogodilo između žica.

Najveći rizik povezan s kratkim spojevima je električno lučenje, što se događa kada vodiči zapravo ne dodiruju, ali su dovoljno blizu da električna energija može preskočiti zračni jaz koji ih razdvaja. Nastale iskre u osnovi su munje, i poput munje, mogu zagrijati zrak do smiješno visokih temperatura usporedivih s onima na sunčevoj površini. Mogu isparavati metal, tako da bilo tko blizak lučnom luku može biti ozbiljno ozlijeđen ili ubijen.

Vruća žica u stambenom krugu nosi električni naboj iz izvora napajanja, a neutralna žica vraća naboj do izvora. Električna energija iz vruće žice neprekidno se pokušava vratiti na izvor ili u zemlju, slijedeći put koji se uspostavljaju žicama vrućeg i neutralnog kruga i svim svjetiljkama, rasvjetnim tijelima ili uređajima koji su uključeni u njih sklop. Sve dok je ova struja ograničena u žicama zaštićenim izolacijom, ne postoje problemi. Struja se učinkovito ukroti ožičenjem koje pruža otpor nekontroliranom protoku električne energije.

Svaki električni uređaj za rad zahtijeva električnu energiju, a taj rad uključuje električni otpor koji ograničava trenutni protok. Ali ako vruća žica dotakne neutralnu žicu bez prolaska kroz opterećenje, otpor odjednom postaje vrlo nizak, pa je tok struje vrlo visok.

• Tehnička napomena: Budući da je napon (V) u stambenom krugu konstantan 120 volti, struja (I) i otpor (R) imaju obrnuti odnos prema Ohmovom zakonu, V = IR.

Ovaj iznenadni nesmetan tok iz vruće žice u neutralni put, prekidan neopruženim opterećenjem, poznat je po kratkom spoju. Do kratkog spoja može doći iz više razloga:

• Izolacija koja razdvaja vruće i neutralne žice može se nositi tankom od dobi, omogućavajući žicama da uspostave kontakt.
• Slabo povezana vruća ili neutralna žica može se otpustiti iz rasvjetnog tijela ili utičnice i dodirnuti drugu.
• Na vlažnom utikaču električna energija može prolaziti s jednog zaliska na drugi kroz vodu.
• Električna žica može pretrpjeti oštećenja koja izlažu žice i dozvoljava vrućem da dodirne neutralnu.
• Unutarnje ožičenje uređaja može biti neispravno, što omogućuje dodir unutarnje vruće i neutralne žice. Ako ukopčate svjetiljku ili drugi uređaj i osjetite iskre ili prekidač prekida, u samom uređaju može doći do kratkog spoja.

Obično postoje iskre kada dođe do kratkog, jer žice nisu u stalnom kontaktu. Iskre stvaraju dovoljno topline da rastope plastične uređaje, kao što su utičnice, prekidači i utikači, i zapaljivanje zapaljivih materijala u blizini.

Svaka kuća ima ploču prekidača, a prekidači su dizajnirani da otkriju anomalijski visok protok struje i isključe napajanje kad to učine. Ako kratki krug ima kratki spoj, prekidač će se isključiti i nećete ga moći resetirati dok ne pronađete kratki i popravite ga. Izlaz ili prekidač GFCI (prekidač struje uzemljenja) primarno je dizajniran za otkrivanje struje anomalije povezane s oštećenjima na zemlji, ali i ona će se, kao i svi prekidači, isključiti kad nastane kratki spoj javlja.

Nijedan od ovih uređaja nije osjetljiv na kratki spoj kao utičnicu AFCI (prekidač struje luka) ili prekidač. Lukovanje iz kratkog spoja obično je isprekidano, a GFCI ili konvencionalni prekidač može ga propustiti. AFCI je, međutim, osmišljen za otkrivanje specifične anomalije signala uzrokovanog lučenjem, a ona će se isključiti čim se dogodi. Iz tog razloga, električni kôd sve više zahtijeva AFCI prodajna mjesta na strateškim mjestima u kućama i poslovnim objektima. Mnogi proizvođači sada nude GFCI / AFCI kombinirane utičnice i prekidače.

Ako možete kontrolirati toplinu koja se generira za vrijeme lučnog luka, možete je koristiti u razne svrhe. To je princip iza luka i zavarivanje otpornošću.

U osnovnom krugu za zavarivanje lukom, metal koji se zavari - djelo - žicom je povezan s izvorom napajanja na koji je također spojena šipka za zavarivanje. Kad zavarivač pomiče šipku dovoljno blizu posla, dolazi do kratkog spoja koji uzrokuje lučenje struje između štapa i djela. Ovo stvara temperature u rasponu od 6.500 stupnjeva Fahrenheita, koji su dovoljno vrući da se metal rastopi da bi se mogao stopiti s drugim komadom metala, koji je također u rasponu luka.

Električno lučenje korišteno je u najranijim žaruljama sve dok ga nisu zamijenile užarene niti. Još se uvijek koristi u nekim modernim žaruljama sa žarnom niti kada je potreban posebno svijetao izvor svjetlosti ili onaj koji približno približava svjetlost sunca. Boja luka ovisi o materijalima elektroda, tako da istraživači mogu analizirati spektar luka koji stvara par elektroda kako bi identificirali materijale u elektrodama.

Ove i druge aplikacije pokazuju da kratki spojevi mogu uzrokovati električno udaranje, ali to nije uvijek loše.